stringtranslate.com

Сравнительная геномика

Полногеномное выравнивание является типичным методом сравнительной геномики. Такое выравнивание геномов восьми бактерий Yersinia выявило 78 локально коллинеарных блоков, консервативных среди всех восьми таксонов . Каждая хромосома расположена горизонтально, а гомологичные блоки в каждом геноме показаны как одинаково окрашенные области, связанные между геномами. Области, перевернутые относительно Y. pestis KIM, смещены ниже центральной оси генома. [1]

Сравнительная геномика — это отрасль биологических исследований, которая изучает последовательности геномов самых разных видов , от человека и мышей до самых разных организмов, от бактерий до шимпанзе . [2] [3] Этот крупномасштабный целостный подход сравнивает два или более генома, чтобы обнаружить сходства и различия между геномами и изучить биологию отдельных геномов. [4] Сравнение последовательностей всего генома дает очень подробное представление о том, как организмы связаны друг с другом на уровне генов . Сравнивая целые последовательности генома, исследователи получают представление о генетических отношениях между организмами и изучают эволюционные изменения . [2] Основной принцип сравнительной геномики заключается в том, что общие черты двух организмов часто закодированы в ДНК , которая эволюционно консервативна между ними. Таким образом, сравнительная геномика представляет собой мощный инструмент для изучения эволюционных изменений среди организмов, помогая идентифицировать гены, которые консервативны или распространены среди видов, а также гены, которые придают уникальные характеристики каждому организму. Более того, эти исследования могут проводиться на разных уровнях генома, чтобы получить различные точки зрения на организмы. [4]

Сравнительный геномный анализ начинается с простого сравнения общих характеристик геномов, таких как размер генома, количество генов и число хромосом. В Таблице 1 представлены данные по нескольким полностью секвенированным модельным организмам и отмечены некоторые поразительные результаты. Например, хотя крошечное цветущее растение Arabidopsis thaliana имеет меньший геном, чем геном плодовой мухи Drosophila melanogaster (157 миллионов пар оснований против 165 миллионов пар оснований соответственно), оно обладает почти вдвое большим количеством генов (25 000 против 13 000). Фактически, A. thaliana имеет примерно такое же количество генов, как и человек (25 000). Таким образом, самый ранний урок, извлеченный в эпоху геномики, заключается в том, что размер генома не коррелирует с эволюционным статусом, а количество генов не пропорционально размеру генома. [5]

В сравнительной геномике синтения — это сохранившийся порядок расположения генов в хромосомах родственных видов, указывающий на их происхождение от общего предка . Synteny обеспечивает основу, в которой выявляется сохранение гомологичных генов и порядок генов между геномами разных видов. [9] Блоки синтении более формально определяются как участки хромосом между геномами, которые имеют общий порядок гомологичных генов, происходящих от общего предка. [10] [11] Альтернативные названия, такие как консервативная синтения или коллинеарность , использовались как синонимы. [12] Сравнение синтении геномов между видами и внутри них предоставило возможность изучить эволюционные процессы, которые приводят к разнообразию числа и структуры хромосом во многих линиях на древе жизни; [13] [14] ранние открытия с использованием таких подходов включают хромосомные консервативные области у нематод и дрожжей , [15] [16] эволюционную историю и фенотипические особенности чрезвычайно консервативных кластеров генов Hox у животных и семейства генов MADS-box у растений, [17] ] [18] и эволюция кариотипа млекопитающих и растений. [19]

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

Сравнительная геномика , возникшая практически сразу после того, как в 1995 году стали доступны полные геномы двух организмов (то есть геномы бактерий Haemophilus influenzae и Mycoplasmagentium ), теперь является стандартным компонентом анализа каждой новой последовательности генома. [2] [20] С резким ростом числа геномных проектов в связи с достижениями в технологиях секвенирования ДНК , особенно в методах секвенирования следующего поколения в конце 2000-х годов, эта область стала более сложной, что позволяет 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 человек, и дрожжами Saccharomyces cerevisiae . [22] Это также показало чрезвычайное разнообразие генного состава в разных эволюционных линиях. [20]

История

Смотрите также : История геномики

Сравнительная геномика берет свое начало в сравнении геномов вирусов в начале 1980-х годов. [20] Например, малые РНК-вирусы , заражающие животных ( пикорнавирусы ) и растения ( вирус мозаики вигны ), были сравнены и оказалось, что они имеют значительное сходство последовательностей и, частично, порядка их генов. [23] В 1986 году было опубликовано первое сравнительное геномное исследование в более крупном масштабе, в котором сравнивались 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 по секвенированию генома была посвящена небольшой паразитической бактерии Mycoplasmaogenicium, опубликованной в том же году. [26] Начиная с этой статьи, сообщения о новых геномах неизбежно превратились в сравнительно-геномные исследования. [20]

Микробные геномы. Первая система сравнения полных геномов микробов размером 10-15 тыс. пар оснований с высоким разрешением была разработана в 1998 году Артом Делчером, Саймоном Касифом и Стивеном Зальцбергом и применена для сравнения целых очень родственных микробных организмов с их коллегами в Институте геномных исследований ( ТИГР). Система называется MUMMER и была описана в публикации в журнале Nucleic Acids Research в 1999 году. Система помогает исследователям выявлять крупные перестройки, мутации отдельных оснований, реверсии, расширения тандемных повторов и другие полиморфизмы. У бактерий MUMMER позволяет идентифицировать полиморфизмы, отвечающие за вирулентность, патогенность и устойчивость к антибиотикам. Система также применялась в проекте «Минимальный организм» в TIGR, а затем и во многих других проектах сравнительной геномики.

Геномы эукариот. Saccharomyces cerevisiae , пекарские дрожжи, были первыми эукариотами , полная последовательность генома которых была опубликована в 1996 году . [28] Джеральд М. Рубин и его команда опубликовали статью под названием «Сравнительная геномика эукариотов», в которой они сравнили геномы эукариот D. melanogaster , C. elegans и S. cerevisiae , а также прокариота H. . грипп . [29] В то же время Бонни Бергер , Эрик Ландер и их команда опубликовали статью о сравнении всего генома человека и мыши. [30]

С публикацией больших геномов позвоночных животных в 2000-х годах, в том числе человека , японской рыбы-фугу Takifugu Rubripes и мыши , предварительно вычисленные результаты больших сравнений геномов были выпущены для загрузки или для визуализации в браузере генома . Вместо того, чтобы проводить собственный анализ, большинство биологов могут получить доступ к этим крупным межвидовым сравнениям и избежать непрактичности, вызванной размером геномов. [31]

Методы секвенирования нового поколения , которые были впервые представлены в 2007 году, позволили получить огромное количество геномных данных и позволили исследователям одновременно генерировать несколько (прокариотических) черновых последовательностей генома. Эти методы также могут быстро выявлять однонуклеотидные полиморфизмы , вставки и делеции путем сопоставления несобранных ридов с хорошо аннотированным эталонным геномом и, таким образом, предоставлять список возможных различий генов, которые могут быть основой для любых функциональных различий между штаммами. [21]

Эволюционные принципы

Одним из признаков 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 сделать вывод об эволюционных взаимоотношениях последовательностей на филогенетическом дереве. Основываясь на разнообразных данных биологического генома и изучении процессов вертикальной и горизонтальной эволюции, можно понять жизненно важные части структуры гена и его регуляторную функцию.

Сходство родственных геномов лежит в основе сравнительной геномики. Если у двух существ есть недавний общий предок, различия между геномами двух видов возникают из генома предков. Чем теснее родство между двумя организмами, тем выше сходство их геномов. Если между ними существует тесная связь, то их геном будет демонстрировать линейное поведение ( синтению ), то есть некоторые или все генетические последовательности консервативны. Таким образом, последовательности генома можно использовать для идентификации функции генов путем анализа их гомологии (сходства последовательностей) с генами с известной функцией.

Ген FOXP2 человека и его эволюционная консервативность показаны на этом изображении из браузера генома UCSC и множественном выравнивании (внизу рисунка) . 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 разделен на два вида, поэтому гены новых видов ортологичны последовательности 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 боковыми парами (паралогами). Ортологичные пары обычно имеют одинаковую или схожую функцию, что не обязательно относится к боковым парам. В коллатеральных парах последовательности имеют тенденцию приобретать разные функции.

Сравнительная геномика использует как сходства, так и различия в белках , РНК и регуляторных областях разных организмов, чтобы сделать вывод о том, как отбор воздействовал на эти элементы. Те элементы, которые отвечают за сходство между разными видами, должны сохраняться во времени ( стабилизирующий отбор ), тогда как элементы, ответственные за различия между видами, должны быть дивергентными ( положительный отбор ). Наконец, те элементы, которые не важны для эволюционного успеха организма, окажутся несохраняющимися (отбор нейтральен).

Одной из важных целей этой области является идентификация механизмов эволюции генома эукариот. Однако оно часто осложняется множеством событий, произошедших на протяжении истории отдельных линий, оставляющих лишь искаженные и наложенные следы в геноме каждого живого организма. По этой причине сравнительные геномные исследования небольших модельных организмов (например, модели Caenorhabditis elegans и близкородственного Caenorhabditis briggsae ) имеют большое значение для продвижения нашего понимания общих механизмов эволюции. [32] [33]

Роль CNV в эволюции

Сравнительная геномика играет решающую роль в выявлении 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 . Хотя однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) встречаются чаще, CNV влияют на более крупные области генома 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 популяционное разнообразие, 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 CNV влияют на большее количество нуклеотидов, чем изменения отдельных пар оснований: около 2,7% генома затрагиваются CNV по сравнению с 1,2% SNP. Более того, хотя многие CNV являются общими для людей и шимпанзе, значительная их часть уникальна для каждого вида. Кроме того, CNV связаны с генетическими заболеваниями у людей, что подчеркивает их важность для здоровья человека. Несмотря на это, многие вопросы о CNV 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 детально изучить CNV 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 предсказание того, как варианты генома ограничивают способность предсказывать, какие варианты генома приводят к изменениям фенотипов на уровне организма, таким как повышенный риск заболеваний у людей, остается сложной задачей из-за огромного размера генома, насчитывающего около трех миллиардов нуклеотиды. [37] [38] [39]

Сравнительная геномика предлагает решение этой проблемы, определяя положения нуклеотидов, которые оставались неизменными на протяжении миллионов лет эволюции. Эти консервативные регионы указывают на потенциальные места, где генетические изменения могут иметь пагубные последствия для приспособленности организма, тем самым направляя поиск вариантов, вызывающих заболевания. Более того, сравнительная геномика обещает раскрыть механизмы эволюции генов, адаптации к окружающей среде, гендерных различий и популяционных вариаций в разных линиях позвоночных. [40]

Кроме того, сравнительные исследования позволяют выявить геномные признаки отбора — участки генома, претерпевшие преимущественное увеличение и закрепление в популяциях вследствие их функциональной значимости в конкретных процессах. [41] Например, в генетике животных местный крупный рогатый скот демонстрирует превосходную устойчивость к болезням и приспособляемость к окружающей среде, но более низкую продуктивность по сравнению с экзотическими породами. С помощью сравнительного геномного анализа можно выявить важные геномные признаки, ответственные за эти уникальные признаки. Используя информацию из этой подписи, заводчики могут принимать обоснованные решения для улучшения стратегий разведения и содействия развитию породы. [42]

Методы

Для сравнения геномов необходимы вычислительные подходы, учитывая большой объем данных, закодированных в геномах. Многие инструменты теперь общедоступны, начиная от сравнения всего генома и заканчивая анализом экспрессии генов . [43] Сюда входят подходы из систем и управления, теории информации, анализа строк и интеллектуального анализа данных. [44] Вычислительные подходы будут по-прежнему иметь решающее значение для исследований и преподавания, особенно когда информатика и биология генома преподаются совместно. [45]

Филогенетическое древо видов-потомков и реконструированных предков. Цвет ветки представляет собой количество точек перелома в RACF (точки перелома на миллион лет). Черные ветви представляют собой неопределенные уровни контрольных точек. Цвета кончиков обозначают непрерывность сборки: черный — сборка генома на уровне каркаса; зеленый — сборка генома на уровне хромосом; желтый, сборка генома на уровне каркаса хромосомы. Цифры рядом с названиями видов указывают на диплоидное число хромосом (если известно). [46]

Сравнительная геномика начинается с базового сравнения размера генома и плотности генов. Например, размер генома важен для кодирующей способности и, возможно, по нормативным причинам. Высокая плотность генов облегчает аннотацию генома и анализ отбора в окружающей среде. 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 функции. Выравнивание может быть выполнено как для нуклеотидных, так и для белковых последовательностей. [47] [48] Выравнивания состоят из локальных или глобальных парных выравниваний и множественных выравниваний последовательностей. Один из способов найти глобальные выравнивания — использовать алгоритм динамического программирования, известный 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 растет интерес к более быстрым, приблизительным или эвристическим процедурам выравнивания. Среди них алгоритмы FASTA и BLAST выделяются 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 придерживается локального подхода, MUMmer и AVID ориентированы на глобальное согласование. Чтобы использовать преимущества подходов как к местному, так и к глобальному согласованию, одна эффективная стратегия предполагает их интеграцию. Первоначально для идентификации гомологичных «якорных» областей используется быстрый вариант BLAST, известный как BLAT . Эти якоря впоследствии тщательно исследуются для выявления наборов, демонстрирующих сохраненный порядок и ориентацию. Такие наборы якорей затем подвергаются согласованию с использованием глобальной стратегии.

Кроме того, текущие усилия направлены на оптимизацию существующих алгоритмов для обработки огромного количества данных о последовательностях генома за счет повышения их скорости. Кроме того, MAVID выделяется как еще одна заслуживающая внимания программа попарного выравнивания, специально разработанная для выравнивания нескольких геномов.

Парное сравнение. Парное сравнение данных геномных последовательностей широко используется при сравнительном предсказании генов. Многие исследования в области сравнительной функциональной геномики опираются на парные сравнения, при которых характеристики каждого гена сравниваются с признаками других генов разных видов. его метод дает гораздо больше сравнений, чем уникальных наблюдений, делая каждое сравнение зависимым от других. [49] [50]

Множественные сравнения. Сравнение нескольких геномов является естественным продолжением парных межвидовых сравнений. Такие сравнения обычно направлены на выявление консервативных регионов в двух филогенетических масштабах: 1. Глубокие сравнения, часто называемые филогенетическим следом [51], выявляют консервативность в более высоких таксономических единицах, таких как позвоночные. [52] 2. Неглубокие сравнения, недавно получившие название «Филогенетическое затенение» , [53] исследуют сохранение в группе близкородственных видов.

Хромосомно-хромосомная изменчивость индицинового и тауринового крупного рогатого скота. Геномные структурные различия на хромосоме X между индицином (крупный рогатый скот Bos indicus – Nelore ) и крупным рогатым скотом тауриновым (крупный рогатый скот Bos taurus – герефорд ) были идентифицированы с помощью инструмента SyRI.

Полногеномное выравнивание

Полногеномное выравнивание (WGA) включает в себя прогнозирование эволюционных взаимоотношений на уровне нуклеотидов между двумя или более геномами. Он объединяет элементы коллинеарного выравнивания последовательностей и прогнозирования ортологии генов , что представляет собой более сложную задачу из-за огромного размера и сложной природы целых геномов. Несмотря на сложность, появилось множество методов решения этой проблемы, поскольку WGA играют решающую роль в различных полногеномных анализах, 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 последовательностей различий между двумя совокупностями полного генома . Принимая WGA в качестве входных данных, SyRI первоначально сканирует различия в структурах генома. Впоследствии он идентифицирует локальные вариации последовательностей как в реаранжированных, так и в непереаранжированных (синтенных) регионах. [55]

Пример филогенетического дерева, созданного на основе сопоставления 250 уникальных последовательностей белков-шипов из семейства бетакоронавирусов.

Филогенетическая реконструкция

Другой вычислительный метод сравнительной геномики — филогенетическая реконструкция. Он используется для описания эволюционных отношений с точки зрения общих предков. Отношения обычно представляются в виде дерева, называемого филогенетическим деревом . Точно так же теория слияния — это ретроспективная модель, позволяющая проследить аллели гена в популяции до единственной наследственной копии, общей для членов популяции. Это также известно как самый последний общий предок . Анализ, основанный на теории слияния, пытается предсказать количество времени между появлением мутации и распределением определенного аллеля или гена в популяции. Этот период времени равен тому, как давно существовал последний общий предок. Отношения наследования визуализируются в форме, похожей на филогенетическое дерево. Слияние (или генеалогию генов) можно визуализировать с помощью дендрограмм . [56]

Пример синтенного блока и разрыва. Буквами обозначены гены, расположенные на хромосомах двух видов. Каждому гену присвоен номер, обозначающий вид, к которому он принадлежит (вид 1 или 2). Ортологичные гены соединены пунктирными линиями, а гены, не имеющие ортологического родства, рассматриваются как пробелы в программах синтении. [57]

Карты генома

Дополнительным методом сравнительной геномики является генетическое картирование . В генетическом картировании визуализация синтении — один из способов увидеть сохранившийся порядок генов в хромосомах. Обычно его используют для хромосом родственных видов, оба из которых происходят от общего предка. [58] Этот и другие методы могут пролить свет на историю эволюции. Недавнее исследование использовало сравнительную геномику для реконструкции 16 предковых кариотипов филогении млекопитающих. Вычислительная реконструкция показала, как хромосомы перестраивались в ходе эволюции млекопитающих. Это дало представление о сохранении избранных регионов, часто связанных с контролем процессов развития. Кроме того, это помогло обеспечить понимание эволюции хромосом и генетических заболеваний , связанных с перестройками ДНК. [ нужна цитата ]

Сплошные зеленые квадраты обозначают хромосомы млекопитающих, сохраняющиеся в виде единого синтенного блока (либо в виде одной хромосомы, либо слитых с другой MAM), при этом оттенки цвета указывают на долю хромосомы, затронутую внутрихромосомными перестройками (самый светлый оттенок подвергается наибольшему воздействию). . Сплит-блоки разграничивают хромосомы млекопитающих, затронутые межхромосомными перестройками. Верхние (зеленые) треугольники показывают долю хромосомы, затронутую внутрихромосомными перестройками, а нижние (красные) треугольники показывают фракцию, затронутую межхромосомными перестройками. Синтенические связи каждого МАМ с геномом человека приведены в правой части диаграммы. MAMX у коз кажется расщепленным, поскольку его Х-хромосома собрана в виде двух отдельных фрагментов. BOR — бореоэфирная предковая хромосома; EUA — предковая хромосома Euarchontoglires; EUC, предковая хромосома Euarchonta; EUT, предковая хромосома эутерии; ПЛТ; Предковая хромосома приматоморф; PRT — предковая хромосома приматов (Hominidae); THE, терианская предковая хромосома.
Изображение из исследования «Эволюция кариотипа и синтенных областей предковых млекопитающих». Это визуализация эволюционной истории реконструированных хромосом млекопитающих, основанных на 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 развиваются и совершенствуются. При решении задач, связанных с этим анализом, очень важно визуализировать сравнительные результаты. [59]

Визуализация сохранения последовательности — сложная задача сравнительного анализа последовательностей. Как мы знаем, проверять выравнивание длинных геномных регионов вручную крайне неэффективно. Интернет-браузеры генома предоставляют множество полезных инструментов для исследования геномных последовательностей благодаря интеграции всей биологической информации на основе последовательностей в геномных регионах. Когда мы извлекаем большое количество соответствующих биологических данных, их можно очень легко использовать и отнимать меньше времени. [59]

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

Выбранные приложения

сельское хозяйство

Сельское хозяйство — это область, которая пожинает плоды сравнительной геномики. Идентификация локусов полезных генов является ключевым шагом в селекции сельскохозяйственных культур , оптимизированных для повышения урожайности , экономической эффективности, качества и устойчивости к болезням . Например, одно полногеномное исследование ассоциаций , проведенное на 517 местных сортах риса , выявило 80 локусов, связанных с несколькими категориями агрономических показателей, такими как масса зерна, содержание амилозы и засухоустойчивость . Многие из локусов ранее не были охарактеризованы. [74] Эта методология не только мощная, но и быстрая. Предыдущие методы идентификации локусов, связанных с агрономическими показателями, требовали нескольких поколений тщательно контролируемой селекции родительских штаммов - трудоемких усилий, которые не нужны для сравнительных геномных исследований. [75]

Лекарство

Разработка вакцины

Медицинская сфера также извлекает выгоду из изучения сравнительной геномики. В рамках подхода, известного 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, обладающих множественной защитой. Группа исследователей применила такой подход для создания универсальной вакцины против стрептококка группы B , группы бактерий, ответственных за тяжелые неонатальные инфекции . [77] Сравнительная геномика также может использоваться для определения специфичности вакцин против патогенов, тесно связанных с комменсальными микроорганизмами. Например, исследователи использовали сравнительный геномный анализ комменсальных и патогенных штаммов кишечной палочки для выявления патоген-специфичных генов как основу для поиска антигенов, которые приводят к иммунному ответу против патогенных штаммов, но не против комменсальных. [78] В мае 2019 года с помощью Global Genome Set группа из Великобритании и Австралии секвенировала тысячи изолятов стрептококка группы А , собранных по всему миру , что стало потенциальными мишенями для разработки вакцины против этого патогена, также известного как S. pyogenes . [79]

Персонализированная медицина

Персонализированная медицина , основанная на сравнительной геномике, представляет собой революционный подход в здравоохранении, адаптирующий лечение и профилактику заболеваний к генетическому составу отдельного пациента. [80] Анализируя генетические вариации в разных популяциях и сравнивая их с геномом человека, врачи могут выявить конкретные генетические маркеры , связанные с восприимчивостью к заболеваниям, 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 на лекарства, повышает эффективность лечения и улучшает результаты лечения пациентов.

Рак

Геномика рака представляет собой передовую область онкологии, которая использует сравнительную геномику для революционного изменения стратегий диагностики, лечения и профилактики рака . Сравнительная геномика играет решающую роль в исследованиях рака, выявляя драйверные мутации и обеспечивая всесторонний анализ мутаций , изменений числа копий , структурных вариантов, экспрессии генов и профилей метилирования ДНК в крупномасштабных исследованиях различных типов рака. Анализируя геномы раковых клеток и сравнивая их со здоровыми клетками, исследователи могут выявить ключевые генетические изменения, способствующие онкогенезу , прогрессированию опухоли и метастазированию . Такое глубокое понимание геномного ландшафта рака имеет огромное значение для точной онкологии . Более того, сравнительная геномика играет важную роль в выяснении механизмов лекарственной устойчивости — серьезной проблемы в лечении рака.

Локусы TCR человека (H, вверху) и мышей (M, внизу) сравниваются: элементы TCR показаны красным, гены, не относящиеся к TCR, - фиолетовым, сегменты V - оранжевым, другие элементы TCR - красным. М6А, предполагаемая метилтрансфераза ; ZNF, белок цинковых пальцев ; OR — гены обонятельных рецепторов ; DAD1, защитник от гибели клеток ; Сайты видоспецифичных процессированных псевдогенов показаны серыми треугольниками. См. также учетные номера GenBank AE000658-62. Модифицировано 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 костного мозга. Они помогают защитить организм от инфекции и могут помочь в борьбе с раком. Из-за их морфологического, физиологического и генетического сходства с людьми мыши и крысы уже давно являются предпочтительными видами для биомедицинских исследовательских животных моделей . Исследования в области сравнительной медицины основаны на способности использовать информацию одного вида, чтобы понять те же процессы у другого вида. Мы можем получить новое представление о молекулярных путях, сравнивая Т-клетки человека и мыши и их влияние на иммунную систему с использованием сравнительной геномики. Чтобы понять TCR и их гены, Глусман провел исследование по секвенированию локусов рецепторов Т-клеток человека и мыши. Гены TCR 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 ортологичных последовательностей семейства 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, с помощью этого метода можно идентифицировать большинство экзонов V, D, J и C. Вариабельные области кодируются множеством уникальных элементов ДНК, которые перестраиваются и соединяются во время дифференцировки Т-клеток (TCR): вариабельные (V), элементы разнообразия (D) и соединения (J) для полипептидов и полипептидов; и элементы V и J для полипептидов и. [Рис. 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/, и впоследствии было показано, что консервативная область размером 100 п.н. в J-интроне мыши выполняет регуляторную функцию.

[Рис. 2] Генная структура сегментов генов V, D, J и C человека (вверху) и мыши (внизу). Стрелки представляют направление транскрипции каждого гена TCR. Квадраты и круги обозначают движение в прямом и обратном направлении. Модифицировано по Glusman et al. 2001. [81]

Сравнение геномных последовательностей в каждом физическом сайте или месте расположения конкретного гена на хромосоме (локах) и между видами позволяет исследовать другие механизмы и другие регуляторные сигналы. Некоторые предлагают новые гипотезы об эволюции TCR, которые необходимо проверить (и улучшить) путем сравнения с генным набором TCR других видов позвоночных. Сравнительное геномное исследование человека и мышей, очевидно, позволит открыть и аннотировать многие другие гены, а также идентифицировать регуляторные последовательности у других видов. [81]

Исследовать

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

Примечательный случай такой повышенной эффективности обнаружен в недавних исследованиях на приматах . Сравнительные геномные методы позволили исследователям собрать информацию о генетических вариациях , дифференциальной экспрессии генов и эволюционной динамике у приматов, которую невозможно было различить при использовании предыдущих данных и методов. [82]

Проект генома великой обезьяны

Проект «Геном великих обезьян» использовал сравнительные геномные методы для изучения генетических вариаций шести видов человекообразных обезьян и обнаружил здоровые уровни вариаций в их генофонде, несмотря на сокращение размера популяции. [83] Другое исследование показало, что закономерности метилирования ДНК, которые являются известным механизмом регуляции экспрессии генов, различаются в префронтальной коре человека и шимпанзе, и это различие привело к эволюционному расхождению двух видов. [84]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Дарлинг А.Е., Миклош I, Раган М.А. (июль 2008 г.). «Динамика перестройки генома в бактериальных популяциях». ПЛОС Генетика . 4 (7): e1000128. дои : 10.1371/journal.pgen.1000128 . ПМЦ  2483231 . ПМИД  18650965.
  2. ^ abcd Touchman J (2010). «Сравнительная геномика». Знания о природном образовании . 3 (10): 13.
  3. ^ Ся X (2013). Сравнительная геномика . SpringerBriefs по генетике. Гейдельберг: Спрингер. дои : 10.1007/978-3-642-37146-2. ISBN 978-3-642-37145-5. S2CID  5491782.
  4. ^ Аб Вэй Л, Лю Ю, Дубчак И, Шон Дж, Пак Дж (апрель 2002 г.). «Подходы сравнительной геномики к изучению сходств и различий организмов». Журнал биомедицинской информатики . 35 (2): 142–150. дои : 10.1016/s1532-0464(02)00506-3 . ПМИД  12474427.
  5. ^ Беннетт, доктор медицинских наук, Лейтч И.Дж., Прайс Х.Дж., Джонстон Дж.С. (апрель 2003 г.). «Сравнение с Caenorhabditis (приблизительно 100 МБ) и Drosophila (приблизительно 175 МБ) с использованием проточной цитометрии показывает, что размер генома Arabidopsis составляет примерно 157 МБ и, таким образом, примерно на 25% больше, чем оценка инициативы по геному Arabidopsis, составляющая примерно 125 МБ». Анналы ботаники . 91 (5): 547–557. дои : 10.1093/aob/mcg057. ПМЦ 4242247 . ПМИД  12646499. 
  6. ^ Зимин А.В., Делчер А.Л., Флореа Л., Келли Д.Р., Шац М.К., Пуйу Д. и др. (2009). «Полногеномная сборка домашней коровы Bos taurus». Геномная биология . 10 (4): Р42. дои : 10.1186/gb-2009-10-4-r42 . ISSN  1465-6906. ПМЦ 2688933 . ПМИД  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. ^ Элсик К.Г., Теллам Р.Л., Уорли К.К. (24 апреля 2009 г.). «Последовательность генома тауринового крупного рогатого скота: окно в биологию и эволюцию жвачных животных». Наука . 324 (5926): 522–528. Бибкод : 2009Sci...324..522A. дои : 10.1126/science.1169588. ISSN  0036-8075. ПМК 2943200 . ПМИД  19390049. 
  9. ^ Лю Д., Хант М., Цай И.Дж. (январь 2018 г.). «Вывод о синтении между сборками генома: систематическая оценка». БМК Биоинформатика . 19 (1): 26. дои : 10.1186/s12859-018-2026-4 . ПМЦ 5791376 . ПМИД  29382321. 
  10. ^ Вергара И.А., Чен Н. (сентябрь 2010 г.). «Большие синтенные блоки обнаружены между геномами Caenorhabditis elegans и Caenorhabditis briggsae с помощью OrthoCluster». БМК Геномика . 11 :516. дои : 10.1186/1471-2164-11-516 . ПМК 2997010 . ПМИД  20868500. 
  11. ^ Тан Х, Лайонс Э, Педерсен Б, Шнабле Дж.К., Патерсон А.Х., Фрилинг М. (апрель 2011 г.). «Скрининг блоков синтении при парном сравнении геномов посредством целочисленного программирования». БМК Биоинформатика . 12 :102. дои : 10.1186/1471-2105-12-102 . ПМК 3088904 . ПМИД  21501495. 
  12. ^ Эрлих Дж., Санкофф Д., Надо Дж.Х. (сентябрь 1997 г.). «Сохранение синтении и перестройки хромосом в ходе эволюции млекопитающих». Генетика . 147 (1): 289–296. дои : 10.1093/генетика/147.1.289. ПМК 1208112 . ПМИД  9286688. 
  13. ^ Чжан Г, Ли Б, Ли С, Гилберт М.Т., Джарвис ЭД, Ван Дж (11 декабря 2014 г.). «Сравнительные геномные данные проекта филогеномики птиц». ГигаСайенс . 3 (1): 26. дои : 10.1186/2047-217X-3-26 . ПМЦ 4322804 . ПМИД  25671091. 
  14. ^ Хоу К.Л., Болт Б.Дж., Каин С., Чан Дж., Чен В.Дж., Дэвис П. и др. (январь 2016 г.). «WormBase 2016: расширение для проведения геномных исследований гельминтов». Исследования нуклеиновых кислот . 44 (Д1): Д774–Д780. дои : 10.1093/nar/gkv1217. ПМК 4702863 . ПМИД  26578572. 
  15. ^ ab Консорциум секвенирования C. elegans (декабрь 1998 г.). «Последовательность генома нематоды C. elegans: платформа для изучения биологии». Наука . 282 (5396): 2012–2018. дои : 10.1126/science.282.5396.2012. ПМИД  9851916.
  16. ^ Вонг С., Вулф К.Х. (июль 2005 г.). «Рождение кластера метаболических генов у дрожжей путем адаптивного перемещения генов». Природная генетика . 37 (7): 777–782. дои : 10.1038/ng1584. ПМИД  15951822.
  17. ^ Любек Э.Г. (октябрь 2010 г.). «Рак: геномная эволюция метастазов». Природа . 467 (7319): 1053–1055. Бибкод : 2010Natur.467.1053L. дои : 10.1038/4671053а. ПМИД  20981088.
  18. ^ Рюленс П., де Маагд Р.А., Пруст С., Тайсен Г., Гейтен К., Кауфманн К. (2013). «ЛОКУС ЦВЕТЕНИЯ C у однодольных и тандемное происхождение генов MADS-бокса, специфичных для покрытосеменных». Природные коммуникации . 4 : 2280. Бибкод : 2013NatCo...4.2280R. doi : 10.1038/ncomms3280. ПМИД  23955420.
  19. ^ Кемкемер С., Кон М., Купер Д.Н., Френике Л., Хёгель Дж., Хамейстер Х. и др. (апрель 2009 г.). «Сравнение синтении генов между различными позвоночными дает новое понимание событий разрыва и слияния во время эволюции кариотипа млекопитающих». Эволюционная биология BMC . 9 (1): 84. Бибкод : 2009BMCEE...9...84K. дои : 10.1186/1471-2148-9-84 . ПМЦ 2681463 . ПМИД  19393055. 
  20. ^ abcd Кунин Е.В., Гальперин М.Ю. (2003). Последовательность – Эволюция – Функция: Вычислительные подходы в сравнительной геномике . Дордрехт: Springer Science+Business Media.
  21. ^ аб Ху Б, Се Г, Ло CC, Штаркенбург С.Р., Чейн PS (ноябрь 2011 г.). «Сравнительная геномика патогенов в эпоху секвенирования следующего поколения: выравнивание геномов, пангеномика и метагеномика». Брифинги по функциональной геномике . 10 (6): 322–333. doi : 10.1093/bfgp/elr042. ПМИД  22199376.
  22. ^ Рассел П.Дж., Герц П.Е., Макмиллан Б. (2011). Биология: динамическая наука (2-е изд.). Бельмонт, Калифорния: Брукс/Коул. стр. 409–410.
  23. ^ Аргос П., Камер Г., Никлин М.Дж., Виммер Э. (сентябрь 1984 г.). «Сходство в организации генов и гомология между белками пикорнавирусов животных и комовируса растений предполагают общее происхождение этих семейств вирусов». Исследования нуклеиновых кислот . 12 (18): 7251–7267. дои : 10.1093/нар/12.18.7251. ПМК 320155 . ПМИД  6384934. 
  24. ^ McGeoch DJ, Дэвисон AJ (май 1986 г.). «Последовательность ДНК гена вируса простого герпеса типа 1, кодирующего гликопротеин gH, и идентификация гомологов в геномах вируса ветряной оспы и вируса Эпштейна-Барр». Исследования нуклеиновых кислот . 14 (10): 4281–4292. дои : 10.1093/нар/14.10.4281. ПМК 339861 . ПМИД  3012465. 
  25. ^ Флейшманн Р.Д., Адамс М.Д., Уайт О., Клейтон Р.А., Киркнесс Э.Ф., Керлаваж А.Р. и др. (июль 1995 г.). «Полногеномное случайное секвенирование и сборка Haemophilus influenzae Rd». Наука . 269 ​​(5223): 496–512. Бибкод : 1995Sci...269..496F. дои : 10.1126/science.7542800. ПМИД  7542800.
  26. ^ Фрейзер К.М., Гокейн Дж.Д., Уайт О., Адамс М.Д., Клейтон Р.А., Флейшманн Р.Д. и др. (октябрь 1995 г.). «Минимальный набор генов Mycoplasmagentium». Наука . 270 (5235): 397–403. Бибкод : 1995Sci...270..397F. дои : 10.1126/science.270.5235.397. PMID  7569993. S2CID  29825758.
  27. ^ Гоффо А., Баррелл Б.Г., Басси Х., Дэвис Р.В., Дюжон Б., Фельдманн Х. и др. (октябрь 1996 г.). «Жизнь с 6000 генами». Наука . 274 (5287): 546, 563–546, 567. Бибкод : 1996Sci...274..546G. дои : 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 : 2000Sci...287.2204.. doi : 10.1126/science.287.5461.2204. ПМЦ 2754258 . ПМИД  10731134. 
  30. ^ Бацоглу С., Пахтер Л., Месиров Дж.П., Бергер Б., Ландер Э.С. (июль 2000 г.). «Структура генов человека и мыши: сравнительный анализ и применение для предсказания экзонов». Геномные исследования . 10 (7): 950–958. дои : 10.1101/гр.10.7.950 . ПМК 310911 . ПМИД  10899144. 
  31. ^ Урета-Видал А., Эттвиллер Л., Бирни Э. (апрель 2003 г.). «Сравнительная геномика: полногеномный анализ многоклеточных эукариот». Обзоры природы. Генетика . 4 (4): 251–262. дои : 10.1038/nrg1043. PMID  12671656. S2CID  2037634.
  32. ^ Штейн Л.Д., Бао З., Блазиар Д., Блюменталь Т., Брент М.Р., Чен Н. и др. (ноябрь 2003 г.). «Последовательность генома Caenorhabditis briggsae: платформа для сравнительной геномики». ПЛОС Биология . 1 (2): Е45. doi : 10.1371/journal.pbio.0000045 . ПМК 261899 . ПМИД  14624247. 
  33. ^ «Недавно секвенированный червь - благо для биологов-червей». ПЛОС Биология . 1 (2): e4. 2003. doi : 10.1371/journal.pbio.0000044 . ПМК 261884 . 
  34. ^ Лю ГЭ, Хоу Ю, Чжу Б, Кардоне МФ, Цзян Л, Челламаре А и др. (май 2010 г.). «Анализ вариаций числа копий среди разных пород крупного рогатого скота». Геномные исследования . 20 (5): 693–703. дои : 10.1101/гр.105403.110. ПМК 2860171 . ПМИД  20212021. 
  35. ^ Лю Ю, Му Ю, Ван В, Ахмед З, Вэй Икс, Лэй С и др. (2023). «Анализ изменений количества копий генома посредством полногеномного сканирования крупного рогатого скота китайского Кайдама». Границы ветеринарной науки . 10 : 1148070. doi : 10.3389/fvets.2023.1148070 . ПМЦ 10103646 . ПМИД  37065216. 
  36. ^ «Вариация номера копии | Изучайте науку в Scitable» . www.nature.com . Проверено 3 мая 2024 г.
  37. ^ Борнштейн К., Гриан Г., Чанг Э.С., Марчлер-Бауэр А., Шнайдер В.А. (сентябрь 2023 г.). «Ресурс NIH по сравнительной геномике: рассмотрение перспектив и проблем сравнительной геномики для здоровья человека». БМК Геномика . 24 (1): 575. doi : 10.1186/s12864-023-09643-4 . ПМЦ 10523801 . ПМИД  37759191. 
  38. ^ Зоономия С, Серрес А, Армстронг Дж, Джонсон Дж, Маринеску В.Д., Мурен Э и др. (ноябрь 2020 г.). «Мультиинструмент сравнительной геномики для научных открытий и сохранения». Природа . 587 (7833): 240–245. Бибкод : 2020Natur.587..240Z. дои : 10.1038/s41586-020-2876-6. ПМЦ 7759459 . ПМИД  33177664. 
  39. ^ Лаппалайнен Т., Скотт А.Дж., Брандт М., Холл И.М. (март 2019 г.). «Геномный анализ в эпоху секвенирования генома человека». Клетка . 177 (1): 70–84. doi :10.1016/j.cell.2019.02.032. ПМК 6532068 . ПМИД  30901550. 
  40. ^ Кирхер М., Виттен Д.М., Джайн П., О'Рок Б.Дж., Купер Г.М., Шендюр Дж. (март 2014 г.). «Общая основа оценки относительной патогенности генетических вариантов человека». Природная генетика . 46 (3): 310–315. дои : 10.1038/ng.2892. ПМЦ 3992975 . ПМИД  24487276. 
  41. ^ де ла Фуэнте Р., Диас-Вильянуэва В., Арнау В., Моя А. (февраль 2023 г.). «Геномная подпись в эволюционной биологии: обзор». Биология . 12 (2): 322. doi : 10.3390/biology12020322 . ПМЦ 9953303 . ПМИД  36829597. 
  42. ^ Верма С., Тхакур А., Каточ С., Шекхар С., Вани А.Х., Кумар С. и др. (октябрь 2017 г.). «Различия в особенностях врожденного и адаптивного иммунного ответа пахари (индийская неописуемая местная порода) и помесного скота Джерси». Ветеринарная иммунология и иммунопатология . 192 : 20–27. дои :10.1016/j.vetimm.2017.09.003. ПМИД  29042011.
  43. ^ Кристианини Н., Хан М. (2006). Введение в вычислительную геномику. Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-67191-0.
  44. ^ Пратас Д., Силва Р.М., Пиньо А.Дж., Феррейра П.Дж. (май 2015 г.). «Метод без выравнивания для поиска и визуализации перестроек между парами последовательностей ДНК». Научные отчеты . 5 : 10203. Бибкод : 2015NatSR...510203P. дои : 10.1038/srep10203. ПМЦ 4434998 . ПМИД  25984837. 
  45. ^ Виа А, Де Лас Ривас Дж., Эттвуд Т.К., Ландсман Д., Бразас М.Д., Леуниссен Дж.А. и др. (октябрь 2011 г.). «Десять простых правил разработки краткого учебного курса по биоинформатике». PLOS Вычислительная биология . 7 (10): е1002245. Бибкод : 2011PLSCB...7E2245V. дои : 10.1371/journal.pcbi.1002245 . ПМК 3203054 . ПМИД  22046119. 
  46. ^ аб Дамас Дж., Корбо М., Ким Дж., Тернер-Майер Дж., Фарре М., Ларкин Д.М. и др. (октябрь 2022 г.). «Эволюция предкового кариотипа млекопитающих и синтенных областей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 119 (40): e2209139119. Бибкод : 2022PNAS..11909139D. дои : 10.1073/pnas.2209139119 . ПМК 9550189 . ПМИД  36161960. 
  47. ^ Альтшул С.Ф., Pop M (2017). «Выравнивание последовательности». Розен К.Х., Шир Д.Р., Годдард В. (ред.). Справочник по дискретной и комбинаторной математике (2-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press/Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-58488-780-5. ПМИД  29206392 . Проверено 18 декабря 2022 г.
  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. ↑ Данн CW, Сапата Ф, Манро С, Зиберт С, Хейнол А (январь 2018 г.). «Парные сравнения видов проблематичны при анализе функциональных геномных данных». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (3): E409–E417. Бибкод : 2018PNAS..115E.409D. дои : 10.1073/pnas.1707515115 . ПМЦ 5776959 . ПМИД  29301966. 
  51. ^ Хардисон Р.К., Олтьен Дж., Миллер В. (октябрь 1997 г.). «Длинные выравнивания последовательностей человека и мыши открывают новые регуляторные элементы: причина секвенировать геном мыши». Геномные исследования . 7 (10): 959–966. дои : 10.1101/гр.7.10.959 . ПМИД  9331366.
  52. ^ Элгар Г., Сэндфорд Р., Апарисио С., Макрэ А., Венкатеш Б., Бреннер С. (апрель 1996 г.). «Маленькое красиво: сравнительная геномика с рыбой-фугу (Fugu Rubripes)». Тенденции в генетике . 12 (4): 145–150. дои : 10.1016/0168-9525(96)10018-4. ПМИД  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. ^ Дьюи CN (2012). «Полногеномное выравнивание». В Анисимовой М (ред.). Эволюционная геномика . Методы молекулярной биологии. Том. 855. Тотова, Нью-Джерси: Humana Press. стр. 237–257. дои : 10.1007/978-1-61779-582-4_8. ISBN 978-1-61779-581-7. ПМИД  22407711.
  55. ^ Гоэл М., Сунь Х., Цзяо В., Шнебергер К. (2019). «SyRI: обнаружение геномных перестроек и различий в локальных последовательностях на основе полногеномных сборок». Геномная биология . 20 (1): 277. дои : 10.1186/s13059-019-1911-0 . ПМК 6913012 . ПМИД  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. ^ Лю Д., Хант М., Цай И.Дж. (январь 2018 г.). «Вывод о синтении между сборками генома: систематическая оценка». БМК Биоинформатика . 19 (1): 26. дои : 10.1186/s12859-018-2026-4 . ПМЦ 5791376 . ПМИД  29382321. 
  58. ^ Дюран С., Эдвардс Д., Бэтли Дж. (2009). «Генетические карты и использование синтении». Геномика растений . Методы молекулярной биологии. Том. 513. стр. 41–55. дои : 10.1007/978-1-59745-427-8_3. ISBN 978-1-58829-997-0. ПМИД  19347649.
  59. ^ abc Bergman NH (2007). Бергман Н.Х. (ред.). Сравнительная геномика: Тома 1 и 2. Тотова, Нью-Джерси: Humana Press. ISBN 978-193411-537-4. ПМИД  21250292.
  60. ^ "Браузер UCSC" .
  61. ^ "Браузер Ensembl Genome" . Архивировано из оригинала 21 октября 2013 г.
  62. ^ «Просмотр карт».
  63. ^ «Инструменты VISTA».
  64. ^ Со Дж., Гордон П.М., Сенсен CW (март 2012 г.). «Браузер генома Bluejay». Современные протоколы в биоинформатике . 37 . John Wiley & Sons, Inc. Глава 10, Раздел 10.9. дои : 10.1002/0471250953.bi1009s37. ISBN 9780471250951. PMID  22389011. S2CID  34553139.
  65. ^ Гоэл М., Сунь Х., Цзяо В.Б., Шнебергер К. (декабрь 2019 г.). «SyRI: обнаружение геномных перестроек и отличий локальных последовательностей от полногеномных сборок». Геномная биология . 20 (1): 277. дои : 10.1186/s13059-019-1911-0 . ПМК 6913012 . ПМИД  31842948. 
  66. ^ Хауг-Балцелл А., Стивенс С.А., Дэйви С., Шайдеггер CE, Лайонс Е (июль 2017 г.). «SynMap2 и SynMap3D: веб-браузеры для синтеза всего генома». Биоинформатика . 33 (14): 2197–2198. doi : 10.1093/биоинформатика/btx144. ПМИД  28334338.
  67. ^ Линь Х.Н., Сюй В.Л. (февраль 2020 г.). «GSAlign: эффективный инструмент выравнивания последовательностей внутривидовых геномов». БМК Геномика . 21 (1): 182. дои : 10.1186/s12864-020-6569-1 . ПМК 7041101 . ПМИД  32093618. 
  68. ^ Торвальдсдоттир Х., Робинсон Дж.Т., Месиров Дж.П. (март 2013 г.). «Интегративная программа просмотра геномики (IGV): высокопроизводительная визуализация и исследование геномных данных». Брифинги по биоинформатике . 14 (2): 178–192. дои : 10.1093/нагрудник/bbs017. ПМК 3603213 . ПМИД  22517427. 
  69. ^ Чен X, Шульц-Триглафф О, Шоу Р, Барнс Б, Шлезингер Ф, Келлберг М и др. (апрель 2016 г.). «Манта: быстрое обнаружение структурных вариантов и инделей для приложений секвенирования зародышевой линии и рака». Биоинформатика . 32 (8): 1220–1222. doi : 10.1093/биоинформатика/btv710. ПМИД  26647377.
  70. ^ Абызов А., Урбан А.Е., Снайдер М., Герштейн М. (июнь 2011 г.). «CNVnator: подход к обнаружению, генотипированию и характеристике типичных и атипичных CNV на основе секвенирования семейного и популяционного генома». Геномные исследования . 21 (6): 974–984. дои : 10.1101/гр.114876.110. ПМК 3106330 . ПМИД  21324876. 
  71. ^ Ельницкий Л., Ример С., Шварц С., Хардисон Р., Миллер В. (февраль 2003 г.). «PipMaker: сервер Всемирной паутины для выравнивания геномных последовательностей». Современные протоколы в биоинформатике . Глава 10. Глава 10, Раздел 10.2. дои : 10.1002/0471250953.bi1002s00. ПМИД  18428692.
  72. ^ Пал К., Быстрый В., Рейгл Т., Демко М., Крейчи А., Тулумениду Т. и др. (декабрь 2017 г.). «GLASS: вспомогательная и стандартизированная оценка вариаций генов на основе данных отслеживания последовательностей Сэнгера». Биоинформатика . 33 (23): 3802–3804. doi : 10.1093/биоинформатика/btx423. ПМИД  29036643.
  73. ^ Марсэ Г., Делчер А.Л., Филлиппи А.М., Костон Р., Зальцберг С.Л., Зимин А. (январь 2018 г.). «MUMmer4: быстрая и универсальная система выравнивания генома». PLOS Вычислительная биология . 14 (1): e1005944. Бибкод : 2018PLSCB..14E5944M. дои : 10.1371/journal.pcbi.1005944 . ПМК 5802927 . ПМИД  29373581. 
  74. ^ Хуан X, Вэй X, Сан Т, Чжао Q, Фэн Q, Чжао Y и др. (ноябрь 2010 г.). «Полногеномные исследования ассоциации 14 агрономических признаков местных сортов риса». Природная генетика . 42 (11): 961–967. дои : 10.1038/ng.695. PMID  20972439. S2CID  439442.
  75. ^ Моррелл П.Л., Баклер Э.С., Росс-Ибарра Дж. (декабрь 2011 г.). «Геномика сельскохозяйственных культур: достижения и приложения». Обзоры природы. Генетика . 13 (2): 85–96. дои : 10.1038/nrg3097. PMID  22207165. S2CID  13358998.
  76. ^ Сейб К.Л., Чжао X, Раппуоли Р. (октябрь 2012 г.). «Разработка вакцин в эпоху геномики: десятилетие обратной вакцинологии». Клиническая микробиология и инфекции . 18 (Приложение 5): 109–116. дои : 10.1111/j.1469-0691.2012.03939.x . hdl : 10072/50260 . ПМИД  22882709.
  77. ^ Майоне Д., Маргарит И., Ринаудо С.Д., Масиньяни В., Мора М., Скарселли М. и др. (июль 2005 г.). «Идентификация универсальной вакцины против стрептококка группы B методом множественного геномного скрининга». Наука . 309 (5731): 148–150. Бибкод : 2005Sci...309..148M. дои : 10.1126/science.1109869. ПМК 1351092 . ПМИД  15994562. 
  78. ^ Раско Д.А., Розовиц М.Дж., Майерс Г.С., Монгодин Э.Ф., Фрике В.Ф., Гайер П. и др. (октябрь 2008 г.). «Структура пангенома Escherichia coli: сравнительный геномный анализ комменсальных и патогенных изолятов E. coli». Журнал бактериологии . 190 (20): 6881–6893. дои : 10.1128/JB.00619-08 . ПМК 2566221 . ПМИД  18676672. 
  79. ^ «Группируйте целевых кандидатов на вакцину против стрептококка, выявленных из глобального набора геномов» . 28 мая 2019 г.
  80. ^ Сади В. (август 2011 г.). «Геномика и персонализированная медицина». Международный фармацевтический журнал . 415 (1–2): 2–4. doi : 10.1016/j.ijpharm.2011.04.048. ПМИД  21539903.
  81. ^ abcd Глусман Г., Роуэн Л., Ли И., Бойсен С., Роуч Дж.К., Смит А.Ф. и др. (сентябрь 2001 г.). «Сравнительная геномика локусов рецепторов Т-клеток человека и мыши». Иммунитет . 15 (3): 337–349. дои : 10.1016/s1074-7613(01)00200-x . ПМИД  11567625.
  82. ^ Роджерс Дж., Гиббс Р.А. (май 2014 г.). «Сравнительная геномика приматов: новые закономерности содержания и динамики генома». Обзоры природы. Генетика . 15 (5): 347–359. дои : 10.1038/nrg3707. ПМЦ 4113315 . ПМИД  24709753. 
  83. ^ Прадо-Мартинес Дж., Судмант П.Х., Кидд Дж.М., Ли Х., Келли Дж.Л., Лоренте-Галдос Б. и др. (Июль 2013). «Великое генетическое разнообразие обезьян и история популяций». Природа . 499 (7459): 471–475. Бибкод : 2013Natur.499..471P. дои : 10.1038/nature12228 . ПМЦ 3822165 . ПМИД  23823723. 
  84. ^ Цзэн Дж., Конопка Г., Хант Б.Г., Пройсс Т.М., Гешвинд Д., Йи С.В. (сентябрь 2012 г.). «Дивергентные карты метилирования всего генома мозга человека и шимпанзе раскрывают эпигенетическую основу регуляторной эволюции человека». Американский журнал генетики человека . 91 (3): 455–465. дои : 10.1016/j.ajhg.2012.07.024 . ПМК 3511995 . ПМИД  22922032. 

дальнейшее чтение

Внешние ссылки