Рубрики

Спустя 20 лет геном человека завершен: восполнены многие ранние пробелы ДНК

Создание проекта последовательности человеческого генома в 2001 году стало переломным моментом в нашем постижении генома человека и проложило путь к прогрессу восприятия геномных основ биологии людей и недугов. Но некоторые разделы программы остались неупорядоченными, а кое-какие данные о последовательности были неверными. Сегодня, 20 лет спустя, у экспертов появилась более полная версия, обнародованная в виде препринта (еще не прошел экспертную оценку) межнациональным консорциумом изыскателей. О новых данных, важных для науки, вы узнаете ниже.

Новые данные

Ограничения технологий указывали на то, что первичный проект последовательности человеческого генома охватывал лишь эухроматическую зону генома – 92 % генома, где найдено наибольшее количество генов, которые наиболее активно участвуют в производстве генных продуктов, таких как белки и РНК.

Недавно актуализированная последовательность заполняет почти все оставшиеся пробелы, полностью гарантируя 3,055 млрд пар оснований человеческого кода ДНК. Эти сведения были опубликованы для того, чтобы остальные изыскатели применяли их для свершения своих научных открытий и проведения исследований.

Что известно сегодня

Ученые снова секвенировали материал и установили, что большая его часть является гетерохроматическим разделом генома, который упакован более плотно, чем эухроматический геном. Также они выявили, что эта часть содержит колоссальное число периодических циклов, которые сложно прочитать точно.

Когда-то ученые считали, что эти зоны не содержат каких-либо важных генетических сведений. Но теперь они знают, что в данных зонах находятся гены, принимающие участие в принципиально важных процессах, таких как формование органов в период эмбрионального развития. Среди 200 млн недавно секвенированных пар оснований, в соответствии с оценками, 115 генов задействованы в создании белков.

Ключевые факторы

Возможным создание генома человека сделали следующие 2 фактора:

  1. Выбор особенного вида ячейки. Накануне обнародованная преемственность генома была произведена с применением клеток человека, полученных из редчайшего типа ткани, именуемого полным пузырным заносом. Этот тип ткани возникает, когда оплодотворенная яйцеклетка лишается всего генетического материала, внесенного в нее матерью. Большинство клеток содержат по 2 копии каждой хромосомы, от каждого родителя по одной, и хромосома каждого из родителей вносит свою последовательность ДНК. Клетка от пузырного полного заноса владеет лишь двумя копиями отцовских хромосом, и генетическое чередование каждой пары хромосом в этом случае идентично. Это существенно упрощает сборку полной последовательности генома.
  2. Достижения в методике секвенирования. В 2001 году проект «Геном человека» сделал прорыв, впервые использовав технологию под названием метод дробовика. Эта технология включала разделение генома на крохотные фрагменты, состоящие почти из 200 пар оснований, клонирование их в середине бактерий, расшифровку их последовательностей. После она собирала все детали вместе, как огромную головоломку. Это было базовой причиной, по которой первичный проект охватывал лишь эухроматические зоны генома – лишь эти участки можно было безошибочно секвенировать при помощи этой методики. Завершающая цепочка была получена с применением двух добавочных технологий секвенирования ДНК. Первая была создана PacBio и позволяет секвенировать более продолговатые фрагменты ДНК с весьма высокой точностью. Вторую разработала компания Oxford Nanopore для производства сверхдлинных участков беспрерывной цепи ДНК. Эти новые методики позволяют деталям головоломки иметь длину в миллионы пар оснований, что существенно облегчает их сборку.

Новые данные могут улучшить наше понимание человеческой биологии, в том числе того, как хромосомы работают и сберегают свою структуру. Работа ученых также усовершенствует наше восприятие генетических состояний, таких как синдром Дауна, причиной которых является хромосомная аномалия.

Что говорят ученые

Ученые утверждают, что геном все еще секвенирован не полностью. «Y-хромосома является очевидным упущением. Ведь полные клетки пузырного заноса, задействованные для складывания этой цепочки, содержали две одинаковые копии X-хромосомы. И все же наша работа продолжается, и мы ожидаем, что наша методика также сумеет корректно секвенировать Y-хромосому, несмотря на то что в ней есть весьма повторяющиеся детали», - говорят они.

Секвенирование полного генома клетки человека является потрясающей вехой, и все же это лишь один из множества важнейших шагов на пути к полному постижению генетического многообразия людей.

Планы исследователей

Следующей задачей изыскатели назвали тестирование геномов разных популяций. Как только новая методика станет достаточно зрелой, чтобы ее можно было применять для секвенирования большого числа человеческих геномов из различных популяций, она окажет более значительное воздействие на наше восприятие здоровья, истории и биологии человека.

«Требуются как забота, так и развитие технологий, чтобы можно было гарантировать, что это изыскание будет проводиться с полным постижением разнообразия человеческого генома. В итоге будет предотвращено усиление неравенства в состоянии здоровья за счет локализации открытий определенными группами населения. Медицина должна развиваться и далее», - говорят эксперты.

Немного о секвенировании

Секвенирование биополимеров (РНК и ДНК) – это выявление их нуклеотидной и аминокислотной последовательности. В результате этого действия получают формальные характеристики первичной конструкции линейной макромолекулы в виде цепочки мономеров в текстовом виде. Параметры секвенируемых зон ДНК, как правило, не превышают 100 пар нуклеотидов при выполнении работ по Сенгеру. Если осуществляется секвенирование перекрывающихся районов ДНК, то выходит последовательность зон генов, тотальной мРНК, полных геномов организмов или целых генов.

Для секвенирования используют методики Сенгера, Эдмана и иные. Сегодня, чтобы секвенировать гены, обычно применяют технологию Сенгера с ddNTP. Как правило, до начала работ реализуют амплификацию зоны ДНК, последовательность которой нужно выявить, с помощью ПЦР.

Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание