Fonksiyonel ve Karşılaştırmalı Genomik
Bir genom dizilendikten sonra daha zor sorular ortaya çıkmaktadır: hangi bölgeler fonksiyoneldir, ne iş yapmaktadırlar ve genomu diğer türlerin genomlarıyla karşılaştırarak neler öğrenilebilir?
Tanım
Fonksiyonel genomik, genlere ve diğer genomik elementlere genom çapında biyolojik roller atamayı amaçlarken, karşılaştırmalı genomik farklı türlerin genomlarını hizalayarak ve karşılaştırarak fonksiyonu ve evrimsel tarihi çıkarmaktadır.
Kapsam
Bu konu, genleri ve düzenleyici elementleri tanımlamak için genomların anotasyonunu, transkriptomik aracılığıyla yüksek verimli ekspresyon çalışmalarını, nakavtlar ve taramalar yoluyla gen fonksiyonunun sistematik olarak atanmasını, korunmuş ve farklılaşmış bölgeleri tespit etmek için türler arası genomların hizalanmasını ve karşılaştırılmasını, ortolog ve paralogların çıkarımını ve bu bilgiyi düzenleyen genom tarayıcılarını ve veritabanlarını kapsamaktadır. Genom dizisinin yorumlanmasını ele almaktadır; bu dizinin belirlenmesi bitişik konuda ele alınmaktadır.
Temel sorular
- Ham bir genom dizisinde genler ve düzenleyici elementler nasıl tanımlanır ve anote edilir?
- Koşullar arasında ekspresyonu ölçmek, genlerin ne yaptığını nasıl ortaya koyar?
- Türler arası dizi korunumu, fonksiyonel öneme nasıl işaret eder?
- Ortologlar ve paraloglar nasıl ayırt edilir ve bu neden önemlidir?
Anahtar kavramlar
- Genlerin ve düzenleyici elementlerin genom anotasyonu
- Transkriptomik ve ekspresyon profillemesi
- Fonksiyonel taramalar ve gen nakavtları
- Türler arası dizi hizalaması ve korunumu
- Ortologlar, paraloglar ve genom tarayıcıları
Mekanizmalar
Anotasyon, açık okuma çerçeveleri ve ekleme bölgeleri gibi dizi sinyallerini eksprese edilmiş transkriptlerden elde edilen kanıtlarla birleştirmektedir; karşılaştırmalı analiz genomları hizalayarak, nötr evrimin izin vereceğinden daha fazla korunmuş dizilerin muhtemelen fonksiyonel olarak öne çıkmasını sağlamaktadır, gen duplikasyonları ve kayıpları ise soy hattına özgü yenilikleri izlemektedir.
Klinik önem
Fonksiyonel ve karşılaştırmalı genomik, aday hastalık genlerini önceliklendirmekte, varyantların olası etkisini korunma durumlarına göre yorumlamakta, model organizma seçimini yönlendirmekte ve klinisyenlerin ve araştırmacıların hasta genomlarını anlamlandırmak için kullandıkları anotasyonları ve tarayıcıları sağlamaktadır.
Tarihçe
1990'ların sonlarından itibaren genom dizileri biriktikçe, odak dizilemeden yorumlamaya kaymıştır: büyük konsorsiyumlar fonksiyonel elementleri anote etmiş, model organizma karşılaştırmaları derin korunmayı ortaya çıkarmış ve 2002'de başlatılan UCSC tarayıcısı gibi halka açık genom tarayıcıları genom çapında anotasyonu geniş çapta erişilebilir hale getirmiştir.
Öne çıkan isimler
- David Haussler
- Eric Lander
- Michael Ashburner
İlgili konular
Temel eserler
- kent2002
- brown2018
Sıkça sorulan sorular
- Fonksiyonel ve karşılaştırmalı genomik arasındaki fark nedir?
- Fonksiyonel genomik, genellikle ekspresyonu ölçen veya genleri bozmanın etkisini inceleyen deneyler aracılığıyla genomik elementlerin ne yaptığını sorarken, karşılaştırmalı genomik farklı türlerin genomlarını karşılaştırarak fonksiyonu ve evrimsel tarihi çıkarmaktadır.
- Dizi korunumu neden fonksiyonu düşündürür?
- Önemli bir fonksiyonu yerine getiren bölgeler, uzun evrimsel zaman boyunca doğal seçilim tarafından korunma eğilimindedir, bu nedenle uzaktan akraba türler arasında benzer kalan dizilerin mutasyona uğramakta serbest olmaktan ziyade fonksiyonel olarak kısıtlanmış olması muhtemeldir.