A gombák fontossága az ember számára

a gombás genomok szekvenciájának oka

a genomkutatás egyik legújabb hívószava a “funkcionális genomika”, amely lényegében az új génfunkció tanulmányozása a genom közvetlen manipulálásával. Ennek elsődleges oka az, hogy az élesztő és más organizmusok szekvenciájának ismerete világossá tette, hogy nem ismerjük sok előre jelzett nyitott olvasási keret működését. Az olyan egyszerű eukarióták genomjának manipulálásának képessége, mint a S. cerevisiae és A. a nidulánok vonzóvá teszik őket olyan tanulmányok megkezdéséhez, amelyek tisztázzák ezen ismeretlen gének működését. Ezt sokkal nehezebb lesz elérni az emberi genom új génjeivel, kivéve azokat a ritka eseteket, amikor a természet mutációkat biztosított számunkra. Hasonlóképpen, a funkcionális genomika a jelenlegi géncélzási módszerekkel az egérben nehéz és költséges, bár új technológiák fejlesztése folyamatban van, amelyek végül ezt a megközelítést tarthatóvá tehetik. Mivel a fonalas gombák az organizmusok hatalmas csoportját képviselik, amelyekben a kezdő élesztőgének tanulmányozására rendelkezésre álló eszközök közül sok alkalmazható, ezekben az organizmusokban új génfunkciókat lehet értékelni. Változatos életstílusuk és sejtfunkcióik összetettsége kiválóan kiegészíti a bimbózó és hasadó élesztőkben folyó munkát.

mi teszi az A. nidulans-t megfelelő választássá egy genomszekvenálási projekthez? Az A. nidulans-t az 1950-es évek óta széles körben használják a biológia alapvető kérdéseinek kezelésére. A fonalas gomba viszonylag egyszerű genetikáját számos genetikai jelenség vizsgálatára használták, beleértve a szén-és nitrogén anyagcserét, a sejtciklust, a citoszkeletális funkciókat és a fejlődést szabályozó mechanizmusokat (Morris and Enos 1992; Marzluf 1993;Navarro-Bordonaba and Adams 1994; Osmani and Ye 1996). Mint ilyen,az A. nidulans fontos szerepet játszott mint eukarióta szervezet. Valószínűleg fontosabb az a szerep, amelyet ez a szervezet modellrendszerként játszott a nemzetség többi tagjának biológiájával kapcsolatos kérdések vizsgálatához, amelyek pozitívan és negatívan befolyásolják az embert. Az Aspergillus nemzetség tagjait citromsav, ipari enzimek nagyüzemi termelőiként használják; amilázok, proteázok és lipázok, hogy csak néhányat említsünk, és a nemzetség többi tagja az ember kórokozója, vagy felelősek az élelmiszer romlásáért és a mérgező másodlagos metabolitok, például az aflatoxin előállításáért. Az Aspergillus nemzetség teljes gazdasági hatása csak az Egyesült Államokra. a gazdaság becslése szerint 45 milliárd dollár. Mivel az A. nidulanshas fontos szerepet játszott e nagy és változatos nemzetség megértésében, és ezen organizmusok egyértelmű gazdasági jelentősége miatt elengedhetetlen, hogy részletesebb képet kapjunk genomjáról.

az Aspergillus nidulans genomprojekt korábbi szempontjai a klasszikus genetikára támaszkodva megállapították, hogy genomja nyolc kapcsolódási csoportból vagy kromoszómából áll. Ezeket a kapcsolódási csoportokat paraszexuális genetikai módszerekkel és mitotikus rekombinációval határoztuk meg, hogy bizonyítsuk a kromoszóma karok széles körben elhelyezkedő génjei közötti kapcsolatot (Clutterbuck 1974). Ezt a nyolc kapcsolódási csoport létrehozását impulzusmező gélelektroforézissel igazolták, amely a nyolc kapcsolódási csoportot hat sávra bontja, amelyek közül kettő kettős, és transzlokációs törzsekkel elválaszthatók. Ezek a vizsgálatok a genomot 31 megabázisra becsülték (Brody and Carbon 1989), jó egyezést mutatva a genom méretének becslésével a reasszociációs kinetika és a kolorimetriás meghatározás segítségével (Bainbridge 1971; Timberlake 1978). Így az A. nidulans genomja 2,5 607-3,0 107 bázispár, és kevés ismétlődő DNS-szekvenciát tartalmaz. Az A. nidulansgenome viszonylag kis mérete, az ismétlődő DNS korlátozott mennyisége és modellszervezetként betöltött jelentősége alkalmassá teszi a szekvenálásra.

egy értelemben az A. nidulans teljes genomja már szekvenálva van. Néhány évvel ezelőtt két cosmid könyvtárat építettek, amelyek 5134 egyedi klónt tartalmaznak, és egyedi klónokként tárolták őket mikrotiter lemezeken. Ezeket a könyvtárakat később hibridizáció szerint kromoszóma-specifikus részhalmazokká rendezték, amelyek becslések szerint az egyes kromoszómák 95% – át fedik le (Brody et al. 1991). Ezeknek a könyvtáraknak a feltérképezése még tovább haladt. Gyors véletlenszerű költség algoritmus módszer alkalmazásával a két cosmid könyvtárat az A. nidulans IV. kromoszómájának fizikai térképének elkészítésére használták (Wang et al. 1994). Ezt a munkát kiterjesztették az A. nidulans Genom mind a nyolc kromoszómájának fizikai térképeinek kidolgozására. Ezek a térképek és a levezetésükhöz használt módszerek megtalálhatók a webhelyenhttp:/ / fungus.genetics.uga.edu: 5080/. ezeknek a módszereknek a használata az egyes kromoszómák fizikai térképeinek felépítéséhez biztosítja az alapot, amelyen az A. nidulans Genom nagyszabású DNS-szekvenálása megkezdődhet. Fontos azonban rámutatni arra is, hogy ezek a térképek a theA tagjainak némi aggodalmát is okozták. nidulans közösség, mert számos olyan eset van, amikor nincsenek kolineárisak a genetikai térképpel. A kolinearitás hiánya tükrözheti a genetikai térkép rossz minőségét, amely a gének sorrendjének három pontkeresztből történő hozzárendelésén alapul. Alternatív megoldásként ezek a megrendelések helytelenek lehetnek, mert az alkalmazott genetikai markerek túl messze voltak egymástól, megakadályozva a megfelelő sorrendet. Nyilvánvaló, hogy ez egy olyan kérdés, amely időben megoldódik, miután a genom teljes szekvenciája ismert.

akkor miért nem szekvenáljuk az A. nidulans vagy más fonalas gombák genomját? A jelenlegi szekvenálási erőfeszítések az orvosi jelentőségű mikrobiális organizmusokra irányulnak, mint például a betegséget okozó baktériumok. Úgy gondolják, hogy genomszekvenciájuk tisztázása azonnali betekintést nyújthat az új terápiás stratégiákba. Ez kissé sajnálatos, mivel figyelmen kívül hagyjuk az organizmusok teljes csoportjait, miközben megpróbáljuk meghatározni, hogy a teljes genom szekvenálása hasznos lesz-e. Ahogy ezek a projektek folytatódnak, figyelembe kell vennünk a genomszekvenálás egyéb indokait, beleértve annak fontosságát, hogy képesek legyünk elemezni a génfunkciót a nyitott olvasási keretek szekvenciaelemzéssel történő azonosítását követően. Pontosan itt áll az élesztő Genom erőfeszítése. A kutatók új génfunkciók meghatározásával szembesülnek, és ugyanez igaz minden olyan organizmusra, amelyre meghatározzuk a teljes szekvenciát. Ezen gének egy része az élesztőre specifikus lesz, másoknak szerepük lesz a gombákban, mások pedig az összes eukariótában működnek. Ahhoz, hogy megtudja, melyik osztályba tartozik az egyes gének, fontos lesz szekvenciákat szerezni számos organizmusból. Nagyon sajnálatos lesz, ha az élettudósok nem vállalnak aktív szerepet azoknak a szervezeteknek a kiválasztásában, amelyek genomját szekvenálni kell. Az organizmusok gondos kiválasztása valószínűleg nagyobb betekintést nyújt a speciáció és a genom evolúciójának folyamataiba. A gombák esetében, amelyekről feltételezik, hogy körülbelül egymilliárd évvel ezelőtt eltértek egymástól, ezek a kérdések különösen relevánsak.

nekünk, tudósoknak aggódnunk kell egy másik kérdés miatt, amelyet a genomvizsgálatok felvetnek. Ez a kérdés az, hogy a génfunkciót nem lehet levezetni a génszekvenciák összehasonlításából. Tekintsük a nagy enzimcsaládok általános problémáját. A család enzimjei által katalizált kémiai reakció ugyanaz lehet, de szubsztrátjaik nagyon eltérőek lehetnek. Emiatt a közvetlen szekvencia-összehasonlítás csak a géntermék funkciójára adhat útmutatást, de nem azokra a szubsztrátokra, amelyekre hat. Így ebben a példában azt mondhatnánk, hogy egy géntermék katalitikus helyet oszt meg a család többi tagjával, de nem tudjuk megmondani, hogy milyen biokémiai úton működik. Amikor elkezdjük vizsgálni az új géntermékek működését, szem előtt kell tartanunk, hogy bár két gén kódolja a hasonló fehérjéket, eltérő módon működhetnek, vagy mint a hasonló aktivitású enzimek esetében, különböző utakon működhetnek. Ez újabb okot ad a génfunkció tanulmányozására több mint kis számú rendszerben. Végül egy gén könnyebben felfedheti sejtfunkcióját az egyik rendszerben, mint a másikban, mert a rendszer biológiájának különleges követelménye van a funkcióra.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.