Importanța ciupercilor pentru om

un motiv pentru secvențierea Genomurilor fungice

unul dintre cele mai recente Cuvinte cheie în cercetarea genomului este „genomica funcțională”, care este în esență studiul funcției genice noi prin manipularea directă a genomului. Motivul principal pentru a face acest lucru este că cunoașterea secvenței drojdiei și a altor organisme a arătat clar că nu cunoaștem funcția multor cadre de citire deschise prezise. Abilitatea de a manipula genomul eucariotelor simple precum S. cerevisiae și A. nidulans le face atractive pentru a începe studii care vor elucida funcția acestor gene necunoscute. Acest lucru va fi mult mai dificil de realizat cu gene noi în genomul uman, cu excepția acelor cazuri rare în care natura ne-a oferit mutații. În mod similar, genomica funcțională care utilizează metodele actuale de direcționare a genelor la șoarece este dificilă și costisitoare, deși se dezvoltă noi tehnologii care pot face în cele din urmă această abordare durabilă. Deoarece ciupercile filamentoase reprezintă un grup vast de organisme în care pot fi aplicate multe dintre aceleași instrumente disponibile pentru a studia genele de drojdie în devenire, va fi posibil să se evalueze funcțiile genice noi în aceste organisme. Stilurile lor de viață variate și complexitatea funcțiilor lor celulare ar trebui să ofere o completare excelentă a muncii care se desfășoară în drojdiile de înmugurire și fisiune.

ce face din A. nidulans o alegere potrivită pentru un proiect de secvențiere a genomului? A. nidulans a fost folosit pe scară largă pentru a aborda problemele fundamentale ale biologiei încă din anii 1950. Genetica relativ simplă a acestei ciuperci filamentoase a fost utilizată pentru a investiga o varietate de fenomene genetice, inclusiv mecanismele care reglează metabolismul carbonului și azotului, ciclul celular, funcțiile citoscheletice și dezvoltarea (Morris și Enos 1992; Marzluf 1993;Navarro-Bordonaba și Adams 1994; Osmani și Ye 1996). Ca atare, A. nidulans a jucat un rol important ca model de organism eucariot. Probabil mai important este rolul pe care acest organism l-a jucat ca sistem model pentru investigarea întrebărilor referitoare la biologia altor membri ai genului care au un impact pozitiv și negativ asupra omului. Membrii genului Aspergillus sunt folosiți ca producători pe scară largă de acid citric, enzime industriale; amilaze, proteaze și lipaze, pentru a numi câteva, iar alții din gen sunt agenți patogeni ai omului sau sunt responsabili pentru alterarea alimentelor și producerea de metaboliți secundari toxici precum aflatoxina. Impactul economic total al genului Aspergillus doar asupra SUA. economia este estimată la 45 de miliarde de dolari. Deoarece A. nidulanshas a jucat un rol important în înțelegerea noastră a acestui gen mare și divers și datorită importanței economice clare a acestor organisme, este imperativ să obținem o imagine mai detaliată a genomului său.

aspecte anterioare ale proiectului genomului Aspergillus nidulans bazându-se pe genetica clasică au stabilit că genomul său este format din opt grupuri de legătură sau cromozomi. Aceste grupuri de legătură au fost definite folosind metode genetice parasexuale și recombinare mitotică pentru a demonstra legătura dintre genele distanțate pe brațele cromozomiale (Clutterbuck 1974). Această stabilire a opt grupuri de legătură a fost confirmată folosind electroforeza în gel cu câmp pulsat, care rezolvă cele opt grupuri de legătură în șase benzi, dintre care două sunt dublete și pot fi separate folosind tulpini de translocație. Aceste studii au estimat genomul la 31 de megabaze (Brody și Carbon 1989), în acord cu estimările dimensiunii genomului folosind cinetica de reasociere și determinarea colorimetrică (Bainbridge 1971; Timberlake 1978). Astfel, genomul lui A. nidulans are o dimensiune de 2,5 la 107 la 3,0 la 107 la 107 perechi de baze și conține puține secvențe ADN repetitive. Dimensiunea relativ mică a A. nidulansgenomului, cantitatea limitată de ADN repetitiv și importanța sa ca organism model îl fac potrivit pentru secvențiere.

într-un sens, întregul genom al lui A. nidulans este deja secvențiat. Două biblioteci cosmide care conțin 5134 de clone individuale au fost construite în urmă cu câțiva ani și depozitate ca clone individuale în plăci de microtitrare. Aceste biblioteci au fost ulterior sortate prin hibridizare în subseturi specifice cromozomilor care se estimează că acoperă 95% din fiecare cromozom (Brody și colab. 1991). Cartografierea acestor biblioteci a fost dusă și mai departe. Folosind o metodă rapidă a algoritmului de cost aleatoriu, cele două biblioteci cosmide au fost folosite pentru a construi o hartă fizică a cromozomului IV al lui A. Nidulans (Wang și colab. 1994). Această lucrare a fost extinsă pentru a dezvolta hărți fizice pentru toți cei opt cromozomi ai genomului A. nidulans. Aceste hărți și metodele utilizate pentru a le obține pot fi găsite la sitehttp://fungus.genetics.uga.edu:5080/. utilizarea acestor metode pentru a construi hărți fizice pentru fiecare dintre cromozomi oferă baza pe care ar putea începe secvențierea ADN-ului la scară largă a genomului A. nidulans. Cu toate acestea, este, de asemenea, important să subliniem că aceste hărți au dus, de asemenea, la o anumită îngrijorare din partea membrilor theA. comunitatea nidulanilor, deoarece există mai multe cazuri în care nu sunt colineare cu harta genetică. Lipsa colinearității poate reflecta calitatea slabă a hărții genetice, care se bazează pe atribuirea ordinii genelor din trei cruci de puncte. Alternativ, aceste ordine ar putea fi incorecte, deoarece markerii genetici utilizați erau prea îndepărtați, împiedicând ordonarea corectă. În mod clar, aceasta este o problemă care va fi rezolvată în timp, odată ce secvența completă a genomului este cunoscută.

deci, de ce nu secvențiem genomul lui A. nidulans sau al altor ciuperci filamentoase? Eforturile actuale de secvențiere sunt direcționate către organismele microbiene de importanță medicală, cum ar fi bacteriile cauzatoare de boli. Se crede că elucidarea secvenței genomului lor are potențialul de a produce perspective imediate asupra noilor strategii terapeutice. Acest lucru este oarecum regretabil prin faptul că ignorăm grupuri întregi de organisme în timp ce încercăm să determinăm dacă secvențierea întregului genom va fi utilă. Pe măsură ce aceste proiecte continuă, trebuie să luăm în considerare alte rațiuni pentru secvențierea genomului, inclusiv importanța de a putea analiza funcția genică după identificarea cadrelor de citire deschise prin analiza secvenței. Tocmai aici se află acum efortul genomului de drojdie. Cercetătorii se confruntă cu determinarea funcțiilor genice noi și același lucru va fi valabil pentru orice organism pentru care determinăm secvența completă. Unele dintre aceste gene vor fi specifice drojdiei, altele vor avea roluri în ciuperci, iar altele vor funcționa în toate eucariotele. Pentru a afla în ce clasă se încadrează fiecare genă va fi important să se obțină secvențe de la numeroase organisme. Va fi foarte nefericit dacă oamenii de știință de viață nu iau un rol activ în alegerea acelor organisme ale căror genomi ar trebui să fie secvențiate. Selecția atentă a organismelor este de natură să ne ofere o perspectivă mai mare asupra proceselor de speciație și evoluția genomului. În cazul ciupercilor, despre care se presupune că au divergent în urmă cu aproximativ un miliard de ani, aceste întrebări sunt deosebit de relevante.

noi, ca oameni de știință, trebuie să fim preocupați de o altă problemă pe care studiile genomului o vor ridica. Această problemă este că nu este posibil să se obțină funcția genică dintr-o comparație a secvențelor genetice. Luați în considerare problema generală a familiilor mari de enzime. Reacția chimică catalizată de enzimele familiei poate fi aceeași, dar substraturile lor pot fi foarte diferite. Din această cauză, compararea directă a secvenței poate oferi un ghid numai pentru funcția unui produs genetic, dar nu și pentru substraturile pe care acționează. Astfel, în acest exemplu am putea spune că un produs genetic împărtășește un situs catalitic cu cel al altora din familie, dar nu putem spune în ce cale biochimică funcționează. Pe măsură ce începem să investigăm funcția noilor produse genetice, trebuie să ținem cont de faptul că, deși două gene codifică proteine similare, acestea pot funcționa diferit sau, ca în cazul enzimelor cu activități similare, pot funcționa pe căi diferite. Acest lucru oferă un alt motiv pentru studierea funcției genelor în mai mult de un număr mic de sisteme. În cele din urmă, o genă își poate dezvălui funcția celulară mai ușor într-un sistem decât în altul, deoarece biologia sistemului are o cerință specială pentru funcție.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.