2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
Rockville, MD – Amióta a genomikai forradalom kirobbant, a tudósok nagyszámú genom megfejtésével foglalkoznak. Katalógus. Elemzés. Összehasonlítás. A nyilvános adatbázisok csak 239 teljes bakteriális genomot tartalmaznak.
A The Institute for Genomic Research (TIGR) tudósai azonban megdöbbentő következtetésre jutottak. Az összehasonlító genomika és matematika hatékony eszközeivel felvértezve a TIGR tudósai arra a következtetésre jutottak, hogy a kutatók talán soha nem írnak le teljesen bizonyos baktériumokat és vírusokat – mert genomjuk végtelen. Sorolja fel a fajok egyik törzsét, és a tudósok jelentős új géneket találnak. Soroljon egy másik törzset, és többet találnak. És így tovább, a végtelenségig.
"Sok tudós egy szervezet több törzsét tanulmányozza" - mondja Claire Fraser, a TIGR elnöke. "A TIGR-nél azonban most egy lépéssel tovább megyünk, hogy ténylegesen számszerűsítsük, hány gén kapcsolódik az adott fajokhoz. Hány genomra van szükség az abakteriális fajok teljes leírásához?"
A kérdés megválaszolására a TIGR tudósa, Hervé Tettelin és munkatársai tanulmányt publikáltak a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) e heti (szeptember 19-23.) korai online kiadásában. A tanulmányban a TIGR tudósai a ChironCorporation, a Harvard Medical School és a Seattle Children's Hospital munkatársaival összehasonlították ugyanazon baktériumfaj nyolc izolátumának genomiális szekvenciáját: Streptococcus agalactiae, más néven B-csoportú Strep (GBS), amely fertőzést okozhat újszülöttek és immunhiányos egyének.
A nyolc GBS-genom elemzése során a kutatók a sokféleség meglepően folytonos folyamát fedezték fel. Minden GBS törzs átlagosan 1806 gént tartalmazott, amelyek minden törzsben jelen voltak (ezáltal a GBS maggenomot alkotják), plusz 439 gént, amelyek egy vagy több törzsből hiányoztak. Ezenkívül a matematikai modellezés azt mutatta, hogy egyedi gének továbbra is megjelennek, még több ezer genom szekvenálása után is. A GBSpan-genom várhatóan átlagosan 33 új génnel növekszik minden alkalommal, amikor egy új törzset szekvenálnak.
"Meglepve tapaszt altuk, hogy még nem szorítottuk sarokba ezt a fajt" - mondja Tettelin, a PNAS-cikk vezető szerzője. „Még mindig nem tudjuk – és úgy tűnik, soha nem is fogjuk megtudni –, hogy mekkora a sokfélesége.”
A mikrobiális genomokról alkotott végtelen nézet értelmezésére Tettelin és munkatársai azt javasolják, hogy egy fajt "pángenomjával" írjanak le: egy maggenom összege, amely minden törzsben jelen lévő géneket tartalmaz, és nélkülözhetetlen genom, az egyikből hiányzó génekkel. vagy több törzs és gén mindegyik törzsre egyedi.
A pángenom több, mint puszta szintaxis. A koncepciónak a molekuláris biológiában is megvan a maga jelentősége. Sok fontos kórokozó – beleértve az influenzáért, a chlamydiáért és a gyomor-bélrendszeri fertőzésekért felelőseket is, amelyek mindegyikét a TIGR vizsgálja – több, specifikus genommal rendelkező törzset tartalmaz. Azáltal, hogy pángenom perspektívát visznek be ezen organizmusok tanulmányozásába, a tudósok jobban megismerhetik, hogyan jelennek meg új kórokozók, és jobban célozhatják meg a terápiákat bizonyos körülmények között. Az egyik megközelítés a faj törzsgenomjának a figyelemfelkeltése. A másik oldalon a tudósok megszüntethetik a mag genomot, és inkább olyan peremgénekre vadásznak, amelyek megmagyarázzák egy adott törzs egyedi aktivitását.
TIGR kutatók szerint a pángenom koncepció a hagyományos ismert genomok korlátait is aláhúzza. A kutatók gyakran hivatkoznak egy "típusú" genomra egy adott faj leírására. Ez az egyedi, reprezentatív genom gyakran egyszerűen az a törzs, amely a legkönnyebben megszerezhető a természetből vagy a laboratóriumban termeszthető. Ennek ellenére a tudósok világszerte rendszeresen megkeresik ezeket az ismert genomokat nyilvános adatbázisokban, hogy kábítószer-célpontokat keressenek, megmagyarázzák az ökológiai réseket, és feltérképezzék az evolúciót. Mennyire tükrözik jól ezek a mikrobiális genomok a valóságot?
Amint maga az összehasonlító genomika fejlődik, Fraser arra számít, hogy a TIGR egyre inkább a pángenomokra összpontosít. Sok kérdés maradt. Bár egyes mikrobiális fajok, például a GBS végtelen pángenomokkal rendelkeznek, mások korlátozottabbak. Például a Bacillus anthracis (a lépfenét okozó baktérium) nyolc független izolátumának összehasonlítása során Tettelin és munkatársai azt találták, hogy mindössze négy genom elegendő a pángenom jellemzésére. Ez érdekes kérdéseket vet fel az evolúció ütemével kapcsolatban, jegyzi meg Fraser. "Érdekelt bennünket, hogy többet megtudjunk az adott fajon belüli sokféleségről, és arról, hogy ez hogyan történik" - mondja.
A Genomikai Kutatóintézet (TIGR) egy non-profit központ, amely a genomok megfejtésével és elemzésével foglalkozik. 1992 óta a Rockville-ben, Md.-ben található TIGR vezető szerepet tölt be a genomikában, és az orvostudomány, a mezőgazdaság, az energia, a környezet és a biológiai védelem szempontjából kritikus kutatásokat végez.
