Znaczenie grzybów dla człowieka

powodem do sekwencjonowania genomów grzybów

jednym z najnowszych sloganów w badaniach nad genomem jest „genomika funkcjonalna”, która jest zasadniczo badaniem nowej funkcji genów poprzez bezpośrednią manipulację genomem. Głównym powodem tego jest to, że znajomość sekwencji drożdży i innych organizmów jasno pokazała, że nie znamy funkcji wielu przewidywanych otwartych ramek odczytu. Zdolność do manipulowania genomem prostych eukariotów, takich jak S. cerevisiae i A. nidulany sprawiają, że są atrakcyjne do rozpoczęcia badań, które wyjaśnią funkcję tych nieznanych genów. Będzie to znacznie trudniejsze do osiągnięcia w przypadku nowych genów w ludzkim genomie, z wyjątkiem tych rzadkich przypadków, w których natura dostarczyła nam mutacji. Podobnie, genomika funkcjonalna wykorzystująca obecne metody celowania genów u myszy jest trudna i kosztowna, chociaż opracowywane są nowe technologie, które mogą ostatecznie uczynić to podejście trwałym. Ponieważ grzyby nitkowate stanowią ogromną grupę organizmów, w których można zastosować wiele z tych samych narzędzi dostępnych do badania genów drożdży, możliwa będzie ocena nowych funkcji genów w tych organizmach. Ich zróżnicowany styl życia i złożoność ich funkcji komórkowych powinny stanowić doskonałe uzupełnienie pracy toczącej się w drożdżach pączkujących i rozszczepialnych.

co sprawia, że A. nidulans jest właściwym wyborem dla projektu sekwencjonowania genomu? A. nidulans jest szeroko stosowany do rozwiązywania podstawowych problemów biologii od 1950 roku. Stosunkowo prosta genetyka tego grzyba nitkowatego została wykorzystana do zbadania różnych zjawisk genetycznych, w tym mechanizmów regulujących metabolizm węgla i azotu, cykl komórkowy, Funkcje cytoszkieletu i rozwój (Morris and Enos 1992; Marzluf 1993;Navarro-Bordonaba and Adams 1994; Osmani and Ye 1996). Jako taki A. nidulans odegrał ważną rolę jako modelowy organizm eukariotyczny. Prawdopodobnie ważniejsza jest rola, jaką ten organizm odegrał jako modelowy system badania kwestii dotyczących biologii innych członków rodzaju, które pozytywnie i negatywnie wpływają na człowieka. Członkowie rodzaju Aspergillus są stosowane jako producenci na dużą skalę kwasu cytrynowego, enzymów przemysłowych; amylazy, proteazy i lipazy, aby wymienić tylko kilka, a inne z rodzaju są patogenami człowieka lub są odpowiedzialne za psucie się żywności i produkcję toksycznych metabolitów wtórnych, takich jak aflatoksyna. Całkowity wpływ gospodarczy rodzaju Aspergillus NA tylko USA. gospodarka szacowana jest na 45 miliardów dolarów. Ponieważ A. nidulanshas odegrał ważną rolę w naszym zrozumieniu tego dużego i zróżnicowanego rodzaju oraz ze względu na wyraźne znaczenie gospodarcze tych organizmów, konieczne jest uzyskanie bardziej szczegółowego obrazu jego genomu.

wcześniejsze aspekty projektu genomu Aspergillus nidulans opierające się na genetyce klasycznej wykazały, że jego genom składa się z ośmiu grup wiązań lub chromosomów. Grupy te zostały zdefiniowane przy użyciu genetycznych metod paraseksualnych i rekombinacji mitotycznej w celu wykazania powiązania między szeroko rozmieszczonymi genami na ramionach chromosomów (Clutterbuck 1974). To ustanowienie ośmiu grup wiązania zostało potwierdzone za pomocą elektroforezy w żelu w polu pulsacyjnym, która rozwiązuje osiem grup wiązania na sześć pasm, z których dwa są dubletami i mogą być rozdzielone za pomocą szczepów translokacyjnych. Badania te oszacowały Genom na 31 megabaz (Brody and Carbon 1989), w dobrej zgodzie z szacunkami wielkości genomu za pomocą kinetyki resocjalizacji i oznaczania kolorymetrycznego (Bainbridge 1971; Timberlake 1978). Tak więc Genom A. nidulans ma rozmiar 2,5 × 107 do 3,0 × 107 par zasad i zawiera kilka powtarzających się sekwencji DNA. Stosunkowo niewielkie rozmiary A. nidulansgenome, ograniczona ilość powtarzalnego DNA i jego znaczenie jako organizmu modelowego sprawiają, że nadaje się do sekwencjonowania.

w pewnym sensie cały genom A. nidulans jest już zsekwencjonowany. Dwie biblioteki cosmid zawierające 5134 pojedynczych klonów zostały zbudowane kilka lat temu i przechowywane jako pojedyncze klony w płytkach mikrotitera. Biblioteki te zostały później posortowane przez hybrydyzację do podgrup specyficznych dla chromosomów, które szacuje się na ∼95% każdego chromosomu (Brody et al. 1991). Mapowanie tych bibliotek posuwało się jeszcze dalej. Używając szybkiej metody algorytmu kosztu losowego, dwie biblioteki cosmid zostały użyte do skonstruowania fizycznej mapy chromosomu IV A. nidulansa (Wang et al. 1994). Praca ta została rozszerzona w celu opracowania fizycznych map dla wszystkich ośmiu chromosomów genomu A. nidulans. Te mapy i metody użyte do ich uzyskania można znaleźć na witryniehttp://fungus.genetics.uga.edu:5080/. wykorzystanie tych metod do budowy fizycznych map dla każdego z chromosomów stanowi podstawę, na której można rozpocząć sekwencjonowanie DNA genomu A. nidulans na dużą skalę. Należy jednak podkreślić, że mapy te wzbudziły również pewne obawy ze strony członków theA. społeczność nidulan, ponieważ istnieje kilka przypadków, w których nie są colinear z mapą genetyczną. Brak kolinearności może odzwierciedlać słabą jakość mapy genetycznej, która opiera się na przypisaniu kolejności genów z Trzech Krzyży punktowych. Alternatywnie, te zamówienia mogą być nieprawidłowe, ponieważ stosowane markery genetyczne były zbyt daleko od siebie, uniemożliwiając prawidłowe zamówienie. Oczywiście jest to problem, który zostanie rozwiązany w czasie, gdy pełna sekwencja genomu jest znana.

dlaczego więc nie sekwencjonujemy genomu A. nidulansa lub innych grzybów nitkowatych? Obecne wysiłki sekwencjonowania są skierowane na drobnoustroje, które mają znaczenie medyczne, takie jak bakterie chorobotwórcze. Uważa się, że wyjaśnienie ich sekwencji genomu może przynieść natychmiastowy wgląd w nowe strategie terapeutyczne. Jest to nieco niefortunne, ponieważ ignorujemy całe grupy organizmów, podczas gdy próbujemy ustalić, czy sekwencjonowanie całego genomu będzie przydatne. Jak te projekty kontynuować, my potrzebować rozważać inny racjonales dla Genom sekwencjonowanie wliczając the Ważność być w stanie analizować genu funkcja następująca identyfikacja otwarty czytający ramka przez Sekwencja analiza. Właśnie w tym miejscu teraz stoi Genom drożdży. Badacze mają do czynienia z określeniem nowych funkcji genów, i to samo będzie prawdą dla każdego organizmu, dla którego określamy pełną sekwencję. Niektóre z tych genów będą specyficzne dla drożdży, inne będą odgrywać rolę w grzybach, a jeszcze inne będą funkcjonować we wszystkich eukariotach. Aby dowiedzieć się, do której klasy należy każdy gen, ważne będzie uzyskanie sekwencji od wielu organizmów. Byłoby bardzo niefortunne, gdyby naukowcy zajmujący się życiem nie odgrywali aktywnej roli w wyborze tych organizmów, których genomy powinny być zsekwencjonowane. Staranna selekcja organizmów może dać nam większy wgląd w procesy specjacji i ewolucji genomu. W przypadku grzybów, które prawdopodobnie rozeszły się około miliarda lat temu, pytania te są szczególnie istotne.

my jako naukowcy musimy być zaniepokojeni inną kwestią, którą poruszą badania nad genomem. Problem polega na tym, że nie jest możliwe określenie funkcji genów na podstawie porównania sekwencji genów. Rozważmy Ogólny problem dużych rodzin enzymów. Reakcja chemiczna katalizowana przez enzymy z tej rodziny może być taka sama, ale ich substraty mogą być bardzo różne. Z tego powodu bezpośrednie porównanie sekwencji może dostarczyć wskazówek tylko dla funkcji produktu genowego, ale nie dla substratów, na które działa. Tak więc, w tym przykładzie możemy powiedzieć, że produkt genowy dzieli miejsce katalityczne z miejscem innych w rodzinie, ale nie możemy powiedzieć, w jakim szlaku biochemicznym funkcjonuje. Kiedy zaczynamy badać funkcję nowych produktów genowych, musimy pamiętać, że chociaż dwa geny kodują podobne białka, mogą one funkcjonować inaczej lub, jak w przypadku enzymów o podobnej aktywności, mogą funkcjonować w różnych szlakach. Stanowi to kolejny powód do badania funkcji genów w więcej niż małej liczbie systemów. Wreszcie, gen może ujawnić swoją funkcję komórkową łatwiej w jednym systemie niż w innym, ponieważ Biologia systemu ma specjalne wymagania dla tej funkcji.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.