कार्यात्मक जीनोमिक्स और पाथवे विश्लेषण

कार्यात्मक जीनोमिक्स यह नहीं पूछता कि जीनोम में क्या लिखा है, बल्कि यह पूछता है कि वे अनुक्रम क्या करते हैं — जीन, नियामक तत्व और उनके उत्पाद कोशिकीय और जीव के कार्य में कैसे योगदान करते हैं। पाथवे विश्लेषण व्याख्यात्मक परत है जो जीन या वेरिएंट की सूचियों को ज्ञात जैविक पाथवे, ऑन्टोलॉजी और नेटवर्क के संदर्भ में रखता है, जिससे कच्चे जीनोमिक निष्कर्षों को परीक्षण योग्य जैविक परिकल्पनाओं में बदल दिया जाता है।

Definition

कार्यात्मक जीनोमिक्स जीन और जीनोम फ़ंक्शन का अध्ययन है — ट्रांसक्रिप्ट, प्रोटीन और नियामक तत्वों की गतिविधियां और अंतःक्रियाएं — जीनोम पैमाने पर, जबकि पाथवे विश्लेषण कम्प्यूटेशनल विधियों का एक समूह है जो क्यूरेटेड जैविक पाथवे, ऑन्टोलॉजी और आणविक नेटवर्क के संदर्भ में जीनोमिक परिणामों की व्याख्या करता है।

Scope

यह क्षेत्र पाठक को उन विषयों से परिचित कराता है जो जीनोमिक डेटा की जैविक रूप से व्याख्या करते हैं: वेरिएंट के कार्यात्मक परिणामों का एनोटेशन करना, यह परीक्षण करना कि क्या जीन सेट परिभाषित पाथवे में समृद्ध हैं, नियंत्रित शब्दावली और क्यूरेटेड डेटाबेस के माध्यम से जीन फ़ंक्शन को व्यवस्थित करना, जीन और प्रोटीन को परस्पर क्रिया करने वाले नेटवर्क के रूप में मॉडल करना, और ऑर्थोलॉजी द्वारा प्रजातियों में फ़ंक्शन का अनुमान लगाना। यह एक संदर्भ और शैक्षिक अवलोकन है, न कि कोई प्रोटोकॉल या नैदानिक ​​मार्गदर्शन।

Sub-topics

• तुलनात्मक जीनोमिक्स और ऑर्थोलॉग अनुमान
• जीनोमिक वेरिएंट का कार्यात्मक एनोटेशन
• जीन ऑन्कोलॉजी और जैविक डेटाबेस
• पाथवे एनरिचमेंट और नेटवर्क विश्लेषण
• सिस्टम जीनोमिक्स और नेटवर्क बायोलॉजी

Core questions

• एक दिया गया जीन, वेरिएंट, या जीनोमिक तत्व कौन सा जैविक कार्य करता है?
• जब कोई अध्ययन जीनों की एक सूची देता है, तो कौन से पाथवे या जैविक प्रक्रियाएं अति-प्रतिनिधित्वित होती हैं?
• जीन फ़ंक्शन को एक सुसंगत, मशीन-पठनीय शब्दावली में कैसे वर्णित किया जा सकता है?
• जीन और प्रोटीन अलग-थलग रहने के बजाय सिस्टम के रूप में कैसे परस्पर क्रिया करते हैं?
• एक जीव में स्थापित फ़ंक्शन को विकासवादी संबंध द्वारा दूसरे में कैसे स्थानांतरित किया जा सकता है?

Key concepts

• जीनोटाइप-से-फेनोटाइप व्याख्या
• कार्यात्मक एनोटेशन
• जीन सेट संवर्धन और अति-प्रतिनिधित्व
• नियंत्रित शब्दावली और ऑन्टोलॉजी
• जैविक पाथवे और प्रतिक्रिया नेटवर्क
• आणविक अंतःक्रिया नेटवर्क
• ऑर्थोलॉजी और फ़ंक्शन का विकासवादी संरक्षण

Mechanisms

कार्यात्मक व्याख्या कई परतों को जोड़ती है। अनुक्रम-स्तर का एनोटेशन एक वेरिएंट के आणविक परिणाम की भविष्यवाणी करता है, उदाहरण के लिए क्या यह एक प्रोटीन-कोडिंग अनुक्रम या एक नियामक क्षेत्र को बदलता है, जो बड़े संघों द्वारा उत्पादित जीनोम-व्यापी कार्यात्मक तत्व कैटलॉग जैसे संसाधनों पर आधारित होता है। जीन-स्तर की व्याख्या कई जीनों को पाथवे में एकत्रित करती है और यह परीक्षण करती है कि क्या कोई परिणाम विशेष जैविक प्रक्रियाओं में केंद्रित है, या तो चयनित सूची में अति-प्रतिनिधित्व द्वारा या पूरी तरह से रैंक की गई जीन सूची में संवर्धन द्वारा। जीन ऑन्टोलॉजी जैसी नियंत्रित शब्दावली साझा शब्द प्रदान करती है जो इन परीक्षणों को प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य बनाती है, और क्यूरेटेड पाथवे डेटाबेस प्रतिक्रिया और प्रक्रिया मानचित्रों की आपूर्ति करते हैं। अंत में, नेटवर्क और तुलनात्मक दृष्टिकोण जीनों के बीच संबंधों को मॉडल करते हैं — भौतिक अंतःक्रियाएं, कार्यात्मक संघ, और प्रजातियों में ऑर्थोलॉगस संबंध — ताकि फ़ंक्शन को प्रसारित किया जा सके और रोग तंत्र को जुड़े हुए सिस्टम के विक्षोभ के रूप में समझा जा सके।

Clinical relevance

कार्यात्मक जीनोमिक्स और पाथवे विश्लेषण इस बात को रेखांकित करते हैं कि अनुसंधान और अनुवाद संबंधी सेटिंग्स में जीनोमिक निष्कर्षों की व्याख्या कैसे की जाती है: उम्मीदवार वेरिएंट को प्राथमिकता देना, यह समझाना कि क्यों अविनियमित जीनों का एक सेट एक विशेष जैविक प्रक्रिया की ओर इशारा करता है, और रोग को एक नेटवर्क घटना के रूप में तैयार करना। यह क्षेत्र बताता है कि जीनोमिक डेटा से जैविक अर्थ कैसे निकाला जाता है और इसे संदर्भ अभिविन्यास के रूप में अभिप्रेत किया गया है, न कि व्यक्तिगत निदान या उपचार निर्णयों के आधार के रूप में।

History

कार्यात्मक जीनोमिक्स 1990 के दशक के अंत और 2000 के दशक के जीनोम-अनुक्रमण युग से विकसित हुआ, जब पूर्ण जीनोम अनुक्रमों ने एक साथ हजारों जीनों की व्याख्या करने की आवश्यकता पैदा की। जीन ऑन्टोलॉजी (2000) ने जीन फ़ंक्शन के लिए एक एकीकृत शब्दावली पेश की, KEGG (2000) ने पाथवे ज्ञान को व्यवस्थित किया, और जीन सेट संवर्धन विश्लेषण (2005) ने पूरे अभिव्यक्ति प्रोफाइल को पढ़ने के लिए एक सांख्यिकीय ढांचा प्रदान किया। ENCODE (2012) जैसे कार्यात्मक तत्वों के बड़े कैटलॉग ने गैर-कोडिंग क्षेत्रों तक व्याख्या का विस्तार किया, और नेटवर्क मेडिसिन (2011) ने रोग को परेशान आणविक नेटवर्क के परिणाम के रूप में फिर से परिभाषित किया।

Key figures

• Michael Ashburner
• Minoru Kanehisa
• Aravind Subramanian
• Albert-László Barabási

Seminal works

• ashburner-2000
• kanehisa-2000
• subramanian-2005
• encode-2012

Frequently asked questions

कार्यात्मक जीनोमिक्स संरचनात्मक जीनोमिक्स या अनुक्रमण से कैसे भिन्न है?

अनुक्रमण और संरचनात्मक जीनोमिक्स यह निर्धारित करते हैं कि जीनोम में क्या है और यह कैसे व्यवस्थित है; कार्यात्मक जीनोमिक्स पूछता है कि वे अनुक्रम क्या करते हैं — जीन, नियामक तत्वों और उनके उत्पादों की गतिविधियां और अंतःक्रियाएं जीनोम पैमाने पर।

पाथवे विश्लेषण का उपयोग किस लिए किया जाता है?

पाथवे विश्लेषण ज्ञात जैविक पाथवे, ऑन्टोलॉजी शब्दों या नेटवर्क के अति-प्रतिनिधित्व का परीक्षण करके जीन या वेरिएंट की सूची या रैंकिंग की व्याख्या करता है, जिससे जीनोमिक परिणाम को जैविक परिकल्पना में बदलने में मदद मिलती है।