stringtranslate.com

Сравнительная геномика

Выравнивание всего генома является типичным методом в сравнительной геномике. Это выравнивание восьми геномов бактерий Yersinia выявляет 78 локально коллинеарных блоков, сохраняющихся среди всех восьми таксонов . Каждая хромосома была выложена горизонтально, а гомологичные блоки в каждом геноме показаны как идентично окрашенные области, связанные через геномы. Области, которые инвертированы относительно KIM Y. pestis , смещены ниже центральной оси генома. [1]

Сравнительная геномика — это раздел биологических исследований, который изучает последовательности геномов у различных видов , от людей и мышей до разнообразных организмов от бактерий до шимпанзе . [2] [3] Этот масштабный целостный подход сравнивает два или более генома, чтобы обнаружить сходства и различия между геномами и изучить биологию отдельных геномов. [4] Сравнение полных последовательностей генома дает очень подробное представление о том, как организмы связаны друг с другом на уровне генов . Сравнивая полные последовательности генома, исследователи получают представление о генетических связях между организмами и изучают эволюционные изменения . [2] Основной принцип сравнительной геномики заключается в том, что общие черты двух организмов часто будут закодированы в ДНК , которая эволюционно сохраняется между ними. Таким образом, сравнительная геномика предоставляет мощный инструмент для изучения эволюционных изменений среди организмов, помогая идентифицировать гены, которые сохраняются или распространены среди видов, а также гены, которые придают уникальные характеристики каждому организму. Более того, эти исследования могут проводиться на разных уровнях геномов, чтобы получить множественные перспективы относительно организмов. [4]

Сравнительный геномный анализ начинается с простого сравнения общих характеристик геномов, таких как размер генома, количество генов и количество хромосом. В таблице 1 представлены данные по нескольким полностью секвенированным модельным организмам и выделены некоторые поразительные результаты. Например, хотя крошечное цветковое растение Arabidopsis thaliana имеет меньший геном, чем плодовая мушка Drosophila melanogaster (157 миллионов пар оснований против 165 миллионов пар оснований соответственно), оно обладает почти в два раза большим количеством генов (25 000 против 13 000). Фактически, у A. thaliana примерно такое же количество генов, как у человека (25 000). Таким образом, очень ранний урок, извлеченный в геномную эру , заключается в том, что размер генома не коррелирует с эволюционным статусом, а количество генов не пропорционально размеру генома. [5]

В сравнительной геномике синтения — это сохраненный порядок генов на хромосомах родственных видов, указывающий на их происхождение от общего предка . Синтения обеспечивает структуру, в которой сохранение гомологичных генов и порядка генов определяется между геномами разных видов. [9] Блоки синтении более формально определяются как области хромосом между геномами, которые разделяют общий порядок гомологичных генов, полученных от общего предка. [10] [11] Альтернативные названия, такие как консервативная синтения или коллинеарность, использовались взаимозаменяемо. [12] Сравнение геномной синтении между видами и внутри видов предоставило возможность изучать эволюционные процессы, которые приводят к разнообразию числа и структуры хромосом во многих линиях по всему древу жизни; [13] [14] Ранние открытия, использующие такие подходы, включают хромосомные консервативные регионы у нематод и дрожжей , [15] [16] эволюционную историю и фенотипические признаки чрезвычайно консервативных кластеров генов Hox у животных и семейства генов MADS-box у растений, [17] [18] и эволюцию кариотипа у млекопитающих и растений. [19]

Более того, сравнение двух геномов не только выявляет консервативные домены или синтению, но и помогает обнаружить вариации числа копий , однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) , индели и другие структурные вариации генома .

Фактически начавшись сразу же, как только в 1995 году стали доступны целые геномы двух организмов (то есть геномы бактерий Haemophilus influenzae и Mycoplasma genitalium ), сравнительная геномика теперь является стандартным компонентом анализа каждой новой последовательности генома. [2] [20] С взрывным ростом числа геномных проектов из-за достижений в технологиях секвенирования ДНК , особенно методов секвенирования следующего поколения в конце 2000-х годов, эта область стала более сложной, что позволило иметь дело со многими геномами в одном исследовании. [21] Сравнительная геномика выявила высокий уровень сходства между близкородственными организмами, такими как люди и шимпанзе, и, что более удивительно, сходство между, казалось бы, отдаленно родственными организмами, такими как люди и дрожжи Saccharomyces cerevisiae . [22] Она также показала чрезвычайное разнообразие состава генов в различных эволюционных линиях. [20]

История

См. также : История геномики

Сравнительная геномика берет свое начало в сравнении геномов вирусов в начале 1980-х годов. [20] Например, были сравнены небольшие РНК-вирусы, заражающие животных ( пикорнавирусы ), и вирусы, заражающие растения ( вирус мозаики коровьего гороха ), и оказалось, что они имеют значительное сходство последовательностей и, отчасти, порядок их генов. [23] В 1986 году было опубликовано первое сравнительное геномное исследование в более крупном масштабе, сравнивающее геномы вируса ветряной оспы и вируса Эпштейна-Барр , которые содержали более 100 генов каждый. [24]

Первая полная последовательность генома клеточного организма, Haemophilus influenzae Rd, была опубликована в 1995 году. [25] Вторая статья о секвенировании генома была посвящена небольшой паразитической бактерии Mycoplasma genitalium, опубликованной в том же году. [26] Начиная с этой статьи, отчеты о новых геномах неизбежно стали сравнительными геномными исследованиями. [20]

Микробные геномы. Первая система сравнения геномов высокого разрешения размером 10-15 кб была разработана в 1998 году Артом Делчером, Саймоном Касифом и Стивеном Зальцбергом и применена для сравнения целых тесно связанных микробных организмов с их коллегами в Институте геномных исследований (TIGR). Система называется MUMMER и была описана в публикации в Nucleic Acids Research в 1999 году. Система помогает исследователям идентифицировать крупные перестройки, мутации отдельных оснований, реверсии, расширения тандемных повторов и другие полиморфизмы. У бактерий MUMMER позволяет идентифицировать полиморфизмы, которые отвечают за вирулентность, патогенность и устойчивость к антибиотикам. Система также применялась в проекте Minimal Organism Project в TIGR и впоследствии во многих других проектах сравнительной геномики.

Геномы эукариот. Пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae были первыми эукариотами , полная последовательность генома которых была опубликована в 1996 году. [27] После публикации генома круглого червя Caenorhabditis elegans в 1998 году [15] и генома плодовой мушки Drosophila melanogaster в 2000 году [28] Джеральд М. Рубин и его команда опубликовали статью под названием «Сравнительная геномика эукариот», в которой они сравнили геномы эукариот D. melanogaster , C. elegans и S. cerevisiae , а также прокариота H. influenzae . [29] В то же время Бонни Бергер , Эрик Ландер и их команда опубликовали статью о сравнении полных геномов человека и мыши. [30]

С публикацией больших геномов позвоночных в 2000-х годах, включая человека , японскую рыбу-собаку Takifugu rubripes и мышь , предварительно вычисленные результаты больших сравнений геномов были опубликованы для загрузки или визуализации в браузере геномов . Вместо того, чтобы проводить собственные анализы, большинство биологов могут получить доступ к этим большим межвидовым сравнениям и избежать непрактичности, вызванной размером геномов. [31]

Методы секвенирования следующего поколения , которые впервые были представлены в 2007 году, дали огромный объем геномных данных и позволили исследователям генерировать несколько (прокариотических) черновых последовательностей генома одновременно. Эти методы также могут быстро обнаруживать однонуклеотидные полиморфизмы , вставки и делеции путем сопоставления несобранных считываний с хорошо аннотированным референсным геномом и, таким образом, предоставлять список возможных различий генов, которые могут быть основой для любых функциональных вариаций среди штаммов. [21]

Эволюционные принципы

Одним из символов биологии является эволюция, эволюционная теория также является теоретической основой сравнительной геномики, и в то же время результаты сравнительной геномики беспрецедентно обогатили и развили теорию эволюции. При сравнении двух или более последовательностей генома можно вывести эволюционные связи последовательностей в филогенетическом дереве. На основе разнообразных данных биологического генома и изучения вертикальных и горизонтальных эволюционных процессов можно понять жизненно важные части структуры гена и его регуляторную функцию.

Сходство родственных геномов является основой сравнительной геномики. Если два существа имеют недавнего общего предка, различия между геномами двух видов эволюционируют из генома предков. Чем ближе родство между двумя организмами, тем выше сходство между их геномами. Если между ними существует близкое родство, то их геном будет демонстрировать линейное поведение ( синтения ), а именно некоторые или все генетические последовательности сохраняются. Таким образом, последовательности генома можно использовать для определения функции гена, анализируя их гомологию (сходство последовательностей) с генами известной функции.

Ген FOXP2 человека и эволюционная консервация показаны в и множественном выравнивании (внизу рисунка) на этом изображении из браузера генома UCSC . Обратите внимание, что консервация имеет тенденцию группироваться вокруг кодирующих областей (экзонов).

Ортологичные последовательности — это родственные последовательности у разных видов: ген существует у исходного вида, вид разделился на два вида, поэтому гены у новых видов ортологичны последовательности у исходного вида. Паралогичные последовательности разделяются путем клонирования генов (дупликации генов): если копируется определенный ген в геноме, то копия двух последовательностей паралогична исходному гену. Пара ортологичных последовательностей называется ортологичными парами (ортологами), пара паралогичных последовательностей называется коллатеральными парами (паралогами). Ортологичные пары обычно имеют одинаковую или схожую функцию, что не обязательно относится к коллатеральным парам. В коллатеральных парах последовательности, как правило, эволюционируют, приобретая разные функции.

Сравнительная геномика использует как сходства, так и различия в белках , РНК и регуляторных областях различных организмов, чтобы сделать вывод о том, как отбор действовал на эти элементы. Те элементы, которые отвечают за сходства между различными видами, должны сохраняться с течением времени ( стабилизирующий отбор ), в то время как элементы, отвечающие за различия между видами, должны расходиться ( положительный отбор ). Наконец, те элементы, которые не важны для эволюционного успеха организма, будут не сохранены (отбор нейтрален).

Одной из важных целей этой области является выявление механизмов эволюции генома эукариот. Однако она часто осложняется множественностью событий, которые имели место на протяжении истории отдельных линий, оставляя только искаженные и наложенные следы в геноме каждого живого организма. По этой причине сравнительные геномные исследования небольших модельных организмов (например, модель Caenorhabditis elegans и близкородственный Caenorhabditis briggsae ) имеют большое значение для продвижения нашего понимания общих механизмов эволюции. [32] [33]

Роль CNV в эволюции

Сравнительная геномика играет решающую роль в идентификации вариаций числа копий (CNV) и понимании их значения в эволюции. CNV, которые включают делеции или дупликации больших сегментов ДНК, признаны основным источником генетического разнообразия , влияющим на структуру генов , дозировку и регуляцию . В то время как полиморфизмы отдельных нуклеотидов (SNP) встречаются чаще, CNV влияют на более крупные геномные регионы и могут оказывать глубокое влияние на фенотип и разнообразие. [34] Недавние исследования показывают, что CNV составляют около 4,8–9,5% генома человека и оказывают существенное функциональное и эволюционное влияние. У млекопитающих CNV вносят значительный вклад в разнообразие популяции, влияя на экспрессию генов и различные фенотипические признаки . [35] Сравнительный геномный анализ геномов человека и шимпанзе показал, что CNV могут играть большую роль в эволюционных изменениях по сравнению с изменениями отдельных нуклеотидов. Исследования показывают, что CNVs затрагивают больше нуклеотидов, чем отдельные изменения пар оснований, при этом около 2,7% генома затронуты CNVs по сравнению с 1,2% SNPs. Более того, хотя многие CNVs являются общими для людей и шимпанзе, значительная часть уникальна для каждого вида. Кроме того, CNVs были связаны с генетическими заболеваниями у людей, что подчеркивает их важность для здоровья человека. Несмотря на это, многие вопросы о CNVs остаются без ответа, включая их происхождение и вклад в эволюционную адаптацию и болезни. Текущие исследования направлены на решение этих вопросов с использованием таких методов, как сравнительная геномная гибридизация , которая позволяет подробно изучить CNVs и их значение. Когда исследователи изучили необработанные данные о последовательностях человека и шимпанзе. [36]

Значение сравнительной геномики

Сравнительная геномика имеет огромное значение в различных областях, включая медицинские исследования, фундаментальную биологию и сохранение биоразнообразия. Например, в медицинских исследованиях прогнозирование того, как геномные варианты ограничивают способность предсказывать, какие геномные варианты приводят к изменениям в фенотипах на уровне организмов, таким как повышенный риск заболеваний у людей, остается сложной задачей из-за огромного размера генома, включающего около трех миллиардов нуклеотидов. [37] [38] [39]

Чтобы справиться с этой проблемой, сравнительная геномика предлагает решение, точно определяя позиции нуклеотидов, которые оставались неизменными на протяжении миллионов лет эволюции. Эти сохраненные регионы указывают потенциальные места, где генетические изменения могут иметь пагубные последствия для приспособленности организма, тем самым направляя поиск вариантов, вызывающих болезни. Более того, сравнительная геномика обещает раскрыть механизмы эволюции генов, адаптации к окружающей среде, гендерные различия и популяционные вариации в разных линиях позвоночных. [40]

Более того, сравнительные исследования позволяют идентифицировать геномные сигнатуры отбора — области в геноме, которые подверглись преимущественному увеличению и фиксации в популяциях из-за их функциональной значимости в определенных процессах. [41] Например, в генетике животных местный скот демонстрирует превосходную устойчивость к болезням и адаптивность к окружающей среде, но более низкую производительность по сравнению с экзотическими породами. С помощью сравнительного геномного анализа можно идентифицировать значимые геномные сигнатуры, ответственные за эти уникальные черты. Используя информацию из этой сигнатуры, селекционеры могут принимать обоснованные решения для улучшения стратегий разведения и содействия развитию породы. [42]

Методы

Вычислительные подходы необходимы для сравнения геномов, учитывая большой объем данных, закодированных в геномах. Многие инструменты теперь общедоступны, начиная от сравнения целых геномов до анализа экспрессии генов . [43] Это включает подходы из систем и управления, теории информации, анализа строк и добычи данных. [44] Вычислительные подходы останутся критически важными для исследований и обучения, особенно когда информационная наука и геномная биология преподаются совместно. [45]

Филогенетическое дерево видов-потомков и реконструированных предков. Цвет ветвей представляет собой частоты точек разрыва в RACF (точки разрыва за миллион лет). Черные ветви представляют собой неопределенные частоты точек разрыва. Цвета кончиков отображают непрерывность сборки: черный — сборка генома на уровне каркаса; зеленый — сборка генома на уровне хромосом; желтый — сборка генома на уровне каркаса в масштабе хромосом. Цифры рядом с названиями видов указывают диплоидное число хромосом (если известно). [46]

Сравнительная геномика начинается с базовых сравнений размера генома и плотности генов. Например, размер генома важен для кодирующей способности и, возможно, по причинам регулирования. Высокая плотность генов облегчает аннотацию генома , анализ отбора окружающей среды. Напротив, низкая плотность генов затрудняет картирование генетических заболеваний, как в геноме человека.

Выравнивание последовательности

Выравнивания используются для сбора информации о схожих последовательностях, таких как происхождение, общее эволюционное происхождение или общая структура и функция. Выравнивания могут быть выполнены как для нуклеотидных, так и для белковых последовательностей. [47] [48] Выравнивания состоят из локальных или глобальных попарных выравниваний и множественных выравниваний последовательностей. Один из способов поиска глобальных выравниваний — использование динамического алгоритма программирования, известного как алгоритм Нидлмана-Вунша, тогда как алгоритм Смита-Уотермана используется для поиска локальных выравниваний. С экспоненциальным ростом баз данных последовательностей и появлением более длинных последовательностей возрос интерес к более быстрым, приблизительным или эвристическим процедурам выравнивания. Среди них алгоритмы FASTA и BLAST являются известными для локального попарного выравнивания. В последние годы были разработаны программы, предназначенные для выравнивания длинных последовательностей, такие как MUMmer (1999), BLASTZ (2003) и AVID (2003). В то время как BLASTZ использует локальный подход, MUMmer и AVID ориентированы на глобальное выравнивание. Чтобы использовать преимущества как локального, так и глобального подходов к выравниванию, одна эффективная стратегия включает их интеграцию. Первоначально быстрый вариант BLAST, известный как BLAT, используется для идентификации гомологичных «якорных» областей. Эти якоря впоследствии тщательно изучаются для выявления наборов, демонстрирующих сохраненный порядок и ориентацию. Такие наборы якорей затем подвергаются выравниванию с использованием глобальной стратегии.

Кроме того, текущие усилия направлены на оптимизацию существующих алгоритмов для обработки огромного количества данных о геномной последовательности путем повышения их скорости. Кроме того, MAVID выделяется как еще одна заслуживающая внимания программа парного выравнивания, специально разработанная для выравнивания нескольких геномов.

Попарное сравнение: Попарное сравнение данных геномной последовательности широко используется в сравнительном прогнозировании генов. Многие исследования в сравнительной функциональной геномике опираются на попарные сравнения, в которых черты каждого гена сравниваются с чертами других генов у разных видов. Этот метод дает гораздо больше сравнений, чем уникальных наблюдений, делая каждое сравнение зависимым от других. [49] [50]

Множественные сравнения: Сравнение нескольких геномов является естественным продолжением попарных межвидовых сравнений. Такие сравнения обычно направлены на выявление консервативных регионов в двух филогенетических масштабах: 1. Глубокие сравнения, часто называемые филогенетическим отпечатком [51], выявляют консервацию в более высоких таксономических единицах, таких как позвоночные. [52] 2. Поверхностные сравнения, недавно названные филогенетическим затенением [53] , исследуют консервацию в группе близкородственных видов.

Хромосома за хромосомной изменчивостью крупного рогатого скота индицинской и тауриновой породы. Геномные структурные различия на хромосоме X между крупным рогатым скотом индицинской ( Bos indicus – Нелорский скот ) и крупным рогатым скотом тауриновой породы ( Bos taurus – Герефордский скот ) были выявлены с помощью инструмента SyRI.

Выравнивание всего генома

Выравнивание всего генома (WGA) включает в себя прогнозирование эволюционных отношений на уровне нуклеотидов между двумя или более геномами. Оно объединяет элементы колинеарного выравнивания последовательностей и предсказания ортологии генов , представляя большую проблему из-за огромного размера и сложной природы целых геномов. Несмотря на свою сложность, появилось множество методов для решения этой проблемы, поскольку WGA играют решающую роль в различных анализах всего генома, таких как филогенетический вывод, аннотация генома и предсказание функций. [54] Таким образом, SyRI (Synteny and Rearrangement Identifier) ​​является одним из таких методов, который использует выравнивание всего генома и предназначен для выявления как структурных, так и последовательных различий между двумя сборками всего генома . Принимая WGA в качестве входных данных, SyRI сначала сканирует на предмет различий в структурах генома. Затем он выявляет локальные вариации последовательностей как в перестроенных, так и в неперестроенных (синтенических) областях. [55]

Пример филогенетического дерева, созданного путем выравнивания 250 уникальных последовательностей шиповидных белков семейства бетакоронавирусов.

Филогенетическая реконструкция

Другим вычислительным методом для сравнительной геномики является филогенетическая реконструкция. Она используется для описания эволюционных отношений в терминах общих предков. Отношения обычно представляются в виде дерева, называемого филогенетическим деревом . Аналогично, теория коалесценции представляет собой ретроспективную модель для отслеживания аллелей гена в популяции до единственной предковой копии, разделяемой членами популяции. Это также известно как самый последний общий предок . Анализ, основанный на теории коалесценции, пытается предсказать количество времени между введением мутации и определенным аллелем или распределением гена в популяции. Этот период времени равен тому, как давно существовал самый последний общий предок. Наследственные отношения визуализируются в форме, похожей на филогенетическое дерево. Коалесценцию (или генеалогию гена) можно визуализировать с помощью дендрограмм . [56]

Пример блока и разрыва синтении. Гены, расположенные на хромосомах двух видов, обозначены буквами. Каждый ген связан с числом, представляющим вид, к которому он принадлежит (вид 1 или 2). Ортологичные гены соединены пунктирными линиями, а гены без ортологичных отношений рассматриваются как пробелы в программах синтении. [57]

Карты генома

Дополнительным методом в сравнительной геномике является генетическое картирование . В генетическом картировании визуализация синтении является одним из способов увидеть сохраненный порядок генов на хромосомах. Обычно он используется для хромосом родственных видов, оба из которых происходят от общего предка. [58] Этот и другие методы могут пролить свет на эволюционную историю. Недавнее исследование использовало сравнительную геномику для реконструкции 16 предковых кариотипов в филогении млекопитающих. Вычислительная реконструкция показала, как хромосомы перестраивались в ходе эволюции млекопитающих. Она дала представление о сохранении выбранных регионов, часто связанных с контролем процессов развития. Кроме того, она помогла обеспечить понимание эволюции хромосом и генетических заболеваний, связанных с перестройками ДНК. [ необходима цитата ]

Сплошные зеленые квадраты обозначают хромосомы млекопитающих, сохраняющиеся как единый блок синтении (либо как отдельная хромосома, либо слитые с другой MAM), с оттенками цвета, указывающими на долю хромосомы, затронутой внутрихромосомными перестройками (самый светлый оттенок затронут больше всего). Разделенные блоки разграничивают хромосомы млекопитающих, затронутые межхромосомными перестройками. Верхние (зеленые) треугольники показывают долю хромосомы, затронутой внутрихромосомными перестройками, а нижние (красные) треугольники показывают долю, затронутую межхромосомными перестройками. Синтенические связи каждой MAM с геномом человека приведены справа от диаграммы. MAMX выглядит разделенным у козы, поскольку ее X-хромосома собрана в виде двух отдельных фрагментов. BOR, хромосома предка бореоэвтерий; EUA, хромосома предка эуархонтоглирес; EUC, хромосома предка эуархонтов; EUT, хромосома предка эутерий; PMT; хромосома предка приматоморфов; PRT — предковая хромосома приматов (Hominidae); THE — предковая хромосома териев.
Изображение из исследования Эволюция предкового кариотипа млекопитающих и синтенных областей. Это визуализация эволюционной истории реконструированных хромосом млекопитающих на основе человеческой линии. [46]

Инструменты

Вычислительные инструменты для анализа последовательностей и полных геномов быстро развиваются из-за доступности большого количества геномных данных. В то же время, инструменты сравнительного анализа прогрессируют и совершенствуются. В задачах, связанных с этими анализами, очень важно визуализировать сравнительные результаты. [59]

Визуализация сохранения последовательностей — сложная задача сравнительного анализа последовательностей. Как мы знаем, крайне неэффективно изучать выравнивание длинных геномных регионов вручную. Интернет-браузеры геномов предоставляют множество полезных инструментов для исследования геномных последовательностей благодаря интеграции всей биологической информации, основанной на последовательностях, в геномные регионы. Когда мы извлекаем большой объем соответствующих биологических данных, они могут быть очень просты в использовании и менее трудоемки. [59]

Преимущество использования онлайн-инструментов в том, что эти веб-сайты постоянно развиваются и обновляются. Существует множество новых настроек и контента, которые можно использовать онлайн для повышения эффективности. [59]

Избранные приложения

Сельское хозяйство

Сельское хозяйство — это область, которая пожинает плоды сравнительной геномики. Определение локусов выгодных генов — ключевой шаг в селекции культур , оптимизированных для большей урожайности , экономической эффективности, качества и устойчивости к болезням . Например, одно исследование ассоциаций генома, проведенное на 517 местных сортах риса, выявило 80 локусов, связанных с несколькими категориями агрономических показателей, такими как вес зерна, содержание амилозы и устойчивость к засухе . Многие из локусов ранее не были охарактеризованы. [74] Эта методология не только мощная, но и быстрая. Предыдущие методы определения локусов, связанных с агрономическими показателями, требовали нескольких поколений тщательно контролируемого разведения родительских штаммов, что требовало много времени и было ненужным для сравнительных геномных исследований. [75]

Лекарство

Разработка вакцины

Медицинская область также извлекает выгоду из изучения сравнительной геномики. В подходе, известном как обратная вакцинология , исследователи могут обнаружить антигены-кандидаты для разработки вакцины, анализируя геном патогена или семейства патогенов. [76] Применение подхода сравнительной геномики путем анализа геномов нескольких родственных патогенов может привести к разработке вакцин, которые являются мультизащитными. Группа исследователей использовала такой подход для создания универсальной вакцины для стрептококка группы B , группы бактерий, ответственных за тяжелую неонатальную инфекцию . [77] Сравнительная геномика также может быть использована для создания специфичности вакцин против патогенов, которые тесно связаны с комменсальными микроорганизмами. Например, исследователи использовали сравнительный геномный анализ комменсальных и патогенных штаммов E. coli для идентификации патоген-специфичных генов в качестве основы для поиска антигенов, которые вызывают иммунный ответ против патогенных штаммов, но не комменсальных. [78] В мае 2019 года, используя Global Genome Set, группа из Великобритании и Австралии секвенировала тысячи собранных по всему миру изолятов стрептококка группы А , предоставив потенциальные цели для разработки вакцины против патогена, также известного как S. pyogenes . [79]

Персонализированная медицина

Персонализированная медицина , реализованная на основе сравнительной геномики, представляет собой революционный подход в здравоохранении, адаптирующий медицинское лечение и профилактику заболеваний к генетическому составу отдельного пациента. [80] Анализируя генетические вариации в разных популяциях и сравнивая их с геномом отдельного человека, врачи могут идентифицировать конкретные генетические маркеры, связанные с восприимчивостью к болезням, метаболизмом лекарств и реакцией на лечение. Выявляя генетические варианты, связанные с путями метаболизма лекарств, мишенями лекарств и побочными реакциями , персонализированная медицина может оптимизировать выбор лекарств, дозировку и схемы лечения для отдельных пациентов. Такой подход сводит к минимуму риск побочных реакций лекарств, повышает эффективность лечения и улучшает результаты лечения пациентов.

Рак

Геномика рака представляет собой передовую область в онкологии, которая использует сравнительную геномику для революционных изменений в диагностике, лечении и профилактике рака . Сравнительная геномика играет решающую роль в исследовании рака, выявляя движущие мутации и предоставляя комплексный анализ мутаций , изменений числа копий , структурных вариантов, экспрессии генов и профилей метилирования ДНК в масштабных исследованиях по различным типам рака. Анализируя геномы раковых клеток и сравнивая их со здоровыми клетками, исследователи могут обнаружить ключевые генетические изменения, управляющие опухолеобразованием , прогрессированием опухолей и метастазами . Это глубокое понимание геномного ландшафта рака имеет глубокие последствия для прецизионной онкологии . Более того, сравнительная геномика играет важную роль в выяснении механизмов лекарственной устойчивости — серьезной проблемы в лечении рака.

Сравниваются локусы TCR от людей (H, вверху) и мышей (M, внизу), элементы TCR показаны красным, не-TCR гены — фиолетовым, сегменты V — оранжевым, другие элементы TCR — красным. M6A, предполагаемая метилтрансфераза ; ZNF, белок цинковых пальцев ; OR, гены обонятельных рецепторов ; DAD1, защитник от клеточной смерти ; Сайты видоспецифичных, обработанных псевдогенов показаны серыми треугольниками. См. также номера доступа GenBank AE000658-62. Изменено по Glusman et al. 2001. [81]

Мышиные модели в иммунологии

Т-клетки (также известные как Т-лимфоциты или тимоциты) — это иммунные клетки , которые растут из стволовых клеток в костном мозге. Они помогают защищать организм от инфекции и могут помочь в борьбе с раком. Из-за своего морфологического, физиологического и генетического сходства с людьми мыши и крысы долгое время были предпочтительными видами для биомедицинских исследовательских животных-моделей . Сравнительная медицина Исследования основаны на способности использовать информацию от одного вида для понимания тех же процессов у другого. Мы можем получить новое представление о молекулярных путях, сравнивая человеческие и мышиные Т-клетки и их влияние на иммунную систему, используя сравнительную геномику. Чтобы понять его Т-клеточные рецепторы и их гены, Глусман провел исследование по секвенированию локусов рецепторов Т-клеток человека и мыши. Гены Т-клеточных рецепторов хорошо известны и служат важным ресурсом для поддержки функциональной геномики и понимания того, как гены и межгенные области генома способствуют биологическим процессам. [81]

Иммунные рецепторы Т-клеток важны для наблюдения за миром патогенов в клеточной иммунной системе. Одной из причин секвенирования локусов TCR человека и мыши было сопоставление последовательностей ортологичных семейств генов и обнаружение консервативных областей с использованием сравнительной геномики. Считалось, что они будут отражать два вида биологической информации: (1) экзоны и (2) регуляторные последовательности . Фактически, большинство экзонов V, D, J и C можно было идентифицировать этим методом. Вариабельные области кодируются несколькими уникальными элементами ДНК, которые перестраиваются и соединяются во время дифференциации Т-клеток (TCR): вариабельные (V), разнообразные (D) и соединяющие (J) элементы для полипептидов и ; и элементы V и J для полипептидов и . [Рисунок 1] Однако было показано несколько коротких некодирующих консервативных блоков генома. Как человеческие, так и мышиные мотивы в основном сгруппированы в 200 п.н. [Рисунок 2], были идентифицированы известные 3'- энхансеры в TCR/, а впоследствии было показано, что консервативная область длиной 100 п.н. в мышином интроне J имеет регуляторную функцию.

[Рисунок 2] Структура гена сегментов генов V, D, J и C человека (вверху) и мыши (внизу). Стрелки представляют транскрипционное направление каждого гена TCR. Квадраты и круги представляют движение в прямом и обратном направлении. Изменено по Glusman et al. 2001. [81]

Сравнение геномных последовательностей в каждом физическом месте или местоположении определенного гена на хромосоме (locs) и между видами позволяет исследовать другие механизмы и другие регуляторные сигналы. Некоторые предлагают новые гипотезы об эволюции TCR, которые должны быть проверены (и улучшены) путем сравнения с набором генов TCR других видов позвоночных. Сравнительное геномное исследование людей и мышей, очевидно, позволит обнаружить и аннотировать многие другие гены, а также идентифицировать регуляторные последовательности у других видов. [81]

Исследовать

Сравнительная геномика также открывает новые пути в других областях исследований. Поскольку технология секвенирования ДНК стала более доступной, число секвенированных геномов возросло. С увеличением резервуара доступных геномных данных возросла и эффективность сравнительного геномного вывода.

Примечательный случай этой повышенной потенции обнаружен в недавнем исследовании приматов . Сравнительные геномные методы позволили исследователям собрать информацию о генетической изменчивости , дифференциальной экспрессии генов и эволюционной динамике у приматов, которые были неразличимы с использованием предыдущих данных и методов. [82]

Проект «Геном человекообразных обезьян»

Проект «Геном человекообразных обезьян» использовал сравнительные геномные методы для исследования генетической изменчивости в отношении шести видов человекообразных обезьян , обнаружив здоровые уровни изменчивости в их генофонде, несмотря на сокращение численности популяции. [83] Другое исследование показало, что паттерны метилирования ДНК, которые являются известным механизмом регуляции экспрессии генов, различаются в префронтальной коре у людей и шимпанзе, и указало на эту разницу в эволюционном расхождении двух видов. [84]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Darling AE, Miklós I, Ragan MA (июль 2008 г.). «Динамика перестройки генома в бактериальных популяциях». PLOS Genetics . 4 (7): e1000128. doi : 10.1371/journal.pgen.1000128 . PMC  2483231. PMID  18650965 .
  2. ^ abcd Touchman J (2010). "Сравнительная геномика". Nature Education Knowledge . 3 (10): 13.
  3. ^ Xia X (2013). Сравнительная геномика . SpringerBriefs in Genetics. Гейдельберг: Springer. doi :10.1007/978-3-642-37146-2. ISBN 978-3-642-37145-5. S2CID  5491782.
  4. ^ ab Wei L, Liu Y, Dubchak I, Shon J, Park J (апрель 2002 г.). «Сравнительные геномные подходы к изучению сходств и различий организмов». Журнал биомедицинской информатики . 35 (2): 142–150. doi : 10.1016/s1532-0464(02)00506-3 . PMID  12474427.
  5. ^ Bennett MD, Leitch IJ, Price HJ, Johnston JS (апрель 2003 г.). «Сравнения с Caenorhabditis (приблизительно 100 Мб) и Drosophila (приблизительно 175 Мб) с использованием проточной цитометрии показывают, что размер генома Arabidopsis составляет приблизительно 157 Мб и, таким образом, приблизительно на 25% больше, чем оценка Arabidopsis genome initiative, составляющая приблизительно 125 Мб». Annals of Botany . 91 (5): 547–557. doi :10.1093/aob/mcg057. PMC 4242247 . PMID  12646499. 
  6. ^ Зимин АВ, Делчер АЛ, Флореа Л, Келли ДР, Шац МК, Пуиу Д и др. (2009). "Полногеномная сборка домашней коровы, Bos taurus". Genome Biology . 10 (4): R42. doi : 10.1186/gb-2009-10-4-r42 . ISSN  1465-6906. PMC 2688933. PMID 19393038  . 
  7. ^ Голечкова Б, Шварцбахерова В, Галдикова М, Коленичова С, Галушкова Дж, Станичова Дж и др. (27 августа 2021 г.). «Хромосомные аберрации у крупного рогатого скота». Гены . 12 (9): 1330. doi : 10.3390/genes12091330 . ISSN  2073-4425. ПМЦ 8468509 . ПМИД  34573313. 
  8. ^ Elsik CG, Tellam RL, Worley KC (2009-04-24). "Последовательность генома таурина крупного рогатого скота: окно в биологию и эволюцию жвачных животных". Science . 324 (5926): 522–528. Bibcode :2009Sci...324..522A. doi :10.1126/science.1169588. ISSN  0036-8075. PMC 2943200 . PMID  19390049. 
  9. ^ Liu D, Hunt M, Tsai IJ (январь 2018 г.). «Вывод синтении между сборками генома: систематическая оценка». BMC Bioinformatics . 19 (1): 26. doi : 10.1186/s12859-018-2026-4 . PMC 5791376 . PMID  29382321. 
  10. ^ Vergara IA, Chen N (сентябрь 2010 г.). «Большие блоки синтении, обнаруженные между геномами Caenorhabditis elegans и Caenorhabditis briggsae с использованием OrthoCluster». BMC Genomics . 11 : 516. doi : 10.1186/1471-2164-11-516 . PMC 2997010. PMID  20868500 . 
  11. ^ Tang H, Lyons E, Pedersen B, Schnable JC, Paterson AH, Freeling M (апрель 2011 г.). «Скрининг блоков синтении при сравнении парных геномов с помощью целочисленного программирования». BMC Bioinformatics . 12 : 102. doi : 10.1186/1471-2105-12-102 . PMC 3088904 . PMID  21501495. 
  12. ^ Ehrlich J, Sankoff D, Nadeau JH (сентябрь 1997 г.). «Сохранение синтении и перестройки хромосом в ходе эволюции млекопитающих». Genetics . 147 (1): 289–296. doi :10.1093/genetics/147.1.289. PMC 1208112 . PMID  9286688. 
  13. ^ Чжан Г, Ли Б, Ли К, Гилберт МТ, Джарвис ЭД, Ван Дж (2014-12-11). "Сравнительные геномные данные проекта Avian Phylogenomics". GigaScience . 3 (1): 26. doi : 10.1186/2047-217X-3-26 . PMC 4322804 . PMID  25671091. 
  14. ^ Howe KL, Bolt BJ, Cain S, Chan J, Chen WJ, Davis P и др. (январь 2016 г.). «WormBase 2016: расширение для проведения исследований генома гельминтов». Nucleic Acids Research . 44 (D1): D774–D780. doi :10.1093/nar/gkv1217. PMC 4702863 . PMID  26578572. 
  15. ^ ab Консорциум по секвенированию C. elegans (декабрь 1998 г.). «Геномная последовательность нематоды C. elegans: платформа для исследования биологии». Science . 282 (5396): 2012–2018. doi :10.1126/science.282.5396.2012. PMID  9851916.
  16. ^ Wong S, Wolfe KH (июль 2005 г.). «Рождение кластера метаболических генов у дрожжей путем адаптивного перемещения генов». Nature Genetics . 37 (7): 777–782. doi :10.1038/ng1584. PMID  15951822.
  17. ^ Luebeck EG (октябрь 2010 г.). «Рак: геномная эволюция метастазов». Nature . 467 (7319): 1053–1055. Bibcode :2010Natur.467.1053L. doi :10.1038/4671053a. PMID  20981088.
  18. ^ Ruelens P, de Maagd RA, Proost S, Theißen G, Geuten K, Kaufmann K (2013). "FLOWERING LOCUS C in monocots and the tandem origin of angiosperm-specific MADS-box genes". Nature Communications . 4 : 2280. Bibcode : 2013NatCo...4.2280R. doi : 10.1038/ncomms3280. PMID  23955420.
  19. ^ Kemkemer C, Kohn M, Cooper DN, Froenicke L, Högel J, Hameister H и др. (апрель 2009 г.). «Сравнение синтении генов у разных позвоночных дает новое представление о событиях разрыва и слияния во время эволюции кариотипа млекопитающих». BMC Evolutionary Biology . 9 (1): 84. Bibcode :2009BMCEE...9...84K. doi : 10.1186/1471-2148-9-84 . PMC 2681463 . PMID  19393055. 
  20. ^ abcd Кунин EV, Гальперин MY (2003). Последовательность - Эволюция - Функция: Вычислительные подходы в сравнительной геномике . Дордрехт: Springer Science+Business Media.
  21. ^ ab Hu B, Xie G, Lo CC, Starkenburg SR, Chain PS (ноябрь 2011 г.). «Сравнительная геномика патогенов в эпоху секвенирования следующего поколения: выравнивание геномов, пангеномика и метагеномика». Briefings in Functional Genomics . 10 (6): 322–333. doi :10.1093/bfgp/elr042. PMID  22199376.
  22. ^ Russel PJ, Hertz PE, McMillan B (2011). Биология: динамическая наука (2-е изд.). Belmont, CA: Brooks/Cole. стр. 409–410.
  23. ^ Argos P, Kamer G, Nicklin MJ, Wimmer E (сентябрь 1984 г.). «Сходство в организации генов и гомология между белками пикорнавирусов животных и комовируса растений предполагают общее происхождение этих семейств вирусов». Nucleic Acids Research . 12 (18): 7251–7267. doi :10.1093/nar/12.18.7251. PMC 320155 . PMID  6384934. 
  24. ^ McGeoch DJ, Davison AJ (май 1986). «Последовательность ДНК гена вируса простого герпеса типа 1, кодирующего гликопротеин gH, и идентификация гомологов в геномах вируса ветряной оспы и вируса Эпштейна-Барр». Nucleic Acids Research . 14 (10): 4281–4292. doi : 10.1093 /nar/14.10.4281. PMC 339861. PMID  3012465. 
  25. ^ Fleischmann RD, Adams MD, White O, Clayton RA, Kirkness EF, Kerlavage AR и др. (июль 1995 г.). «Случайное секвенирование всего генома и сборка Haemophilus influenzae Rd». Science . 269 (5223): 496–512. Bibcode :1995Sci...269..496F. doi :10.1126/science.7542800. PMID  7542800.
  26. ^ Fraser CM, Gocayne JD, White O, Adams MD, Clayton RA, Fleischmann RD и др. (октябрь 1995 г.). «Минимальный набор генов Mycoplasma genitalium». Science . 270 (5235): 397–403. Bibcode :1995Sci...270..397F. doi :10.1126/science.270.5235.397. PMID  7569993. S2CID  29825758.
  27. ^ Goffeau A, Barrell BG, Bussey H, Davis RW, Dujon B, Feldmann H, et al. (октябрь 1996 г.). «Жизнь с 6000 генами». Science . 274 (5287): 546, 563–546, 567. Bibcode :1996Sci...274..546G. doi :10.1126/science.274.5287.546. PMID  8849441. S2CID  16763139.
  28. ^ Адамс, доктор медицинских наук, Селникер С.Е., Холт Р.А., Эванс Калифорния, Гокейн Дж.Д., Аманатидес П.Г. и др. (март 2000 г.). «Последовательность генома Drosophila melanogaster». Наука . 287 (5461): 2185–2195. Бибкод : 2000Sci...287.2185.. CiteSeerX 10.1.1.549.8639 . дои : 10.1126/science.287.5461.2185. ПМИД  10731132. 
  29. ^ Рубин Г.М. , Янделл, М.Д., Вортман Дж.Р., Габор Миклос Г.Л., Нельсон С.Р., Харихаран И.К. и др. (март 2000 г.). «Сравнительная геномика эукариот». Наука . 287 (5461): 2204–2215. Бибкод : 2000Science...287.2204.. doi :10.1126/science.287.5461.2204. ПМЦ 2754258 . ПМИД  10731134. 
  30. ^ Batzoglou S, Pachter L, Mesirov JP, Berger B, Lander ES (июль 2000 г.). «Структура генов человека и мыши: сравнительный анализ и применение для предсказания экзонов». Genome Research . 10 (7): 950–958. doi : 10.1101/gr.10.7.950 . PMC 310911 . PMID  10899144. 
  31. ^ Ureta-Vidal A, Ettwiller L, Birney E (апрель 2003 г.). «Сравнительная геномика: полногеномный анализ метазойных эукариот». Nature Reviews. Genetics . 4 (4): 251–262. doi :10.1038/nrg1043. PMID  12671656. S2CID  2037634.
  32. ^ Stein LD, Bao Z, Blasiar D, Blumenthal T, Brent MR, Chen N и др. (ноябрь 2003 г.). «Последовательность генома Caenorhabditis briggsae: платформа для сравнительной геномики». PLOS Biology . 1 (2): E45. doi : 10.1371/journal.pbio.0000045 . PMC 261899. PMID  14624247 . 
  33. ^ "Недавно секвенированный червь — благо для биологов, изучающих червей". PLOS Biology . 1 (2): e4. 2003. doi : 10.1371/journal.pbio.0000044 . PMC 261884 . 
  34. ^ Лю GE, Хоу Y, Чжу B, Кардоне MF, Цзян L, Селламаре A и др. (май 2010 г.). «Анализ вариаций числа копий среди различных пород крупного рогатого скота». Genome Research . 20 (5): 693–703. doi :10.1101/gr.105403.110. PMC 2860171. PMID  20212021 . 
  35. ^ Liu Y, Mu Y, Wang W, Ahmed Z, Wei X, Lei C и др. (2023). «Анализ вариаций числа копий генома посредством сканирования всего генома у китайского крупного рогатого скота Qaidam». Frontiers in Veterinary Science . 10 : 1148070. doi : 10.3389/fvets.2023.1148070 . PMC 10103646. PMID  37065216 . 
  36. ^ "Изменение числа копий | Изучайте науку на Scitable". www.nature.com . Получено 2024-05-03 .
  37. ^ Bornstein K, Gryan G, Chang ES, Marchler-Bauer A, Schneider VA (сентябрь 2023 г.). «Ресурс NIH Comparative Genomics: рассмотрение перспектив и проблем сравнительной геномики в области здоровья человека». BMC Genomics . 24 (1): 575. doi : 10.1186/s12864-023-09643-4 . PMC 10523801 . PMID  37759191. 
  38. ^ Zoonomia C, Serres A, Armstrong J, Johnson J, Marinescu VD, Murén E и др. (ноябрь 2020 г.). «Многофункциональный инструмент сравнительной геномики для научных открытий и сохранения». Nature . 587 (7833): 240–245. Bibcode :2020Natur.587..240Z. doi :10.1038/s41586-020-2876-6. PMC 7759459 . PMID  33177664. 
  39. ^ Lappalainen T, Scott AJ, Brandt M, Hall IM (март 2019). «Геномный анализ в эпоху секвенирования генома человека». Cell . 177 (1): 70–84. doi :10.1016/j.cell.2019.02.032. PMC 6532068 . PMID  30901550. 
  40. ^ Kircher M, Witten DM, Jain P, O'Roak BJ, Cooper GM, Shendure J (март 2014 г.). «Общая структура для оценки относительной патогенности генетических вариантов человека». Nature Genetics . 46 (3): 310–315. doi :10.1038/ng.2892. PMC 3992975 . PMID  24487276. 
  41. ^ de la Fuente R, Díaz-Villanueva W, Arnau V, Moya A (февраль 2023 г.). «Геномная сигнатура в эволюционной биологии: обзор». Biology . 12 (2): 322. doi : 10.3390/biology12020322 . PMC 9953303 . PMID  36829597. 
  42. ^ Verma S, Thakur A, Katoch S, Shekhar C, Wani AH, Kumar S и др. (октябрь 2017 г.). «Различия в чертах врожденного и адаптивного иммунного ответа у пахари (индийская неописуемая местная порода) и джерсейского помесного скота». Ветеринарная иммунология и иммунопатология . 192 : 20–27. doi :10.1016/j.vetimm.2017.09.003. PMID  29042011.
  43. ^ Кристианини Н., Хан М. (2006). Введение в вычислительную геномику. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-67191-0.
  44. ^ Pratas D, Silva RM, Pinho AJ, Ferreira PJ (май 2015 г.). "Метод поиска и визуализации перестроек между парами последовательностей ДНК без выравнивания". Scientific Reports . 5 : 10203. Bibcode :2015NatSR...510203P. doi :10.1038/srep10203. PMC 4434998 . PMID  25984837. 
  45. ^ Через A, De Las Rivas J, Attwood TK, Landsman D, Brazas MD, Leunissen JA и др. (октябрь 2011 г.). «Десять простых правил разработки краткого курса обучения биоинформатике». PLOS Computational Biology . 7 (10): e1002245. Bibcode : 2011PLSCB...7E2245V. doi : 10.1371/journal.pcbi.1002245 . PMC 3203054. PMID  22046119 . 
  46. ^ ab Damas J, Corbo M, Kim J, Turner-Maier J, Farré M, Larkin DM и др. (октябрь 2022 г.). «Эволюция предкового кариотипа млекопитающих и синтенных регионов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 119 (40): e2209139119. Bibcode : 2022PNAS..11909139D. doi : 10.1073/pnas.2209139119 . PMC 9550189. PMID  36161960 . 
  47. ^ Altschul SF, Pop M (2017). «Выравнивание последовательностей». В Rosen KH, Shier DR, Goddard W (ред.). Справочник по дискретной и комбинаторной математике (2-е изд.). Boca Raton (FL): CRC Press/Taylor & Francis. ISBN 978-1-58488-780-5. PMID  29206392 . Получено 2022-12-18 .
  48. ^ Пржибельский А.Д., Коробейников А.И., Лапидус А.Л. (01.01.2019). «Анализ последовательности». Ранганатан С., Грибсков М., Накаи К., Шенбах С. (ред.). Энциклопедия биоинформатики и вычислительной биологии . Оксфорд: Академическая пресса. стр. 292–322. дои : 10.1016/b978-0-12-809633-8.20106-4. ISBN 978-0-12-811432-2. S2CID  226247797.
  49. ^ Хаубольд Б., Вие Т. (сентябрь 2004 г.). «Сравнительная геномика: методы и приложения». Die Naturwissenschaften . 91 (9): 405–421. Бибкод : 2004NW.....91..405H. дои : 10.1007/s00114-004-0542-8. ПМИД  15278216.
  50. ^ Dunn CW, Zapata F, Munro C, Siebert S, Hejnol A (январь 2018 г.). «Попарные сравнения между видами проблематичны при анализе функциональных геномных данных». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (3): E409–E417. Bibcode : 2018PNAS..115E.409D. doi : 10.1073/pnas.1707515115 . PMC 5776959. PMID  29301966 . 
  51. ^ Hardison RC, Oeltjen J, Miller W (октябрь 1997 г.). «Длинные выравнивания последовательностей человека и мыши выявляют новые регуляторные элементы: причина секвенирования генома мыши». Genome Research . 7 (10): 959–966. doi : 10.1101/gr.7.10.959 . PMID  9331366.
  52. ^ Элгар Г., Сэндфорд Р., Апарисио С., Макрэ А., Венкатеш Б., Бреннер С. (апрель 1996 г.). «Маленькое прекрасно: сравнительная геномика рыбы-собаки (Fugu rubripes)». Тенденции в генетике . 12 (4): 145–150. doi :10.1016/0168-9525(96)10018-4. PMID  8901419.
  53. ^ Боффелли Д., Маколифф Дж., Овчаренко Д., Льюис К.Д., Овчаренко И., Пахтер Л. и др. (февраль 2003 г.). «Филогенетическое отслеживание последовательностей приматов для поиска функциональных областей генома человека». Наука . 299 (5611): 1391–1394. дои : 10.1126/science.1081331. ПМИД  12610304.
  54. ^ Dewey CN (2012). "Выравнивание всего генома". В Anisimova M (ред.). Evolutionary Genomics . Methods in Molecular Biology. Vol. 855. Totowa, NJ: Humana Press. pp. 237–257. doi :10.1007/978-1-61779-582-4_8. ISBN 978-1-61779-581-7. PMID  22407711.
  55. ^ Goel M, Sun H, Jiao W, Schneeberger K (2019). "SyRI: Поиск геномных перестроек и локальных различий последовательностей в сборках целого генома". Genome Biology . 20 (1): 277. doi : 10.1186 /s13059-019-1911-0 . PMC 6913012. PMID  31842948. 
  56. ^ Хаубольд Б., Вие Т. (сентябрь 2004 г.). «Сравнительная геномика: методы и приложения». Die Naturwissenschaften . 91 (9): 405–421. Бибкод : 2004NW.....91..405H. дои : 10.1007/s00114-004-0542-8. PMID  15278216. S2CID  2041895.
  57. ^ Liu D, Hunt M, Tsai IJ (январь 2018 г.). «Вывод синтении между сборками генома: систематическая оценка». BMC Bioinformatics . 19 (1): 26. doi : 10.1186/s12859-018-2026-4 . PMC 5791376 . PMID  29382321. 
  58. ^ Duran C, Edwards D, Batley J (2009). «Генетические карты и использование синтении». Геномика растений . Методы в молекулярной биологии. Т. 513. С. 41–55. doi :10.1007/978-1-59745-427-8_3. ISBN 978-1-58829-997-0. PMID  19347649.
  59. ^ abc Bergman NH (2007). Bergman NH (ред.). Сравнительная геномика: тома 1 и 2. Тотова, Нью-Джерси: Humana Press. ISBN 978-193411-537-4. PMID  21250292.
  60. ^ «Браузер UCSC».
  61. ^ "Ensembl Genome Browser". Архивировано из оригинала 21.10.2013.
  62. ^ «Просмотрщик карт».
  63. ^ "Инструменты VISTA".
  64. ^ Soh J, Gordon PM, Sensen CW (март 2012 г.). "The Bluejay genome browser". Current Protocols in Bioinformatics . 37. John Wiley & Sons, Inc. Глава 10, Раздел 10.9. doi :10.1002/0471250953.bi1009s37. ISBN 9780471250951. PMID  22389011. S2CID  34553139.
  65. ^ Goel M, Sun H, Jiao WB, Schneeberger K (декабрь 2019 г.). "SyRI: поиск геномных перестроек и локальных различий последовательностей в сборках целого генома". Genome Biology . 20 (1): 277. doi : 10.1186/s13059-019-1911-0 . PMC 6913012 . PMID  31842948. 
  66. ^ Haug-Baltzell A, Stephens SA, Davey S, Scheidegger CE, Lyons E (июль 2017 г.). «SynMap2 и SynMap3D: веб-браузеры синтении всего генома». Биоинформатика . 33 (14): 2197–2198. doi :10.1093/bioinformatics/btx144. PMID  28334338.
  67. ^ Lin HN, Hsu WL (февраль 2020 г.). "GSAlign: эффективный инструмент выравнивания последовательностей для внутривидовых геномов". BMC Genomics . 21 (1): 182. doi : 10.1186/s12864-020-6569-1 . PMC 7041101 . PMID  32093618. 
  68. ^ Торвальдсдоттир Х, Робинсон Дж. Т., Месиров Дж. П. (март 2013 г.). «Integrative Genomics Viewer (IGV): высокопроизводительная визуализация и исследование геномных данных». Briefings in Bioinformatics . 14 (2): 178–192. doi :10.1093/bib/bbs017. PMC 3603213. PMID 22517427  . 
  69. ^ Chen X, Schulz-Trieglaff O, Shaw R, Barnes B, Schlesinger F, Källberg M и др. (апрель 2016 г.). «Manta: быстрое обнаружение структурных вариантов и инделей для приложений секвенирования зародышевой линии и рака». Биоинформатика . 32 (8): 1220–1222. doi :10.1093/bioinformatics/btv710. PMID  26647377.
  70. ^ Абызов А., Урбан А.Е., Снайдер М., Герштейн М. (июнь 2011 г.). «CNVnator: подход к обнаружению, генотипированию и характеристике типичных и атипичных CNVs из семейного и популяционного геномного секвенирования». Genome Research . 21 (6): 974–984. doi :10.1101/gr.114876.110. PMC 3106330. PMID  21324876 . 
  71. ^ Elnitski L, Riemer C, Schwartz S, Hardison R, Miller W (февраль 2003 г.). "PipMaker: сервер World Wide Web для выравнивания геномных последовательностей". Current Protocols in Bioinformatics . Глава 10. Глава 10, Раздел 10.2. doi :10.1002/0471250953.bi1002s00. PMID  18428692.
  72. ^ Pal K, Bystry V, Reigl T, Demko M, Krejci A, Touloumenidou T и др. (декабрь 2017 г.). «GLASS: вспомогательная и стандартизированная оценка вариаций генов на основе данных трассировки последовательности Сэнгера». Биоинформатика . 33 (23): 3802–3804. doi :10.1093/bioinformatics/btx423. PMID  29036643.
  73. ^ Marçais G, Delcher AL, Phillippy AM, Coston R, Salzberg SL, Zimin A (январь 2018 г.). "MUMmer4: быстрая и универсальная система выравнивания генома". PLOS Computational Biology . 14 (1): e1005944. Bibcode : 2018PLSCB..14E5944M. doi : 10.1371/journal.pcbi.1005944 . PMC 5802927. PMID  29373581 . 
  74. ^ Хуан X, Вэй X, Сан T, Чжао Q, Фэн Q, Чжао Y и др. (ноябрь 2010 г.). «Исследования ассоциаций по всему геному 14 агрономических признаков местных сортов риса». Nature Genetics . 42 (11): 961–967. doi :10.1038/ng.695. PMID  20972439. S2CID  439442.
  75. ^ Morrell PL, Buckler ES, Ross-Ibarra J (декабрь 2011 г.). «Геномика сельскохозяйственных культур: достижения и приложения». Nature Reviews. Генетика . 13 (2): 85–96. doi :10.1038/nrg3097. PMID  22207165. S2CID  13358998.
  76. ^ Seib KL, Zhao X, Rappuoli R (октябрь 2012 г.). «Разработка вакцин в эпоху геномики: десятилетие обратной вакцинологии». Клиническая микробиология и инфекция . 18 (Приложение 5): 109–116. doi : 10.1111/j.1469-0691.2012.03939.x . hdl : 10072/50260 . PMID  22882709.
  77. ^ Maione D, Margarit I, Rinaudo CD, Masignani V, Mora M, Scarselli M и др. (июль 2005 г.). «Идентификация универсальной вакцины против стрептококка группы B с помощью множественного геномного скрининга». Science . 309 (5731): 148–150. Bibcode :2005Sci...309..148M. doi :10.1126/science.1109869. PMC 1351092 . PMID  15994562. 
  78. ^ Rasko DA, Rosovitz MJ, Myers GS, Mongodin EF, Fricke WF, Gajer P, et al. (октябрь 2008 г.). «Структура пангенома Escherichia coli: сравнительный геномный анализ комменсальных и патогенных изолятов E. coli». Журнал бактериологии . 190 (20): 6881–6893. doi : 10.1128/JB.00619-08 . PMC 2566221. PMID  18676672 . 
  79. ^ «Идентифицированы кандидаты на вакцину против стрептококка группы А из глобального набора геномов». 28 мая 2019 г.
  80. ^ Sadee W (август 2011 г.). «Геномика и персонализированная медицина». International Journal of Pharmaceutics . 415 (1–2): 2–4. doi :10.1016/j.ijpharm.2011.04.048. PMID  21539903.
  81. ^ abcd Glusman G, Rowen L, Lee I, Boysen C, Roach JC, Smit AF и др. (сентябрь 2001 г.). «Сравнительная геномика локусов рецепторов Т-клеток человека и мыши». Immunity . 15 (3): 337–349. doi : 10.1016/s1074-7613(01)00200-x . PMID  11567625.
  82. ^ Rogers J, Gibbs RA (май 2014). «Сравнительная геномика приматов: возникающие закономерности содержания и динамики генома». Nature Reviews. Genetics . 15 (5): 347–359. doi :10.1038/nrg3707. PMC 4113315. PMID 24709753  . 
  83. ^ Prado-Martinez J, Sudmant PH, Kidd JM, Li H, Kelley JL, Lorente-Galdos B, et al. (Июль 2013 г.). «Генетическое разнообразие и история популяции человекообразных обезьян». Nature . 499 (7459): 471–475. Bibcode :2013Natur.499..471P. doi : 10.1038/nature12228 . PMC 3822165 . PMID  23823723. 
  84. ^ Zeng J, Konopka G, Hunt BG, Preuss TM, Geschwind D, Yi SV (сентябрь 2012 г.). «Расходящиеся карты метилирования всего генома мозга человека и шимпанзе раскрывают эпигенетическую основу регуляторной эволюции человека». American Journal of Human Genetics . 91 (3): 455–465. doi : 10.1016/j.ajhg.2012.07.024 . PMC 3511995 . PMID  22922032. 

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки