基因组测序解释生物学领域的奥秘

2012-09-19 11:19 · pobee

基因组测序解释生物学领域的奥秘:地球上跑动的寄生虫;棕色眼睛的女孩;形状改变者;疯狂的病毒;一个极端的杂草。这些研究都是基于基因组测序从DNA水平上解释一些生物学现象。

血液涂片上间日疟原虫

血液涂片上间日疟原虫

随着研究人员测序、绘制图谱和解码物种基因组,他们获得了一些关于生物学方面的知识。

地球上跑动的寄生虫
种类:间日疟原虫
基因组大小:约2.7亿个碱基对

美国凯斯西储大学和克利夫兰诊所勒纳研究所的研究人员称,间日疟原虫是一类疟原虫,在全球范围内共有等位基因。研究人员测序的寄生虫分别来自马达加斯加、柬埔寨、萨尔瓦多以及南美猴子,他们发现关于大量基因共有的证据,从而引起人们关注这种寄生虫可将耐药基因迅速蔓延全球。间日疟原虫之所以擅长传播,是因为它们可潜伏在病人肝脏中长达数月,并随着寄主迁移至新地区而重新苏醒。

E. Chan et al., “Whole genome sequencing of field isolates provides robust characterization of genetic diversity in Plasmodium vivax,” PLOS Neglected Tropical Diseases, 6: e1811, 2012.

棕色眼睛的女孩
种类:杰尼索娃古人类(Denisova hominins
基因组大小:30亿个碱基对

研究人员利用新技术对远古洞穴女孩的指骨基因组测序30多次,用于测序的扩增对象不是单链DNA,而不是双链DNA。绘制的全基因组图谱为研究人员提供了更细致的观察——远古女孩具有棕色的眼睛和头发,以及黑色的肤色。这个女孩是尼安德特人,生活在约8万年前的西伯利亚洞穴。

M. Meyer et al., “A high-coverage genome sequence from an archaic Denisovan individual,” Science, doi: 10.1126/science.1224344, 2012.

形状改变者
种类:白色念珠菌
基因组大小:2.7亿个碱基对

白色念珠菌是常见真菌,会引起对人类的酵母菌感染以及其它的随机性感染。它能由单细胞出芽的酵母转变成丝状体,后者是感染发生的关键。对面包、啤酒制造所需的的无害酵母和白色念珠菌的基因组进行比较,加拿大多伦多大学的研究人员从基因层面发现其线状生长的策略,以及生长开关的精确调控机制。此外,Flo8和Mss11两个分子可作为新药物治疗白色念珠菌感染的靶向目标。

O. Ryan et al., “Global gene deletion analysis exploring yeast filamentous growth,” Science, 337: 1353-56, 2012.

疯狂的病毒
种类:狂犬病毒
基因组大小:1.2万个碱基对

狂犬病毒是单链反义RNA病毒,在世界各地引起动物和人类患上狂犬病。疫苗是对付这一常见致命病毒的有效手段,不过,人们很少知道这种病毒的突变体能破坏疫苗的保护作用。英国萨里郡野生动物人畜共患病媒介传播疾病研究小组测序了坦桑尼亚非洲果子狸身上发现的遗传背景差异性最大的狂犬病毒,这一基因组新信息让研究人员对狂犬病毒的研究更近一步。

D. Marston et al., “Complete genome sequence of Ikoma lyssavirus,” Journal of Virology, doi:10.1128/JVI.01628-1, 2012.

一个极端的杂草
种类:Thellungiella salsuginea
基因组大小:2.337亿个碱基对

Thellungiella salsuginea杂草能生活在盐度高、干燥、寒冷和低氧的土壤中,而它的亲近物种,作为模式生物的拟南芥,生长在较为温和的环境中。

中国北京的国家植物基因研究中心的研究人员测序了 T salsuginea 基因组,并将其与拟南芥基因组比较后发现一些基因让T salsuginea具有较强的植物抵抗性。此外,研究人员还发现这两个亲缘物种在7百万和1. 2千万年前趋异进化,T salsuginea含有较多的基因负责叶蜡合成,激素信号传导以及渗透压的调控。

H. Wu et al., “Insights into salt tolerance from the genome of Thellungiella salsuginea,” Proceedings of the National Academy of Science, 109: 12219-24, 2012.