Nuttige opmerkingen over het menselijk genoomproject (uitgelegd met diagram)

Nuttige opmerkingen over het menselijk genoomproject!

Human Genome Project is de meest ambitieuze en opwindende wetenschappelijke onderneming van de mens. Menselijk genoomproject wordt beheerd door National Institute of Health en US Deptt. van energie. In de VS is in 1990 aan dit project begonnen met de vastberadenheid om de complete set chromosomen in 15 jaar in kaart te brengen en te sequensen.

'Het verkrijgen van volledige kennis van de organisatie, structuur en functie van het menselijk genoom - de hoofdblauwdruk van ieder van ons - is het brede doel van Human Genome Project.' Met het doelwit van drie miljard basenparen in het menselijk genoom waarvan de sequentie bepaald moest worden en tegen 1990 - 100.000 was geanalyseerd.

Veel sequenties in het genoom zijn zeer repetitief en hebben geen duidelijke functie. Dit is ongeveer 50% van het totale DNA. Zoals hierboven is te zien, is het geen klein klusje en werkt het ook moeizaam en kostenefficiënt. Het is een ambitieus project.

Studies van dit project zullen onder drie stappen worden uitgevoerd:

(i) Toewijzing

(ii) Sequencing

(iii) Functionele analyse

Het in kaart brengen van de menselijke genetica is moeilijk om de volgende redenen:

(i) Ethische redenen

(ii) De lengte van de fokcyclus is slechts 15-16 jaar.

(iii) Onvermogen om gecontroleerd fokken voort te zetten.

Regelmatige weergave van de strategieën die worden gebruikt voor het in kaart brengen, uitgebreide automatisering voor sequencing en nieuwere technieken kunnen de wetenschappers helpen het doel te bereiken.

Donnis Keller et.al. (1987) beschrijft de eerste RFLP-kaart van menselijk genoom. Het identificeerde RFLP-loci met een gemiddelde afstand van 10 centimorganen (cM). G. Craig Venter et.al. (1990) in plaats van de 'Human Genome Project'-strategie te nemen om chromosomaal DNA één voor één te sequencen, isoleerden ze mRNA-moleculen, kopieerden deze RNA-moleculen in DNA-sequentielabels of EST's.

Ze identificeerden meer dan 8000 genen in de periode 1990-1992. Dr. Venter met zijn 70 wetenschappers van het Institute of Genomic Research, Gaitherburg, Maryland verwacht de sequentie van 2000 - 3000 menselijke genen per week te bepalen.

Fysieke kaarten van alle menselijke chromosomen waren voltooid in 1994. EST kan worden gebruikt om het volledige gen te isoleren. Met EST zijn er voldoende databases met nucleotidesequenties beschikbaar. Het heeft de constructie van een voorlopige transcriptiekaart van het menselijk genoom vergemakkelijkt.

EST's vertegenwoordigen alleen tot expressie gebrachte genen. EST's zijn cDNA-klonen. Met behulp van nucleotidesequentiedatabank (genenbank) en eiwitsequentie-database (proteïne-informatiebron) kunnen EST's worden gematcht met bestaande sequenties en toegewezen genen met behulp van computerprogramma's.

Dr. Venter bedacht verder de 'whole genome shot gun strategy' waarbij willekeurig DNA in segmenten wordt gebroken en de fragmenten in vectoren worden gekloond. De driedimensionale structuren van het kleinste genoom Mycoplasma genitalium en Haemophilus influenzae Rd-eiwitten met volledig onbekende functies zijn vastgesteld als onderdeel van een structureel genomics-project.

Deze inspanning onderzoekt het gebruik van structurele informatie in het assisteren van eiwitfunctionele toewijzing. Craig Venter heeft het "Institute of Genomics Research (TIGR)" opgericht in Maryland (VS). Hier werden verschillende bacteriën gesequenced.

De structuren van de hypothetische eiwitten worden gebruikt om studies te begeleiden voor het kennen van de eiwitfunctie. Met meer dan 25 structuren bepaald door deze tijd, zijn de resultaten zeer bemoedigend om een ​​bepaald niveau van functioneel inzicht te kennen.

De voltooiing van de menselijke DNA-sequentie in 2003 viel samen met de 50ste verjaardag van Watson en Crick's beschrijving van de structuur van DNA. Het Human Genome Project werd gekenmerkt door een versnelde vooruitgang. De ruwe diepgang van het menselijk genoom werd in 2000 voltooid.

In februari 2001 publiceerde 'Science and Nature' de werkende conceptsequentie en analyse van het menselijk genoom. Wetenschappers produceerden eerst een fysieke kaart van het menselijk genoom met klonen die van elk chromosoom werden ingedeeld in series lange cots.

Omdat de meeste klonen meer dan 100, 0000 bp lang zijn en de huidige technieken slechts 600 - 750 bp sequentie kunnen oplossen, moet elke sequentie in fragmenten worden gesequenced.

Door gebruik te maken van shot gun-benadering gevolgd door assemblage van de gehele kloon door middel van gecomputeriseerde identificatie van overlappingen, werd DNA waarvan de sequentie is bepaald ter beschikking gesteld in een database die het gehele genoom afdekt. J. Craig Venter (1997) in Celera Corporation maakte gebruik van een andere strategie, genaamd whole genome shot gun sequencing, waardoor de stap werd geëlimineerd van het samenstellen van een fysieke kaart van het genoom.

Wetenschappers hebben in willekeurige volgorde DNA-fragmenten in het hele genoom gesequenceerd. Tientallen jaren oud schat dat de mens ongeveer 100.000 genen heeft binnen de 3, 2 X 10 9 bp. De genoomsequentie onthulde echter dat er slechts 20.000 tot 25.000 genen zijn. Hoewel mensen relatief recent evolueerden, is het menselijk genoom erg oud.

Enkele interessante kenmerken van het menselijk genoom zijn:

(i) Er zijn meer dan 3, 2 miljard basenparen.

(ii) Er wordt geschat dat het humane genoom 20.000 tot 25.000 genen heeft en de sequenties van 3 miljard chemische basenparen die deel uitmaken van menselijk DNA bepalen.

(iii) Binnen de menselijke populatie zijn miljoenen enkelvoudige basisverschillen die single nucleotide polymorphisms (SNP's) worden genoemd. Elk mens verschilt van de volgende met ongeveer 1 bp in elke 1000 bp.

(iv) Het menselijke genoom draagt ​​gen-rijke gebieden gescheiden door genarme gebieden die gen-woestijnen worden genoemd.

(v) Ongeveer 45% van ons genoom bestaat uit transposons.

(vi) Slechts 2 procent van het genoom codeert de eiwitten.

(vii) Het verbeteren van tools voor data-analyse.

(viii) Gebruik van betrokken technologie in sectoren zoals industrieën.

(ix) Omgaan met de ethische, wettelijke en sociale kwesties (ELSI) die kunnen optreden als gevolg van HGP.

(x) Het menselijk genoom bevat 3164, 7 miljoen nucleotide basen. Het grootste bekende menselijke gen is dystrofine dat 2, 4 miljoen basen draagt, met een gemiddeld gen met ongeveer 3000 basen. Functies van 50 procent van de ontdekte genen zijn nog te vinden.

(xi) Ongeveer 99, 9 procent van de nucleotidenbases zijn precies hetzelfde in alle menselijke wezens. Eerder was het totale aantal geschatte genen 80.000 tot 1, 40.000 maar nu is het aantal 30.000.

(xii) Grote hoeveelheid menselijk genoom bestaat uit herhaalde sequenties.

(xiii) Chromosoom 1 draagt ​​de maximale genen (2968), waarbij Y-chromosoom het laagste (231) heeft.

Fig. 6.68. Snapshot van het menselijk genoom

Laboratoria en onderzoeksgroepen uit vele landen zijn betrokken bij het onderzoek naar het menselijk genoom. Gegevens verzameld uit al deze bronnen moeten worden gebruikt en geïntegreerd. Twee opmerkelijke bijdragers aan het Human Genome Project zijn Centre d'Etudes Polymorphism Humaine (CEPH) en Genethon (een fabriek voor menselijke genetica) in Frankrijk.