人間に対する真菌の重要性

真菌ゲノムを配列する理由

ゲノム研究における最新の流行語の一つは、本質的にゲノムの直接操作による新規遺伝子機能の研究である”機能的ゲノミクス”である。 これを行う主な理由は、酵母や他の生物の配列を知ることで、予測されたオープンリーディングフレームの多くの機能がわからないことが明らかになった S.cerevisiaeやAのような単純な真核生物のゲノムを操作する能力 nidulansは、これらの未知の遺伝子の機能を解明する研究を開始するためにそれらを魅力的にします。 これは、自然が突然変異を私たちに提供しているまれなケースを除いて、ヒトゲノムの新規遺伝子で達成することがはるかに困難になります。 同様に、マウスにおける現在の遺伝子標的法を用いた機能的ゲノミクスは困難であり、高価であるが、最終的にこのアプローチをテナブルにする可能性のある新しい技術が開発されている。 糸状菌は、出芽酵母遺伝子を研究するために利用可能な同じツールの多くを適用することができる生物の広大なグループを表しているので、これらの有 彼らの多様なライフスタイルとその細胞機能の複雑さは、出芽酵母と分裂酵母で起こっている仕事に優れた補完を提供する必要があります。

a.nidulansをゲノムシーケンスプロジェクトに適した選択にする理由は何ですか? A.nidulansは、1950年代以来、生物学の基本的な問題に対処するために広く使用されてきました。 この糸状菌の比較的単純な遺伝学は、炭素および窒素代謝、細胞周期、細胞骨格機能、および発達を調節する機構を含む様々な遺伝現象を調査するために使用されている(Morris and Enos1992;Marzluf1993;Navarro-Bordonaba and Adams1994;Osmani and Ye1996)。 このように、A.nidulansはモデル真核生物として重要な役割を果たしてきました。 おそらくより重要なのは、この生物が、人間にプラスとマイナスの影響を与える属の他のメンバーの生物学に関する質問の調査のためのモデルシス 属Aspergillusのメンバーはクエン酸、産業酵素の大規模な生産者として使用されます;少数を示すためにアミラーゼ、プロテアーゼおよびリパーゼは、属の他人間の病原体であるか、またはアフラトキシンのような有毒な二次代謝産物の食糧腐敗そして生産に責任があります。 ちょうど米国の属アスペルギルスの総経済的影響 経済は4 45億と推定されています。 A.nidulanshasは、この大規模で多様な属の理解に重要な役割を果たし、これらの生物の明確な経済的重要性のために、そのゲノムのより詳細な画像を得ること

古典的な遺伝学に依存するAspergillus nidulansゲノムプロジェクトの初期の側面は、そのゲノムが八つの連鎖群または染色体からなることを確立した。 これらの連結群は、染色体腕上の広く間隔をあけられた遺伝子間の連結を示すために、parasexual遺伝的方法および有糸分裂組換えを用いて定義された(Clutterbuck1974)。 パルスフィールドゲル電気泳動を用いて八つの結合基の確立を確認した。 これらの研究では、ゲノムは31メガベースと推定され(Brody and Carbon1989)、再会合速度論および比色決定を用いたゲノムのサイズの推定とよく一致している(Bainbridge1971;Timberlake1978)。 したがって、A.nidulansのゲノムは2.5×107から3.0×107塩基対の大きさであり、反復的なDNA配列はほとんど含まれていない。 A.nidulansgenomeの比較的小さいサイズ、反復DNAの限られた量、およびモデル生物としての重要性は、配列決定に適しています。

ある意味では、A.nidulansの全ゲノムはすでに配列決定されている。 5134個の個々のクローンを含む二つのコスミッドライブラリは、数年前に構築され、マイクロタイタープレートに個々のクローンとして保存されました。 これらのライブラリは、後に、各染色体の≥95%をカバーすると推定される染色体特異的サブセットへのハイブリダイゼーションによって分類された(Brody et al. 1991). これらのライブラリのマッピングはさらに行われています。 高速ランダムコストアルゴリズム法を使用して、二つのコスミッドライブラリを使用して、A.nidulansの染色体IVの物理マップを構築した(Wang et al. 1994). この研究は、A.nidulansゲノムの染色体のすべての八つの物理的なマップを開発するために拡張されています。 これらのマップおよびそれらを導出するために使用される方法は、サイトhttp://fungus.genetics.uga.edu:5080/で見つけることができます。 しかし、これらのマップはまた、theAのメンバーからいくつかの懸念をもたらしたことを指摘することも重要です。 nidulansコミュニティは、彼らが遺伝的マップと同一直線上にないいくつかのインスタンスがあるためです。 共線性の欠如は、三点交雑からの遺伝子の順序を割り当てることに基づいている遺伝的マップの質の悪さを反映している可能性がある。 また、使用された遺伝子マーカーがあまりにも遠く離れていたため、これらの順序が間違っている可能性があり、適切な順序付けを防止します。 明らかに、これは、ゲノムの完全な配列が知られていると、時間内に解決される問題です。

なぜ我々はA.nidulansや他の糸状菌のゲノムを配列決定していないのですか? 現在のシークエンシングの取り組みは、病気を引き起こす細菌など、医学的に重要な微生物に向けられています。 それらのゲノム配列の解明は、新しい治療戦略への即時の洞察をもたらす可能性を秘めていると考えられている。 これは、全ゲノム配列決定が有用であるかどうかを判断しようとしている間に、生物のグループ全体を無視しているという点でやや残念です。 これらのプロジェクトが進むにつれて、配列解析によるオープンリーディングフレームの同定に続いて遺伝子機能を解析できることの重要性など、ゲノムシーケンスのための他の理論的根拠を考慮する必要がある。 これはまさに酵母ゲノムの努力が今立っている場所です。 研究者は新しい遺伝子機能を決定することに直面しており、完全な配列を決定する生物にも同じことが当てはまります。 これらの遺伝子のいくつかは酵母に特異的であり、他の遺伝子は真菌全体で役割を持ち、さらに他の遺伝子はすべての真核生物で機能するであろう。 各遺伝子がどのクラスに分類されるかを知るためには、多数の生物から配列を得ることが重要です。 生命科学者がゲノムを配列決定すべき生物を選択する際に積極的な役割を果たさなければ、非常に不幸になるでしょう。 生物の慎重な選択は、私たちに種分化とゲノム進化のプロセスに大きな洞察を与える可能性があります。 約10億年前に分岐したと推定されている真菌の場合、これらの質問は特に関連しています。

私たちは科学者として、ゲノム研究が提起する別の問題について心配する必要があります。 この問題は、遺伝子配列の比較から遺伝子機能を導出することができないことである。 大規模な酵素ファミリーの一般的な問題を考えてみましょう。 ファミリーの酵素によって触媒される化学反応は同じであってもよいが、それらの基質は非常に異なっていてもよい。 このため、直接配列比較は、遺伝子産物の機能に関するガイドのみを提供することができ、それが作用する基質は提供しないことができる。 したがって、この例では、遺伝子産物が家族内の他のものと触媒部位を共有すると言うことができますが、それがどのような生化学的経路で機能す 新しい遺伝子産物の機能を調査し始めると、二つの遺伝子は同様のタンパク質をコードしますが、それらは異なる機能を有するか、同様の活性を有する酵素の場合と同様に、異なる経路で機能する可能性があることに留意しなければならない。 これは、少数のシステムよりも多くの遺伝子機能を研究するためのもう一つの理由を提供する。 システムの生物学は、機能のための特別な要件を持っているので、最後に、遺伝子は、別のよりも一つのシステムでより容易にその細胞機能を明らかに

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。