Até cerca de um ano atrás, localizando e contando o Dr. Evan Eichler lidera uma UW laboratório Genoma Ciência que tem feito incursões importantes no estudo do número e conteúdo de segmentos de DNA repetido nos genomas de humanos e macacos. Essas duplicações são ligados à evolução humana, o desenvolvimento do cérebro, diversidade, população e transtornos neuropsiquiátricos. (Crédito: Eichler laboratório da Universidade de Washington)Estas variações no número de cópias, em parte, explicar a diversidade entre as pessoas normais.No entanto variações no número de copiar também pode ser por isso que algumas pessoas, e não outros, certas doenças ou susceptibilidades à doença, e também pode determinar como eles são afetados severamente.
Até cerca de um ano atrás, localizando e contando o número de cópias duplicadas de seqüências de DNA era praticamente impossível. Quanto mais cópias de um gene duplicado que estão presentes, o mais difícil que eles estão a avaliar com precisão.
"Essas dificuldades resultaram em uma falta de compreensão da verdadeira extensão da variação humana do número de cópia", disse o Dr. Evan Eichler E., Universidade de Washington (UW), professor de ciências do genoma e autor sênior do papel da ciência ", o mais dinâmico e genes variáveis são freqüentemente excluídos dos estudos do genoma. " Estes genes de difícil estudo também estão entre os mais interessantes por causa de suas contribuições suspeita de evolução humana, o desenvolvimento do cérebro, o metabolismo ea imunidade da doença.
Os pesquisadores no laboratório Eichler têm desenvolvido diversas técnicas analíticas e computacionais para superar obstáculos em olhar genes multicópia. Os autores importantes do estudo são Peter H. Sudmant e Jacó Kitzman O., ambos estudantes de pós-graduação no departamento de UW de ciências do genoma.
Trabalhando com colegas do Projeto 1000 Genomas e da Agilent Technologies, o grupo UW utilizado as novas técnicas para sondar profundamente e comparar os genomas de 159 indivíduos. Na avaliação da genomas inteiros destes indivíduos, os pesquisadores foram capazes de precisão ensaio previamente intratável genes duplicados e famílias de genes.
Os pesquisadores demonstraram que os métodos poderiam estimar corretamente o número absoluto de cópias de segmentos tão pequeno como 1.900 pares de bases do DNA, e poderia contar o número de cópias que varia de 0 a 48. O genoma humano é composto de cerca de 3 bilhões de pares de bases do DNA. Cada par é composto por duas moléculas ligadas chamados nucleotídeos, a unidade estrutural básica do DNA.
"Identificamos 4,1 milhões isoladamente posições de nucleotídeos únicos informativos para distinguir as cópias específicos", relataram os autores. Os investigadores tomaram essa informação para o genótipo do número de cópias eo conteúdo de genes que tinham sido duplicados ou mais posições diferentes no genoma, assim, tornou-se livre para funcionar por conta própria. Estes genes duplicados revelam mudanças que ocorreram durante a evolução.
Os dados permitiram aos pesquisadores identificar repetido genes específicos para os seres humanos, em comparação com macacos, como gorilas, orangotangos e chimpanzés. Os pesquisadores observaram que essas duplicações ocorrem em genes associados ao desenvolvimento do cérebro. Estes incluem os genes envolvidos no crescimento e ramificação das conexões entre células do cérebro, no tamanho da cabeça anormalmente grande ou pequeno, em especial da dopamina (sinal de recompensa no cérebro) receptor, em défices visuo-espaciais e sociais, na redução da severidade da muscular espinhal atrofia, e em deficiência mental e epilepsia.
variações no número de cópia ocorre em apenas cerca de 7 por cento para 9 por cento dos genes humanos, os investigadores encontraram. A maioria dos nossos genes vêm de série: dois exemplares. Mesmo entre os genes de cópia de número variável, os pesquisadores descobriram que 80 por cento deles variam entre 0 e 5 cópias.
"Extreme variação do gene", os pesquisadores notaram ", está limitado a apenas uma família de genes poucos." Neste estudo, eles identificaram 56 genes das famílias mais variável. Estes variaram em número de cópias mediana de 5 a cerca de 368.
"Estes genes foram drasticamente enriquecido para a duplicação segmentar", os pesquisadores notaram. duplicações segmental são as regiões que foram originalmente identificados no Projeto Genoma Humano do tempo, repetidas blocos do genoma.
Os pesquisadores relatam a descoberta de cerca de 44 "escondidos" os membros das famílias de genes duplicados nunca antes identificadas no modelo de referência do genoma humano.
"Os membros ausentes dessas famílias de genes", sugeriram os pesquisadores, "deve ser orientada para a seqüência final, a fim de captar com mais precisão da arquitetura e da diversidade do genoma humano."
Enquanto as duplicações de segmentos do genoma parece ter levado a muitas das qualidades que distinguem os seres humanos de outras espécies de primatas, as áreas do genoma na qual duplicações promover rearranjos recorrentes também têm sido associadas com doenças debilitantes, como deficiência mental, esquizofrenia e autismo.
A hipótese dos pesquisadores, "Extreme variação decorrente da duplicação pode contribuir para a instabilidade genômica associada à doença."
Globalmente, os resultados do estudo mostra os cientistas agora podem aproveitar recentemente desenvolvido técnicas para explorar algumas das regiões mais complexo genético do genoma humano. Ainda assim, uma parte do genoma permanece impenetrável. Cerca de 28 grandes regiões do genoma humano têm extraordinária complexidade tal que ainda é impossível interpretar o padrão subjacente da diversidade genética, dizem os autores.
Apesar desta limitação, as abordagens testadas na promessa de realizar estudo para melhorar a compreensão de como a variação no número de cópias contribui para a saúde humana e doenças.
"A nossa abordagem", concluíram os pesquisadores, "faz com que muitas das regiões altamente repetido do genoma humano - e os mais de 1.000 anteriormente inacessíveis genes humanos que estão aí acessíveis para estudos genéticos de associação da doença."
Além Eichler, Sudmant e Kitzman, os cientistas no estudo são Francesca Antonacci, pode Alkan e Maika Malig, todos do departamento de UW de ciências do genoma; Anya Tsalenko, Nick Sampas, e Laurakay Bruhn, todos da Agilent Technologies em Santa Clara, Califórnia, Jay Shendure, UW professor adjunto de ciências do genoma, e os participantes e instituições no 1000 do Projeto Genoma.
O trabalho foi suportado por uma investigação em Ciências Naturais e Engenharia Council of Canada Fellowship, um National Science Foundation Fellowship, e uma concessão do National Human Genome Research Institute, National Institutes of Health. Eichler é um investigador do Instituto Médico Howard Hughes.
Nota do Editor: Este artigo não pretende fornecer aconselhamento médico, diagnóstico ou tratamento.
Fonte: http://www.sciencedaily.com/releases/2010/10/101027133150.htm
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