stringtranslate.com

Геномика

Геномика — это междисциплинарная область молекулярной биологии, фокусирующаяся на структуре, функции, эволюции, картировании и редактировании геномов . Геном — это полный набор ДНК организма , включая все его гены, а также его иерархическую трехмерную структурную конфигурацию. [1] [2] [3] [4] В отличие от генетики , которая занимается изучением отдельных генов и их роли в наследовании, геномика нацелена на коллективную характеристику и количественную оценку всех генов организма, их взаимосвязей и влияния на организм. [5] Гены могут направлять производство белков с помощью ферментов и молекул-мессенджеров. В свою очередь, белки составляют структуры тела, такие как органы и ткани, а также контролируют химические реакции и переносят сигналы между клетками. Геномика также включает в себя секвенирование и анализ геномов с помощью использования высокопроизводительного секвенирования ДНК и биоинформатики для сборки и анализа функции и структуры целых геномов. [6] [7] Достижения в области геномики вызвали революцию в исследованиях, основанных на открытиях, и системной биологии, способствуя пониманию даже самых сложных биологических систем, таких как мозг. [8]

Область также включает исследования внутригеномных (внутри генома) явлений, таких как эпистаз (влияние одного гена на другой), плейотропия (один ген влияет более чем на один признак), гетерозис (гибридная сила) и другие взаимодействия между локусами и аллелями внутри генома. [9]

История

Этимология

От греческого ΓΕΝ [10] gen , «ген» (гамма, эпсилон, ню, эпсилон), что означает «становиться, создавать, создание, рождение», и последующих вариантов: генеалогия, генезис, генетика, genic, геномер, генотип, род и т. д. Хотя слово геном (от немецкого Genom , приписываемого Гансу Винклеру ) использовалось в английском языке еще в 1926 году, [11] термин геномика был придуман Томом Родериком, генетиком из Лаборатории Джексона ( Бар-Харбор, Мэн ), за кружкой пива с Джимом Уомаком, Томом Шоусом и Стивеном О'Брайеном на встрече, состоявшейся в Мэриленде по картированию генома человека в 1986 году. [12] Сначала как название нового журнала , а затем как целой новой научной дисциплины. [13]

Ранние попытки секвенирования

После подтверждения Розалинд Франклин спиральной структуры ДНК, публикации Джеймсом Д. Уотсоном и Фрэнсисом Криком структуры ДНК в 1953 году и публикации Фредом Сэнгером аминокислотной последовательности инсулина в 1955 году секвенирование нуклеиновых кислот стало основной целью ранних молекулярных биологов . [14] В 1964 году Роберт В. Холли и его коллеги опубликовали первую когда-либо определенную последовательность нуклеиновых кислот, рибонуклеотидную последовательность аланиновой транспортной РНК . [15] [16] Продолжая эту работу, Маршалл Ниренберг и Филип Ледер раскрыли триплетную природу генетического кода и смогли определить последовательности 54 из 64 кодонов в своих экспериментах. [17] В 1972 году Уолтер Фирс и его команда в Лаборатории молекулярной биологии Гентского университета ( Гент , Бельгия ) первыми определили последовательность гена: ген белка оболочки бактериофага MS2 . [18] Группа Фирса расширила свою работу по белку оболочки MS2, определив полную нуклеотидную последовательность бактериофага MS2-RNA (геном которого кодирует всего четыре гена в 3569 парах оснований [пн]) и вируса обезьян 40 в 1976 и 1978 годах соответственно. [19] [20]

Разработана технология секвенирования ДНК

Фредерик Сэнгер и Уолтер Гилберт разделили половину Нобелевской премии по химии 1980 года за независимую разработку методов секвенирования ДНК.

В дополнение к его основополагающей работе по аминокислотной последовательности инсулина, Фредерик Сэнгер и его коллеги сыграли ключевую роль в разработке методов секвенирования ДНК, которые позволили создать комплексные проекты по секвенированию генома. [9] В 1975 году он и Алан Коулсон опубликовали процедуру секвенирования с использованием ДНК-полимеразы с радиоактивно мечеными нуклеотидами, которую он назвал техникой «Плюс и Минус» . [21] [22] Это включало два тесно связанных метода, которые генерировали короткие олигонуклеотиды с определенными 3'-концами. Их можно было фракционировать с помощью электрофореза в полиакриламидном геле (так называемый электрофорез в полиакриламидном геле) и визуализировать с помощью авторадиографии. Процедура могла секвенировать до 80 нуклеотидов за один раз и была большим улучшением, но все еще была очень трудоемкой. Тем не менее, в 1977 году его группа смогла секвенировать большую часть из 5386 нуклеотидов одноцепочечного бактериофага φX174 , завершив первый полностью секвенированный геном на основе ДНК. [23] Усовершенствование метода «Плюс и минус» привело к появлению метода обрыва цепи, или метода Сэнгера (см. ниже), который лег в основу методов секвенирования ДНК, картирования генома, хранения данных и биоинформатического анализа, наиболее широко используемых в последующую четверть века исследований. [24] [25] В том же году Уолтер Гилберт и Аллан Максам из Гарвардского университета независимо друг от друга разработали метод Максама-Гилберта (также известный как химический метод ) секвенирования ДНК, включающий преимущественное расщепление ДНК по известным основаниям, менее эффективный метод. [26] [27] За свою новаторскую работу в области секвенирования нуклеиновых кислот Гилберт и Сэнгер разделили половину Нобелевской премии по химии 1980 года с Полом Бергом ( рекомбинантная ДНК ).

Полные геномы

Появление этих технологий привело к быстрому расширению масштабов и скорости завершения проектов по секвенированию генома . Первая полная последовательность генома эукариотической органеллы , человеческой митохондрии (16 568 п.н., около 16,6 кб [килобаз]), была опубликована в 1981 году [28] , а первые геномы хлоропластов последовали в 1986 году [29] [30] В 1992 году была секвенирована первая эукариотическая хромосома , хромосома III пивных дрожжей Saccharomyces cerevisiae (315 кб). [31] Первым свободно живущим организмом, который был секвенирован, был Haemophilus influenzae (1,8 Мб [мегабаза]) в 1995 году. [32] В следующем году консорциум исследователей из лабораторий Северной Америки , Европы и Японии объявил о завершении первой полной последовательности генома эукариота, S. cerevisiae (12,1 Мб), и с тех пор геномы продолжают секвенироваться экспоненциально растущими темпами. [33] По состоянию на октябрь 2011 года полные последовательности доступны для: 2719 вирусов , 1115 архей и бактерий и 36 эукариот , из которых около половины являются грибами . [34] [35]

График «хоккейная клюшка», показывающий экспоненциальный рост общедоступных баз данных последовательностей.
Число геномных проектов возросло, поскольку технологические усовершенствования продолжают снижать стоимость секвенирования. (A) Экспоненциальный рост баз данных геномных последовательностей с 1995 года. (B) Стоимость в долларах США (USD) секвенирования одного миллиона оснований. (C) Стоимость в долларах США секвенирования генома размером 3000 Мб (человеческого размера) в логарифмически преобразованном масштабе.

Большинство микроорганизмов, геномы которых были полностью секвенированы, являются проблемными патогенами , такими как Haemophilus influenzae , что привело к выраженному смещению в их филогенетическом распределении по сравнению с широтой микробного разнообразия. [36] [37] Из других секвенированных видов большинство были выбраны потому, что они были хорошо изученными модельными организмами или обещали стать хорошими моделями. Дрожжи ( Saccharomyces cerevisiae ) долгое время были важным модельным организмом для эукариотической клетки , в то время как плодовая мушка Drosophila melanogaster была очень важным инструментом (особенно в ранней домолекулярной генетике ). Червь Caenorhabditis elegans является часто используемой простой моделью для многоклеточных организмов . Рыбка данио-рерио Brachydanio rerio используется для многих исследований развития на молекулярном уровне, а растение Arabidopsis thaliana является модельным организмом для цветковых растений. Японская рыба-собака ( Takifugu rubripes ) и пятнистая зеленая рыба-собака ( Tetraodon nigroviridis ) интересны своими небольшими и компактными геномами, которые содержат очень мало некодирующей ДНК по сравнению с большинством видов. [38] [39] Млекопитающие собака ( Canis familiaris ), [40] серая крыса ( Rattus norvegicus ), мышь ( Mus musculus ) и шимпанзе ( Pan troglodytes ) являются важными модельными животными в медицинских исследованиях. [27]

Черновой вариант генома человека был завершен в рамках проекта «Геном человека» в начале 2001 года, что вызвало много шума. [41] В рамках этого проекта, завершенного в 2003 году, был секвенирован весь геном одного конкретного человека, и к 2007 году эта последовательность была объявлена ​​«завершенной» (менее одной ошибки на 20 000 оснований и все хромосомы были собраны). [41] За прошедшие с тех пор годы были секвенированы геномы многих других людей, частично под эгидой проекта «1000 геномов» , который объявил о секвенировании 1092 геномов в октябре 2012 года. [42] Завершение этого проекта стало возможным благодаря разработке значительно более эффективных технологий секвенирования и потребовало привлечения значительных ресурсов биоинформатики из большого международного сотрудничества. [43] Продолжающийся анализ данных генома человека имеет глубокие политические и социальные последствия для человеческого общества. [44]

Революция «омики»

Общая схема, показывающая взаимосвязи генома , транскриптома , протеома и метаболома ( липидома )

Англоязычный неологизм omics неформально относится к области изучения в биологии, заканчивающейся на -omics , например, геномика, протеомика или метаболомика . Связанный суффикс -ome используется для обозначения объектов изучения таких областей, таких как геном , протеом или метаболом ( липидом ) соответственно. Суффикс -ome , используемый в молекулярной биологии, относится к совокупности некоторого рода; аналогично omics стал в целом относиться к изучению больших, всеобъемлющих наборов биологических данных. Хотя рост использования термина привел некоторых ученых ( Джонатан Эйзен и другие [45] ) к утверждению, что он был переоценен, [46] он отражает изменение ориентации в сторону количественного анализа полного или почти полного ассортимента всех компонентов системы. [47] Например, при изучении симбиозов исследователи, которые когда-то были ограничены изучением одного генного продукта, теперь могут одновременно сравнивать полный набор нескольких типов биологических молекул. [48] [49]

Анализ генома

После выбора организма геномные проекты включают три компонента: секвенирование ДНК, сборку этой последовательности для создания представления исходной хромосомы, а также аннотацию и анализ этого представления. [9]

Обзор геномного проекта. Во-первых, геном должен быть выбран, что включает в себя несколько факторов, включая стоимость и релевантность. Во-вторых, последовательность генерируется и собирается в заданном центре секвенирования (например, BGI или DOE JGI ). В-третьих, последовательность генома аннотируется на нескольких уровнях: ДНК, белок, генные пути или сравнительно.

Секвенирование

Исторически секвенирование проводилось в центрах секвенирования , централизованных учреждениях (от крупных независимых учреждений, таких как Joint Genome Institute , которые секвенируют десятки терабаз в год, до местных основных учреждений молекулярной биологии), которые содержат исследовательские лаборатории с дорогостоящим оборудованием и необходимой технической поддержкой. Однако, поскольку технология секвенирования продолжает совершенствоваться, новое поколение эффективных настольных секвенаторов с быстрым оборотом стало доступно для средней академической лаборатории. [50] [51] В целом, подходы к секвенированию генома делятся на две широкие категории: дробовик и высокопроизводительное (или следующего поколения ) секвенирование. [9]

Последовательность выстрелов дробовиком

Генетический анализатор ABI PRISM 3100. Такие капиллярные секвенаторы автоматизировали ранние крупномасштабные работы по секвенированию генома.

Секвенирование методом дробовика — это метод секвенирования, разработанный для анализа последовательностей ДНК длиной более 1000 пар оснований, вплоть до целых хромосом. [52] Он назван по аналогии с быстро расширяющейся квазислучайной схемой выстрела дробовика . Поскольку секвенирование с помощью гель-электрофореза может использоваться только для довольно коротких последовательностей (от 100 до 1000 пар оснований), более длинные последовательности ДНК должны быть разбиты на случайные небольшие сегменты, которые затем секвенируются для получения прочтений . Множественные перекрывающиеся прочтения для целевой ДНК получаются путем выполнения нескольких раундов этой фрагментации и секвенирования. Затем компьютерные программы используют перекрывающиеся концы различных прочтений, чтобы собрать их в непрерывную последовательность. [52] [53] Секвенирование методом дробовика — это процесс случайной выборки, требующий избыточной выборки для обеспечения того, чтобы заданный нуклеотид был представлен в реконструированной последовательности; среднее число прочтений, на которые геном перевыбран, называется покрытием . [54]

На протяжении большей части своей истории технология, лежащая в основе дробового секвенирования, была классическим методом терминации цепи или « методом Сэнгера », который основан на селективном включении дидезоксинуклеотидов , завершающих цепь , ДНК-полимеразой во время репликации ДНК in vitro . [23] [55] В последнее время дробовое секвенирование было вытеснено высокопроизводительными методами секвенирования, особенно для крупномасштабных автоматизированных геномных анализов. Тем не менее, метод Сэнгера по-прежнему широко используется, в основном для проектов меньшего масштаба и для получения особенно длинных непрерывных последовательностей ДНК (>500 нуклеотидов). [56] Методы терминации цепи требуют одноцепочечной матрицы ДНК, праймера ДНК , ДНК-полимеразы , нормальных дезоксинуклеозидтрифосфатов (dNTP) и модифицированных нуклеотидов (dideoxyNTP), которые завершают удлинение цепи ДНК. Эти нуклеотиды, завершающие цепь, не имеют 3'- ОН- группы, необходимой для образования фосфодиэфирной связи между двумя нуклеотидами, что приводит к прекращению ДНК-полимеразой удлинения ДНК при включении ddNTP. ddNTP могут быть радиоактивно или флуоресцентно помечены для обнаружения в секвенаторах ДНК . [9] Обычно эти машины могут секвенировать до 96 образцов ДНК в одной партии (запуске) при выполнении до 48 запусков в день. [57]

Высокопроизводительное секвенирование

Высокий спрос на недорогое секвенирование привел к разработке технологий высокопроизводительного секвенирования, которые распараллеливают процесс секвенирования, производя тысячи или миллионы последовательностей одновременно. [58] [59] Высокопроизводительное секвенирование предназначено для снижения стоимости секвенирования ДНК сверх того, что возможно при использовании стандартных методов терминации красителем. При сверхвысокопроизводительном секвенировании параллельно может выполняться до 500 000 операций секвенирования путем синтеза. [60] [61]

Система Illumina Genome Analyzer II. Технологии Illumina установили стандарт для высокопроизводительного массового параллельного секвенирования. [50]

Метод секвенирования красителей Illumina основан на обратимых терминаторах красителей и был разработан в 1996 году в Женевском институте биомедицинских исследований Паскалем Майером и Лораном Фаринелли. [62] В этом методе молекулы ДНК и праймеры сначала прикрепляются к предметному стеклу и амплифицируются полимеразой, так что образуются локальные клональные колонии, изначально названные «колониями ДНК». Для определения последовательности добавляются четыре типа обратимых терминаторных оснований (RT-основы), а невключенные нуклеотиды смываются. В отличие от пиросеквенирования, цепи ДНК удлиняются по одному нуклеотиду за раз, и получение изображения может быть выполнено в отложенный момент, что позволяет захватывать очень большие массивы колоний ДНК с помощью последовательных изображений, полученных с одной камеры. Разделение ферментативной реакции и захвата изображения обеспечивает оптимальную пропускную способность и теоретически неограниченную емкость секвенирования; при оптимальной конфигурации конечная пропускная способность прибора зависит только от скорости преобразования АЦП камеры. Камера делает снимки флуоресцентно меченых нуклеотидов, затем краситель вместе с терминальным 3'-блокатором химически удаляется из ДНК, что позволяет начать следующий цикл. [63]

Альтернативный подход, ионно-полупроводниковое секвенирование, основан на стандартной химии репликации ДНК. Эта технология измеряет высвобождение иона водорода каждый раз, когда включается основание. Микролунку, содержащую шаблонную ДНК, заливают одним нуклеотидом , если нуклеотид комплементарен шаблонной цепи, он будет включен, и ион водорода будет освобожден. Этот выброс активирует ионный датчик ISFET . Если в шаблонной последовательности присутствует гомополимер, несколько нуклеотидов будут включены в один цикл затопления, и обнаруженный электрический сигнал будет пропорционально выше. [64]

Сборка

Несколько фрагментированных прочтений последовательностей необходимо собрать вместе на основе их перекрывающихся областей.

Сборка последовательности относится к выравниванию и слиянию фрагментов гораздо более длинной последовательности ДНК для реконструкции исходной последовательности. [9] Это необходимо, поскольку современная технология секвенирования ДНК не может считывать целые геномы как непрерывную последовательность, а скорее считывает небольшие фрагменты от 20 до 1000 оснований, в зависимости от используемой технологии. Технологии секвенирования третьего поколения, такие как PacBio или Oxford Nanopore, обычно генерируют считывания последовательности длиной 10-100 кб; однако они имеют высокий уровень ошибок, приблизительно 1 процент. [65] [66] Обычно короткие фрагменты, называемые считываниями, являются результатом дробового секвенирования геномной ДНК или генных транскриптов ( EST ). [9]

Подходы к сборке

Сборку можно в целом разделить на два подхода: сборка de novo для геномов, которые не похожи ни на один из секвенированных в прошлом, и сравнительная сборка, которая использует существующую последовательность близкородственного организма в качестве эталона во время сборки. [54] По сравнению со сравнительной сборкой сборка de novo является вычислительно сложной ( NP-трудной ), что делает ее менее благоприятной для технологий короткого считывания NGS. В парадигме сборки de novo есть две основные стратегии для сборки: стратегии эйлерова пути и стратегии перекрытия-разметки-консенсуса (OLC). Стратегии OLC в конечном итоге пытаются создать гамильтонов путь через граф перекрытия, что является NP-трудной задачей. Стратегии эйлерова пути вычислительно более поддаются обработке, поскольку они пытаются найти эйлеров путь через граф де Брейна. [54]

Отделка

Завершенные геномы определяются как имеющие единую непрерывную последовательность без двусмысленностей, представляющую каждый репликон . [67]

Аннотация

Сборка последовательности ДНК сама по себе не имеет большой ценности без дополнительного анализа. [9] Аннотирование генома — это процесс присоединения биологической информации к последовательностям , который состоит из трех основных этапов: [68]

  1. выявление частей генома, которые не кодируют белки
  2. идентификация элементов генома , процесс, называемый предсказанием генов , и
  3. присоединение биологической информации к этим элементам.

Инструменты автоматического аннотирования пытаются выполнить эти шаги in silico , в отличие от ручного аннотирования (также известного как курирование), которое включает человеческий опыт и потенциальную экспериментальную проверку. [69] В идеале эти подходы сосуществуют и дополняют друг друга в одном и том же конвейере аннотирования (см. также ниже).

Традиционно базовый уровень аннотации заключается в использовании BLAST для поиска сходств, а затем аннотации геномов на основе гомологов. [9] Совсем недавно на платформу аннотации была добавлена ​​дополнительная информация. Дополнительная информация позволяет ручным аннотаторам деконволюционировать несоответствия между генами, которым дана одна и та же аннотация. Некоторые базы данных используют информацию о контексте генома, оценки сходства, экспериментальные данные и интеграцию других ресурсов для предоставления аннотаций генома с помощью своего подхода Subsystems. Другие базы данных (например, Ensembl ) полагаются как на курируемые источники данных, так и на ряд программных инструментов в своем автоматизированном конвейере аннотации генома. [70] Структурная аннотация состоит из идентификации геномных элементов, в первую очередь ORF и их локализации или структуры гена. Функциональная аннотация состоит из присоединения биологической информации к геномным элементам.

Конвейеры и базы данных секвенирования

Необходимость воспроизводимости и эффективного управления большими объемами данных, связанных с геномными проектами, означает, что вычислительные конвейеры имеют важные приложения в геномике. [71]

Области исследований

Функциональная геномика

Функциональная геномика — это область молекулярной биологии , которая пытается использовать огромное количество данных, полученных в ходе геномных проектов (например, проектов по секвенированию генома ), для описания функций и взаимодействий генов (и белков ). Функциональная геномика фокусируется на динамических аспектах, таких как транскрипция генов , трансляция и взаимодействия белок-белок , в отличие от статических аспектов геномной информации, таких как последовательность или структуры ДНК. Функциональная геномика пытается ответить на вопросы о функции ДНК на уровне генов, транскриптов РНК и белковых продуктов. Ключевой характеристикой исследований функциональной геномики является их подход к этим вопросам на уровне всего генома, обычно включающий высокопроизводительные методы, а не более традиционный подход «ген за геном».

Основная ветвь геномики по-прежнему занимается секвенированием геномов различных организмов, но знание полных геномов создало возможность для области функциональной геномики , в основном занимающейся паттернами экспрессии генов в различных условиях. Наиболее важными инструментами здесь являются микрочипы и биоинформатика .

Структурная геномика

Пример структуры белка, определенной Центром структурной геномики Среднего Запада

Структурная геномика стремится описать трехмерную структуру каждого белка, кодируемого данным геномом . [72] [73] Этот подход, основанный на геноме, позволяет использовать высокопроизводительный метод определения структуры путем сочетания экспериментальных и модельных подходов . Принципиальное различие между структурной геномикой и традиционным структурным прогнозированием заключается в том, что структурная геномика пытается определить структуру каждого белка, кодируемого геномом, а не сосредотачивается на одном конкретном белке. При наличии полных геномных последовательностей прогнозирование структуры может быть выполнено быстрее с помощью сочетания экспериментальных и модельных подходов, особенно потому, что наличие большого количества секвенированных геномов и ранее решенных структур белков позволяет ученым моделировать структуру белка на основе структур ранее решенных гомологов. Структурная геномика включает в себя использование большого количества подходов к определению структуры, включая экспериментальные методы с использованием геномных последовательностей или подходов, основанных на моделировании, основанных на гомологии последовательности или структуры с белком известной структуры или на химических и физических принципах для белка без гомологии с какой-либо известной структурой. В отличие от традиционной структурной биологии , определение структуры белка посредством структурной геномики часто (но не всегда) происходит до того, как что-либо известно о функции белка. Это поднимает новые проблемы в структурной биоинформатике , то есть определении функции белка из его трехмерной структуры. [74]

Эпигеномика

Эпигеномика — это изучение полного набора эпигенетических модификаций генетического материала клетки, известного как эпигеном . [75] Эпигенетические модификации — это обратимые модификации ДНК или гистонов клетки, которые влияют на экспрессию генов, не изменяя последовательность ДНК (Russell 2010, стр. 475). Две из наиболее характерных эпигенетических модификаций — это метилирование ДНК и модификация гистонов . [76] Эпигенетические модификации играют важную роль в экспрессии и регуляции генов и участвуют в многочисленных клеточных процессах, таких как дифференциация/развитие [77] и опухолеобразование . [75] Изучение эпигенетики на глобальном уровне стало возможным лишь недавно благодаря адаптации геномных высокопроизводительных анализов. [78]

Метагеномика

Экологическое дробовое секвенирование (ESS) является ключевым методом в метагеномике. (A) Отбор проб из среды обитания; (B) фильтрация частиц, как правило, по размеру; (C) Лизис и извлечение ДНК; (D) клонирование и создание библиотеки; (E) секвенирование клонов; (F) сборка последовательностей в контиги и каркасы.

Метагеномика — это изучение метагеномов , генетического материала, извлеченного непосредственно из образцов окружающей среды . Широкая область может также называться экологической геномикой, экогеномикой или геномикой сообществ. В то время как традиционная микробиология и секвенирование микробного генома полагаются на культивируемые клонированные культуры , раннее секвенирование генов окружающей среды клонировало определенные гены (часто ген 16S рРНК ) для получения профиля разнообразия в естественном образце. Такая работа показала, что подавляющее большинство микробного биоразнообразия было упущено методами , основанными на культивировании . [79] Недавние исследования используют секвенирование по методу «дробовика» Сэнгера или массивное параллельное пиросеквенирование для получения в значительной степени беспристрастных образцов всех генов от всех членов отобранных сообществ. [80] Благодаря своей способности раскрывать ранее скрытое разнообразие микроскопической жизни, метагеномика предлагает мощную линзу для просмотра микробного мира, которая имеет потенциал для революционного изменения понимания всего живого мира. [81] [82]

Модельные системы

Вирусы и бактериофаги

Бактериофаги играли и продолжают играть ключевую роль в генетике бактерий и молекулярной биологии . Исторически они использовались для определения структуры генов и регуляции генов. Также первым секвенированным геномом был бактериофаг . Однако исследования бактериофагов не привели к революции в геномике, в которой явно доминирует бактериальная геномика. Лишь совсем недавно изучение геномов бактериофагов стало заметным, что позволило исследователям понять механизмы, лежащие в основе эволюции фагов . Последовательности геномов бактериофагов можно получить путем прямого секвенирования изолированных бактериофагов, но их также можно получить как часть микробных геномов. Анализ бактериальных геномов показал, что значительное количество микробной ДНК состоит из последовательностей профагов и профагоподобных элементов. [83] Подробный анализ базы данных этих последовательностей позволяет получить представление о роли профагов в формировании бактериального генома: в целом, этот метод подтвердил многие известные группы бактериофагов, что делает его полезным инструментом для прогнозирования взаимосвязей профагов из бактериальных геномов. [84] [85]

Цианобактерии

В настоящее время существует 24 цианобактерии , для которых доступна полная последовательность генома. 15 из этих цианобактерий происходят из морской среды. Это шесть штаммов Prochlorococcus , семь морских штаммов Synechococcus , Trichodesmium erythraeum IMS101 и Crocosphaera watsonii WH8501. Несколько исследований продемонстрировали, как эти последовательности могут быть очень успешно использованы для выведения важных экологических и физиологических характеристик морских цианобактерий. Однако в настоящее время ведется еще много геномных проектов, среди которых есть дополнительные изоляты Prochlorococcus и морских Synechococcus , Acaryochloris и Prochloron , фиксирующие N 2 нитчатые цианобактерии Nodularia spumigena , Lyngbya aestuarii и Lyngbya majuscula , а также бактериофаги, инфицирующие морские цианобактерии. Таким образом, растущий объем геномной информации может быть также использован более общим образом для решения глобальных проблем путем применения сравнительного подхода. Некоторые новые и захватывающие примеры прогресса в этой области включают идентификацию генов для регуляторных РНК, понимание эволюционного происхождения фотосинтеза или оценку вклада горизонтального переноса генов в проанализированные геномы. [86]

Приложения

Схематическая кариограмма человека, дающая упрощенный обзор генома человека. Это графическое представление идеализированного диплоидного кариотипа человека с аннотированными полосами и подполосами . Она показывает темные и белые области на G-бэндинге . Каждый ряд выровнен по вертикали на уровне центромеры . Она показывает 22 гомологичные пары аутосомных хромосом, как женские (XX), так и мужские (XY) версии двух половых хромосом , а также митохондриальный геном (внизу слева).

Геномика нашла применение во многих областях, включая медицину , биотехнологию , антропологию и другие социальные науки . [44]

Геномная медицина

Геномные технологии следующего поколения позволяют врачам и биомедицинским исследователям радикально увеличить объем геномных данных, собираемых на больших выборках. [87] В сочетании с новыми информационными подходами, которые интегрируют многие виды данных с геномными данными в исследованиях заболеваний, это позволяет исследователям лучше понять генетические основы реакции на лекарственные препараты и заболевания. [88] [89]

Ранние попытки применить геном в медицине включали усилия команды Стэнфорда во главе с Юаном Эшли , который разработал первые инструменты для медицинской интерпретации генома человека. [90] [91] [92] Исследовательская программа Genomes2People в больнице Brigham and Women's Hospital , Институте Брода и Гарвардской медицинской школе была создана в 2012 году для проведения эмпирических исследований по переводу геномики в здравоохранение. Больница Brigham and Women's Hospital открыла клинику профилактической геномики в августе 2019 года, а через месяц за ней последовала больница общего профиля Массачусетса . [93] [94] Исследовательская программа All of Us направлена ​​на сбор данных о последовательности генома у 1 миллиона участников, чтобы стать важнейшим компонентом исследовательской платформы точной медицины [95] , а инициатива UK Biobank изучила более 500 000 человек с помощью глубоких геномных и фенотипических данных. [96]

Синтетическая биология и биоинженерия

Рост геномных знаний позволил использовать все более сложные приложения синтетической биологии . [97] В 2010 году исследователи из Института Дж. Крейга Вентера объявили о создании частично синтетического вида бактерий , Mycoplasma laboratorium , полученного из генома Mycoplasma genitalium . [98]

Геномика популяций и сохранения

Популяционная геномика развилась как популярная область исследований, где методы геномного секвенирования используются для проведения крупномасштабных сравнений последовательностей ДНК среди популяций - за пределами генетических маркеров, таких как продукты ПЦР короткого радиуса действия или микросателлиты, традиционно используемые в популяционной генетике . Популяционная геномика изучает эффекты на уровне генома , чтобы улучшить наше понимание микроэволюции , чтобы мы могли узнать филогенетическую историю и демографию популяции. [99] Методы популяционной геномики используются во многих различных областях, включая эволюционную биологию , экологию , биогеографию , биологию сохранения и управление рыболовством . Аналогичным образом ландшафтная геномика развилась из ландшафтной генетики , чтобы использовать геномные методы для выявления связей между моделями экологической и генетической изменчивости.

Специалисты по охране природы могут использовать информацию, собранную с помощью геномного секвенирования, чтобы лучше оценить генетические факторы, имеющие ключевое значение для сохранения видов, такие как генетическое разнообразие популяции или является ли особь гетерозиготной по рецессивному наследственному генетическому заболеванию. [100] Используя геномные данные для оценки эффектов эволюционных процессов и выявления закономерностей в изменчивости в пределах данной популяции, специалисты по охране природы могут разрабатывать планы по оказанию помощи данному виду, не оставляя неизвестными столько же переменных, сколько те, которые не учитываются стандартными генетическими подходами . [101]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Франклин RE, Гослинг RG (апрель 1953). «Молекулярная конфигурация в тимонуклеате натрия». Nature . 171 (4356): 740–1. Bibcode :1953Natur.171..740F. doi :10.1038/171740a0. PMID  13054694. S2CID  4268222.
  2. ^ Satzinger H (март 2008 г.). «Теодор и Марчелла Бовери: хромосомы и цитоплазма в наследственности и развитии». Nature Reviews. Genetics . 9 (3): 231–238. doi :10.1038/nrg2311. PMID  18268510. S2CID  15829893.
  3. ^ Cremer T, Cremer C (2006). «Взлет, падение и возрождение хромосомных территорий: историческая перспектива. Часть I. Возвышение хромосомных территорий». Европейский журнал гистохимии . 50 (3): 161–176. PMID  16920639.
  4. ^ Росси, М. Дж.; Кунтала, П. К.; Лай, В. К. М.; Ямада, Н.; Баджатия, Н.; Миттал, К.; Кузу, Г.; Боклунд, К.; Фаррелл, Н. П.; Бланда, ТР.; Майроз, Дж. Д.; Бастинг, А. В.; Мистретта, К. С.; Рокко, Д. Д.; Перкинсон, ЭС; Келлог, Г. Д.; Махони, С.; Пью, Б. Ф. (март 2021 г.). «Архитектура белка высокого разрешения генома почкующихся дрожжей». Nature . 592 (7853): 309–314. Bibcode :2021Natur.592..309R. doi :10.1038/s41586-021-03314-8. PMC 8035251 . PMID  33692541. 
  5. ^ "Определения ВОЗ по генетике и геномике". Всемирная организация здравоохранения. Архивировано из оригинала 30 июня 2004 г.
  6. ^ Концепции генетики (10-е изд.). Сан-Франциско: Pearson Education. 2012. ISBN 978-0-321-72412-0.
  7. ^ Culver KW, Labow MA (8 ноября 2002 г.). "Геномика" . В Robinson R (ред.). Генетика . Научная библиотека Macmillan. Справочник Macmillan USA. ISBN 978-0-02-865606-9.
  8. ^ Kadakkuzha BM, Puthanveettil SV (июль 2013 г.). «Геномика и протеомика в решении проблем сложности мозга». Molecular BioSystems . 9 (7): 1807–1821. doi :10.1039/C3MB25391K. PMC 6425491 . PMID  23615871. 
  9. ^ abcdefghi Певснер Дж (2009). Биоинформатика и функциональная геномика (2-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли-Блэквелл. ISBN 978-0-470-08585-1.
  10. ^ Liddell HG, Scott R (2013). Греко-английский лексикон среднего уровня . Martino Fine Books. ISBN 978-1-61427-397-4.
  11. ^ "Genome, n". Oxford English Dictionary (Третье изд.). Oxford University Press. 2008. Получено 01.12.2012 .(требуется подписка)
  12. ^ Ядав СП (декабрь 2007 г.). «Целостность суффикса -омика, -оме и слово ом». Журнал биомолекулярных технологий . 18 (5): 277. PMC 2392988. PMID  18166670 . 
  13. ^ O'Brien SJ (июнь 2022 г.). «Десятилетие GigaScience: взгляд на генетику сохранения». GigaScience . 11 . doi :10.1093/gigascience/giac055. PMC 9197679 . PMID  35701371. 
  14. ^ Ankeny RA (июнь 2003 г.). «Секвенирование генома от нематоды до человека: изменение методов, изменение науки». Endeavour . 27 (2): 87–92. doi :10.1016/S0160-9327(03)00061-9. PMID  12798815.
  15. ^ Холли Р. В., Эверетт Г. А., Мэдисон Дж. Т., Замир А. (май 1965 г.). «Последовательности нуклеотидов в рибонуклеиновой кислоте дрожжевого аланинового переноса». Журнал биологической химии . 240 (5): 2122–2128. doi : 10.1016/S0021-9258(18)97435-1 . PMID  14299636.
  16. ^ Холли Р. В., Апгар Дж., Эверетт ГА., Мэдисон Дж. Т., Маркизи М., Меррилл Ш. Х. и др. (март 1965 г.). «Структура рибонуклеиновой кислоты». Science . 147 (3664): 1462–1465. Bibcode :1965Sci...147.1462H. doi :10.1126/science.147.3664.1462. PMID  14263761. S2CID  40989800.
  17. ^ Nirenberg M, Leder P, Bernfield M, Brimacombe R, Trupin J, Rottman F, O'Neal C (май 1965). «Кодовые слова РНК и синтез белка, VII. Об общей природе кода РНК». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 53 (5): 1161–1168. Bibcode :1965PNAS...53.1161N. doi : 10.1073/pnas.53.5.1161 . PMC 301388 . PMID  5330357. 
  18. ^ Min Jou W, Haegeman G, Ysebaert M, Fiers W (май 1972). "Нуклеотидная последовательность гена, кодирующего белок оболочки бактериофага MS2". Nature . 237 (5350): 82–88. Bibcode :1972Natur.237...82J. doi :10.1038/237082a0. PMID  4555447. S2CID  4153893.
  19. ^ Fiers W, Contreras R, Duerinck F, Haegeman G, Iserentant D, Merregaert J, et al. (апрель 1976 г.). «Полная нуклеотидная последовательность РНК бактериофага MS2: первичная и вторичная структура гена репликазы». Nature . 260 (5551): 500–507. Bibcode :1976Natur.260..500F. doi :10.1038/260500a0. PMID  1264203. S2CID  4289674.
  20. ^ Фирс В., Контрерас Р., Хагеманн Г., Рогирс Р., Ван де Вурде А., Ван Хеверсвин Х. и др. (май 1978 г.). «Полная нуклеотидная последовательность ДНК SV40». Природа . 273 (5658): 113–120. Бибкод : 1978Natur.273..113F. дои : 10.1038/273113a0. PMID  205802. S2CID  1634424.
  21. ^ Тамарин Р.Х. (2004). Основы генетики (7-е изд.). Лондон: МакГроу Хилл. ISBN 978-0-07-124320-9.
  22. ^ Sanger F (1980). "Нобелевская лекция: Определение нуклеотидных последовательностей в ДНК" (PDF) . Nobelprize.org . Получено 2010-10-18 .
  23. ^ ab Sanger F, Air GM, Barrell BG, Brown NL, Coulson AR, Fiddes CA и др. (февраль 1977 г.). "Нуклеотидная последовательность ДНК бактериофага phi X174". Nature . 265 (5596): 687–695. Bibcode :1977Natur.265..687S. doi :10.1038/265687a0. PMID  870828. S2CID  4206886.
  24. ^ Kaiser O, Bartels D, Bekel T, Goesmann A, Kespohl S, Pühler A, Meyer F (декабрь 2003 г.). «Полногеномное дробовое секвенирование под руководством биоинформатических конвейеров — оптимизированный подход для устоявшейся методики». Журнал биотехнологии . 106 (2–3): 121–133. doi :10.1016/j.jbiotec.2003.08.008. PMID  14651855.
  25. ^ Sanger F, Nicklen S, Coulson AR (декабрь 1977 г.). «Секвенирование ДНК с ингибиторами обрыва цепи». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 74 (12): 5463–5467. Bibcode :1977PNAS...74.5463S. doi : 10.1073/pnas.74.12.5463 . PMC 431765 . PMID  271968. 
  26. ^ Maxam AM, Gilbert W (февраль 1977). «Новый метод секвенирования ДНК». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 74 (2): 560–564. Bibcode :1977PNAS...74..560M. doi : 10.1073/pnas.74.2.560 . PMC 392330 . PMID  265521. 
  27. ^ ab Darden L, Tabery J (2010). «Молекулярная биология». В Zalta EN (ред.). Стэнфордская энциклопедия философии (ред. осень 2010 г.).
  28. ^ Anderson S, Bankier AT, Barrell BG, de Bruijn MH, Coulson AR, Drouin J, et al. (апрель 1981 г.). «Последовательность и организация митохондриального генома человека». Nature . 290 (5806): 457–465. Bibcode :1981Natur.290..457A. doi :10.1038/290457a0. PMID  7219534. S2CID  4355527.(требуется подписка)
  29. ^ Shinozaki K, Ohme M, Tanaka M, Wakasugi T, Hayashida N, Matsubayashi T и др. (сентябрь 1986 г.). «Полная нуклеотидная последовательность генома хлоропласта табака: организация и экспрессия генов». The EMBO Journal . 5 (9): 2043–2049. doi :10.1002/j.1460-2075.1986.tb04464.x. PMC 1167080. PMID  16453699 . 
  30. ^ Ohyama K, Fukuzawa H, Kohchi T, Shirai H, Sano T, Sano S и др. (1986). «Организация генов хлоропластов, выведенная из полной последовательности хлоропластной ДНК печеночника Marchantia polymorpha». Nature . 322 (6079): 572–574. Bibcode :1986Natur.322..572O. doi :10.1038/322572a0. S2CID  4311952.
  31. ^ Оливер СГ , ван дер Аарт КДж, Агостони-Карбоне МЛ, Эгл М, Альбергина Л, Александраки Д и др. (Май 1992). «Полная последовательность ДНК хромосомы III дрожжей». Nature . 357 (6373): 38–46. Bibcode : 1992Natur.357...38O. doi : 10.1038/357038a0. PMID  1574125. S2CID  4271784.
  32. ^ 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. S2CID  10423613.
  33. ^ 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  211123134.(требуется подписка)
  34. ^ "Полные геномы: Вирусы". NCBI . 17 ноября 2011 г. Получено 18 ноября 2011 г.
  35. ^ "Статистика проекта "Геном"". Проект "Энтрез Геном" . 7 октября 2011 г. Получено 18 ноября 2011 г.
  36. ^ Циммер С. (29 декабря 2009 г.). «Ученые начинают геномный каталог распространенных на Земле микробов». The New York Times . ISSN  0362-4331 . Получено 21 декабря 2012 г.
  37. ^ Wu D, Hugenholtz P, Mavromatis K, Pukall R, Dalin E, Ivanova NN и др. (декабрь 2009 г.). «Геномная энциклопедия бактерий и архей, основанная на филогении». Nature . 462 (7276): 1056–1060. Bibcode :2009Natur.462.1056W. doi :10.1038/nature08656. PMC 3073058 . PMID  20033048. 
  38. ^ "Число генов человека сокращено". BBC . 20 октября 2004 г. Получено 21 декабря 2012 г.
  39. ^ Yue GH, Lo LC, Zhu ZY, Lin G, Feng F (апрель 2006 г.). «Полная нуклеотидная последовательность митохондриального генома Tetraodon nigroviridis». Последовательность ДНК . 17 (2): 115–121. doi :10.1080/10425170600700378. PMID  17076253. S2CID  21797344.
  40. ↑ Национальный институт исследований генома человека (14 июля 2004 г.). «Собран геном собаки: геном собаки теперь доступен исследовательскому сообществу во всем мире». Genome.gov . Получено 20.01.2012 .
  41. ^ ab McElheny V (2010). Рисование карты жизни: внутри проекта «Геном человека» . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Basic Books. ISBN 978-0-465-04333-0.
  42. ^ Abecasis GR, Auton A, Brooks LD, DePristo MA, Durbin RM, Handsaker RE и др. (ноябрь 2012 г.). «Интегрированная карта генетической изменчивости 1092 человеческих геномов». Nature . 491 (7422): 56–65. Bibcode :2012Natur.491...56T. doi :10.1038/nature11632. PMC 3498066 . PMID  23128226. 
  43. ^ Nielsen R (октябрь 2010 г.). «Геномика: в поисках редких человеческих вариантов». Nature . 467 (7319): 1050–1051. Bibcode :2010Natur.467.1050N. doi : 10.1038/4671050a . PMID  20981085.
  44. ^ ab Barnes B, Dupré J (2008). Геномы и что с ними делать . Чикаго: Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0-226-17295-8.
  45. ^ Eisen JA (июль 2012 г.). «Слова бадомики и сила и опасность оме-мема». GigaScience . 1 (1): 6. doi : 10.1186/2047-217X-1-6 . PMC 3617454 . PMID  23587201. 
  46. ^ Hotz RL (13 августа 2012 г.). «Вот омическая история: ученые обнаружили распространяющийся суффикс». Wall Street Journal . ISSN  0099-9660 . Получено 04.01.2013 .
  47. ^ Scudellari M (1 октября 2011 г.). "Data Deluge". The Scientist . Получено 2013-01-04 .
  48. ^ Chaston J, Douglas AE (август 2012 г.). «Максимальное использование «омик» для исследования симбиоза». The Biological Bulletin . 223 (1): 21–29. doi :10.1086/BBLv223n1p21. PMC 3491573. PMID  22983030 . 
  49. ^ McCutcheon JP, von Dohlen CD (август 2011 г.). «Взаимозависимая метаболическая мозаика в гнездовом симбиозе мучнистых червецов». Current Biology . 21 (16): 1366–1372. Bibcode : 2011CBio...21.1366M. doi : 10.1016/j.cub.2011.06.051. PMC 3169327. PMID  21835622 . 
  50. ^ ab Baker M (14 сентября 2012 г.). "Настольные секвенаторы отправляются" (Блог) . Блог Nature News . Получено 22.12.2012 .
  51. ^ Quail MA, Smith M, Coupland P, Otto TD, Harris SR, Connor TR и др. (Июль 2012 г.). «Рассказ о трех платформах секвенирования следующего поколения: сравнение секвенаторов Ion Torrent, Pacific Biosciences и Illumina MiSeq». BMC Genomics . 13 : 341. doi : 10.1186/1471-2164-13-341 . PMC 3431227 . PMID  22827831. 
  52. ^ ab Staden R (июнь 1979). «Стратегия секвенирования ДНК с использованием компьютерных программ». Nucleic Acids Research . 6 (7): 2601–2610. doi :10.1093/nar/6.7.2601. PMC 327874. PMID  461197 . 
  53. ^ Андерсон С. (июль 1981 г.). «Дробовик ДНК-секвенирования с использованием клонированных фрагментов, полученных с помощью ДНКазы I». Nucleic Acids Research . 9 (13): 3015–3027. doi :10.1093/nar/9.13.3015. PMC 327328. PMID  6269069 . 
  54. ^ abc Pop M (июль 2009 г.). «Возрождение сборки генома: недавние вычислительные проблемы». Briefings in Bioinformatics . 10 (4): 354–366. doi :10.1093/bib/bbp026. PMC 2691937. PMID  19482960 . 
  55. ^ Sanger F, Coulson AR (май 1975). "Быстрый метод определения последовательностей в ДНК с помощью синтеза с использованием ДНК-полимеразы". Журнал молекулярной биологии . 94 (3): 441–448. doi :10.1016/0022-2836(75)90213-2. PMID  1100841.
  56. ^ Mavromatis K, Land ML, Brettin TS, Quest DJ, Copeland A, Clum A и др. (2012). Liu Z (ред.). «Быстро меняющийся ландшафт технологий секвенирования и их влияние на сборки и аннотацию микробного генома». PLOS ONE . 7 (12): e48837. Bibcode : 2012PLoSO...748837M. doi : 10.1371/journal.pone.0048837 . PMC 3520994. PMID  23251337 . 
  57. ^ Illumina, Inc. (28 февраля 2012 г.). Введение в технологию секвенирования следующего поколения (PDF) . Сан-Диего, Калифорния, США: Illumina, Inc., стр. 12. Архивировано из оригинала (PDF) 2013-04-11 . Получено 2012-12-28 .
  58. ^ Холл Н (май 2007 г.). «Передовые технологии секвенирования и их более широкое влияние на микробиологию». Журнал экспериментальной биологии . 210 (ч. 9): 1518–1525. doi : 10.1242/jeb.001370 . PMID  17449817.
  59. ^ Church GM (январь 2006 г.). «Геномы для всех». Scientific American . 294 (1): 46–54. Bibcode : 2006SciAm.294a..46C. doi : 10.1038/scientificamerican0106-46. PMID  16468433. S2CID  28769137.
  60. ^ ten Bosch JR, Grody WW (ноябрь 2008 г.). «Идти в ногу со следующим поколением: массовое параллельное секвенирование в клинической диагностике». Журнал молекулярной диагностики . 10 (6): 484–492. doi : 10.2353/jmoldx.2008.080027. PMC 2570630. PMID  18832462. 
  61. ^ Tucker T, Marra M, Friedman JM (август 2009 г.). «Массовое параллельное секвенирование: следующее большое событие в генетической медицине». American Journal of Human Genetics . 85 (2): 142–154. doi :10.1016/j.ajhg.2009.06.022. PMC 2725244. PMID  19679224 . 
  62. ^ US 20050100900, Kawashima EH, Farinelli L, Mayer P, «Метод амплификации нуклеиновых кислот», опубликовано 12 мая 2005 г., выдано 26 июля 2011 г., передано Solexa Ltd Great Britain. 
  63. ^ Mardis ER (2008). "Методы секвенирования ДНК следующего поколения" (PDF) . Annual Review of Genomics and Human Genetics . 9 : 387–402. doi :10.1146/annurev.genom.9.081307.164359. PMID  18576944. Архивировано из оригинала (PDF) 2013-05-18 . Получено 2013-01-04 .
  64. ^ Дэвис К (2011). «Powering Preventative Medicine». Bio-IT World (сентябрь–октябрь). Архивировано из оригинала 2016-06-06 . Получено 2014-12-17 .
  65. ^ "Главная". PacBio .
  66. ^ "главная". Oxford Nanopore Technologies .
  67. ^ Chain PS, Grafham DV, Fulton RS, Fitzgerald MG, Hostetler J, Muzny D и др. (октябрь 2009 г.). «Геномика. Стандарты геномных проектов в новую эру секвенирования». Science . 326 (5950): 236–237. Bibcode :2009Sci...326..236C. doi :10.1126/science.1180614. PMC 3854948 . PMID  19815760. 
  68. ^ Stein L (июль 2001 г.). «Аннотация генома: от последовательности к биологии». Nature Reviews. Genetics . 2 (7): 493–503. doi :10.1038/35080529. PMID  11433356. S2CID  12044602.
  69. ^ Brent MR (январь 2008 г.). «Устойчивый прогресс и недавние прорывы в точности автоматизированной аннотации генома» (PDF) . Nature Reviews. Genetics . 9 (1): 62–73. doi :10.1038/nrg2220. PMID  18087260. S2CID  20412451. Архивировано из оригинала (PDF) 29-05-2013 . Получено 04-01-2013 .
  70. ^ Flicek P, Ahmed I, Amode MR, Barrell D, Beal K, Brent S и др. (январь 2013 г.). "Ensembl 2013". Nucleic Acids Research . 41 (выпуск базы данных): D48–D55. doi :10.1093/nar/gks1236. PMC 3531136. PMID  23203987 . 
  71. ^ Keith JM (2008). Keith JM (ред.). Биоинформатика . Методы в молекулярной биологии. Т. 453. стр. v–vi. doi :10.1007/978-1-60327-429-6. ISBN 978-1-60327-428-9. PMID  18720577.
  72. ^ Marsden RL, Lewis TA, Orengo CA (март 2007 г.). «К всеобъемлющему структурному охвату завершенных геномов: точка зрения структурной геномики». BMC Bioinformatics . 8 : 86. doi : 10.1186/1471-2105-8-86 . PMC 1829165. PMID  17349043 . 
  73. ^ Бреннер SE, Левитт M (январь 2000). «Ожидания от структурной геномики». Protein Science . 9 (1): 197–200. doi :10.1110/ps.9.1.197. PMC 2144435 . PMID  10739263. 
  74. ^ Бреннер SE (октябрь 2001 г.). «Экскурсия по структурной геномике». Nature Reviews. Genetics . 2 (10): 801–809. doi :10.1038/35093574. PMID  11584296. S2CID  5656447.
  75. ^ ab Francis RC (2011). Эпигенетика: высшая тайна наследования . Нью-Йорк: WW Norton. ISBN 978-0-393-07005-7.
  76. ^ Гальего, Л. Д.; Шнайдер, М.; Миттал, К.; Романуска, Анете; Гудино Каррильо, Р. М.; Шуберт, Т.; Пью, Б. Ф.; Колер, А. (март 2020 г.). «Фазовое разделение направляет убиквитинирование нуклеосом ген-тело». Nature . 579 (7800): 592–597. Bibcode :2020Natur.579..592G. doi :10.1038/s41586-020-2097-z. PMC 7481934 . PMID  32214243. 
  77. ^ Сэмс, К. Л.; Мукай, К.; Маркс, БА; Миттал, К.; Деметер, EA; Нелиссен, С.; Гренье, Дж. К.; Тейт, А. Е.; Ахмед, Ф.; Кунрод, СА (октябрь 2022 г.). «Задержка полового созревания, аномалии гонадотропина и субфертильность у самцов мышей с двойным нокаутом Padi2/Padi4». Reprod Biol Endocrinol . 20 (1): 150. doi : 10.1186/s12958-022-01018-w . PMC 9555066. PMID  36224627 . 
  78. ^ Laird PW (март 2010 г.). «Принципы и проблемы анализа метилирования ДНК по всему геному». Nature Reviews. Genetics . 11 (3): 191–203. doi :10.1038/nrg2732. PMID  20125086. S2CID  6780101.
  79. ^ Hugenholtz P, Goebel BM, Pace NR (сентябрь 1998 г.). «Влияние культурально-независимых исследований на формирующийся филогенетическое представление о бактериальном разнообразии». Журнал бактериологии . 180 (18): 4765–4774. doi :10.1128 / JB.180.18.4765-4774.1998. PMC 107498. PMID  9733676. 
  80. ^ Eisen JA (март 2007 г.). «Экологическое дробовик-секвенирование: его потенциал и проблемы для изучения скрытого мира микробов». PLOS Biology . 5 (3): e82. doi : 10.1371/journal.pbio.0050082 . PMC 1821061. PMID 17355177  . 
  81. ^ Marco D, ed. (2010). Метагеномика: теория, методы и приложения . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-54-7.
  82. ^ Marco D, ред. (2011). Метагеномика: текущие инновации и будущие тенденции . Caister Academic Press . ISBN 978-1-904455-87-5.
  83. ^ Canchaya C, Proux C, Fournous G, Bruttin A, Brüssow H (июнь 2003 г.). «Профаговая геномика». Microbiology and Molecular Biology Reviews . 67 (2): 238–76, оглавление. doi :10.1128/MMBR.67.2.238-276.2003. PMC 156470. PMID  12794192 . 
  84. ^ McGrath S, van Sinderen D, ред. (2007). Бактериофаг: генетика и молекулярная биология (1-е изд.). Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-14-1.
  85. ^ Fouts DE (ноябрь 2006 г.). «Phage_Finder: автоматизированная идентификация и классификация областей профага в полных последовательностях бактериального генома». Nucleic Acids Research . 34 (20): 5839–5851. doi :10.1093/nar/gkl732. PMC 1635311. PMID  17062630 . 
  86. ^ Herrero A, Flores E, ред. (2008). Цианобактерии: молекулярная биология, геномика и эволюция (1-е изд.). Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-15-8.
  87. ^ Hudson KL (сентябрь 2011 г.). «Геномика, здравоохранение и общество». The New England Journal of Medicine . 365 (11): 1033–1041. doi : 10.1056/NEJMra1010517 . PMID  21916641.
  88. ^ O'Donnell CJ, Nabel EG (декабрь 2011 г.). «Геномика сердечно-сосудистых заболеваний». The New England Journal of Medicine . 365 (22): 2098–2109. doi : 10.1056/NEJMra1105239 . PMID  22129254.
  89. ^ Lu YF, Goldstein DB, Angrist M, Cavalleri G (июль 2014 г.). «Персонализированная медицина и генетическое разнообразие человека». Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine . 4 (9): a008581. doi :10.1101/cshperspect.a008581. PMC 4143101. PMID 25059740  . 
  90. ^ Ashley EA, Butte AJ, Wheeler MT, Chen R, Klein TE, Dewey FE и др. (май 2010 г.). «Клиническая оценка с включением персонального генома». Lancet . 375 (9725): 1525–1535. doi :10.1016/S0140-6736(10)60452-7. PMC 2937184 . PMID  20435227. 
  91. ^ Dewey FE, Chen R, Cordero SP, Ormond KE, Caleshu C, Karczewski KJ и др. (сентябрь 2011 г.). «Фазообразный генетический риск по всему геному в семейном квартете с использованием основной референтной последовательности аллеля». PLOS Genetics . 7 (9): e1002280. doi : 10.1371/journal.pgen.1002280 . PMC 3174201 . PMID  21935354. 
  92. ^ Dewey FE, Grove ME, Pan C, Goldstein BA, Bernstein JA, Chaib H и др. (март 2014 г.). «Клиническая интерпретация и последствия секвенирования всего генома». JAMA . 311 (10): 1035–1045. doi :10.1001/jama.2014.1717. PMC 4119063 . PMID  24618965. 
  93. ^ Роббинс Р. (16 августа 2019 г.). «Ведущие медицинские центры США открывают клиники секвенирования ДНК для здоровых (и часто богатых) клиентов». STAT News .
  94. ^ «Две бостонские системы здравоохранения выходят на растущий рынок прямого секвенирования генов потребителям, открывая клиники профилактической геномики, но могут ли пациенты позволить себе эту услугу?». Dark Daily . The Dark Intelligence Group. 3 января 2020 г.
  95. ^ "Геномные центры, финансируемые NIH, ускоряют открытия в области точной медицины". Национальные институты здравоохранения: исследовательская программа "Все мы" . Национальные институты здравоохранения. 25 сентября 2018 г.
  96. ^ Байкрофт, Клэр; Фримен, Колин; Петкова, Десислава; Бэнд, Гэвин; Эллиотт, Ллойд Т.; Шарп, Кевин; Мотьер, Аллан; Вукчевич, Дамьян; Делано, Оливье; О'Коннелл, Джаред; Кортес, Адриан; Уэлш, Саманта; Янг, Алан; Эффингем, Марк; МакВин, Джил (октябрь 2018 г.). «Ресурс биобанка Великобритании с глубоким фенотипированием и геномными данными». Nature . 562 (7726): 203–209. doi :10.1038/s41586-018-0579-z. ISSN  1476-4687. PMC 6786975 . PMID  30305743. 
  97. ^ Church GM, Regis E (2012). Регенезис: как синтетическая биология переизобретет природу и нас самих . Нью-Йорк: Basic Books. ISBN 978-0-465-02175-8.
  98. ^ Бейкер М. (май 2011 г.). «Синтетические геномы: следующий шаг для синтетического генома». Nature . 473 (7347): 403, 405–403, 408. Bibcode :2011Natur.473..403B. doi : 10.1038/473403a . PMID  21593873. S2CID  205064528.
  99. ^ Luikart G, England PR, Tallmon D, Jordan S, Taberlet P (декабрь 2003 г.). «Сила и перспективы популяционной геномики: от генотипирования к геномному типированию». Nature Reviews. Genetics . 4 (12): 981–94. doi :10.1038/nrg1226. PMID  14631358. S2CID  8516357.
  100. ^ Frankham R (1 сентября 2010 г.). «Проблемы и возможности генетических подходов к биологической консервации». Biological Conservation . 143 (9): 1922–1923. Bibcode : 2010BCons.143.1919F. doi : 10.1016/j.biocon.2010.05.011.
  101. ^ Allendorf FW, Hohenlohe PA, Luikart G (октябрь 2010 г.). «Геномика и будущее генетики сохранения». Nature Reviews. Genetics . 11 (10): 697–709. doi :10.1038/nrg2844. PMID  20847747. S2CID  10811958.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки