Nyttiga anmärkningar om humant genomprojekt (förklarat med diagram)

Användbara anteckningar om mänskligt genomprojekt!

Human Genome Project är det mest ambitiösa och spännande vetenskapliga företaget av människan. Mänskliga genomprojekt administreras av National Institute of Health och US Deptt. av energi. I USA började arbetet med detta projekt 1990 med beslutsamhet att kartlägga och sekvensera den kompletta uppsättningen kromosomer på 15 år.

Att förvärva fullständig kunskap om mänsklig genoms organisation, struktur och funktion är huvudmönstret för var och en av oss - det breda målet med Human Genome Project. Med målet om tre miljarder baspar i mänskligt genom att sekvenseras och 1990-10000 hade analyserats.

Många sekvenser i genom är högt repetitiva och har ingen uppenbar funktion. Detta är cirka 50% av totalt DNA. Som ovan sett är det inte ett litet jobb och arbete och kostnadskänsligt frustrerande också. Det är ett ambitiöst projekt.

Studier av detta projekt kommer att genomföras under tre steg:

(i) Kartläggning

(ii) sekvensering

(iii) Funktionsanalys

Kartläggning av human genetik är svår på grund av följande skäl:

(i) Etiska skäl

(ii) Längd av avelscykel är endast 15-16 år.

iii) oförmåga att fortsätta kontrollerad uppfödning

Regelbunden syn på strategier som används för kartläggning, omfattande automatisering för sekvensering och nyare tekniker kan hjälpa forskarna att uppnå målet.

Donnis Keller et.al. (1987) beskrivna första RFLP-kartan av humant genom. Det identifierade RFLP-loci med ett genomsnittligt avstånd på 10 centimorganer (cM). G. Craig Venter et.al. (1990) istället för att ta 'Human Genome Project' strategi för sekvensering av kromosomal DNA en bas åt gången isolerade de mRNA-molekyler, kopierade dessa RNA-molekyler i DNA-sekvensmarkörer eller ESTs.

De identifierade över 8000 gener under perioden 1990-1992. Dr Venter med sina 70 forskare vid Institute of Genomic Research, Gaitherburg, Maryland förväntar sig att bestämma sekvensen 2000-3000 mänskliga gener per vecka.

Fysiska kartor över alla mänskliga kromosomer slutfördes 1994. EST kan användas för att isolera hela genen. Med EST har många databaser av nukleotidsekvenser gjorts tillgängliga. Det har underlättat konstruktionen av preliminär transkriptkarta över humant genom.

ESTs representerar endast uttryckta gener. ESTs är cDNA-kloner. Genom att använda nukleotidsekvensdatabanken (genbank) och proteinsekvensdatabasen (Protein Information Resource) kan ESTs matchas med befintliga sekvenser och tilldelade gener med hjälp av datorprogram.

Dr Venter vidareutvecklade "hel genomskott pistol strategi" som involverar slumpmässigt att bryta DNA i segment och kloning av fragmenten i vektorer. De tredimensionella strukturerna av minsta genomet Mycoplasma genitalium och Haemophilus influenzae Rd proteiner med helt okända funktioner har bestämts som en del av ett strukturellt genomikprojekt.

Denna insats är att undersöka användningen av strukturella uppgifter för att hjälpa proteinfunktionell uppgift. Craig Venter bildades "Institute of Genomics Research (TIGR)" i Maryland (USA). Här sekvenserades flera bakterier.

De hypotetiska proteinernas strukturer används för att styra studier för att känna till proteinfunktionen. Med mer än 25 strukturer som bestäms av den här tiden är resultaten mycket uppmuntrande att känna till en viss nivå av funktionell förståelse.

Slutförandet av den mänskliga DNA-sekvensen 2003 sammanföll med 50-årsdagen av Watson och Cricks beskrivning av DNA-strukturen. Människoprojektet präglades av snabba framsteg. Grovt utkast av mänskligt genom framställdes 2000.

I februari 2001 publicerade "Science and Nature" arbetets utkastssekvens och analys av humant genom. Forskare skapade först en fysisk karta över humant genom med kloner som kom från varje kromosom organiserad i serie av långa coting s.

Eftersom de flesta klonerna är mer än 100, 0000 bp långa och nuvarande tekniker kan lösa endast 600-700 bp sekvens, sekvenseras varje sekvens i fragment.

Genom att använda skottpistol-tillvägagångssätt följt av sammansättning av hela klonen genom datoriserad identifiering av överlappningar, sattes sekvenserad DNA i databasbekämpning av hela genomet. J. Craig Venter (1997) i Celera Corporation använde sig av en annan strategi som kallades helgenomskottpistolsekvensering, vilket eliminerade steget att montera en fysisk karta av genom.

Forskare sekvenserade DNA-fragment genom slumpmässigt genom. Decennier gammal uppskattar att människan har cirka 100 000 gener inom 3, 2 x 10 ⁹ bp. Genomsekvensen visade emellertid att det endast finns 20 000 till 25 000 gener. Även om människor utvecklades relativt nyligen är mänskligt genom mycket gammalt.

Få intressanta egenskaper hos humant genom är:

(i) Det finns mer än 3, 2 miljarder baspar.

(ii) Mänskliga genom beräknas ha 20 000 till 25 000 gener och bestämma sekvenserna av 3 miljarder kemiska baspar som utgör humant DNA.

iii) Inom den mänskliga befolkningen är miljontals enskilda basskillnader som kallas enkla nukleotidpolymorfier (SNP). Varje människa skiljer sig från nästa med ca 1 bp i varje 1000 bp.

(iv) Det mänskliga genomet bär genrika områden separerade av genmaaktiga områden som kallas genöken.

(v) Omkring 45% av vårt genom består av transposoner.

(vi) Endast 2 procent av genomet kodar proteinerna.

(vii) Att förbättra verktyg för dataanalys.

(viii) Användning av berörda teknik till sektorer som industrier.

(ix) Adress de etiska, juridiska och sociala frågorna (ELSI) som kan uppstå på grund av HGP.

(x) Det humana genomet innehåller 3164, 7 miljoner nukleotidbaser. Den största kända mänskliga genen är dystrofin som bär 2, 4 miljoner baser, med genen med cirka 3000 baser. Funktioner på 50 procent av upptäckta gener finns ännu inte.

(xi) Omkring 99, 9 procent av nukleotidbaserna är exakt lika för alla människor. Tidigare totalt antal gener uppskattade var 80 000 till 1, 40 000 men numera sägs numera vara 30 000.

(xii) Stor mängd av humant genom utgöres av upprepade sekvenser.

(xiii) Kromosom 1 bär maximala gener (2968), med Y-kromosom som har lägst (231).

Fig. 6, 68. Snapshot av humant genom

Laboratorier och forskargrupper i många länder är involverade i forskningen om mänskligt genom. Data som samlas in från alla dessa källor ska användas och integreras. Två anmärkningsvärda bidragsgivare för Human Genome Project är Centre d'Etudes Polymorphism Humaine (CEPH) och Genethon (en fabrik av mänsklig genetik) i Frankrike.