رسالت پژوهشکده : تلاش جهت ساماندهی پژوهش های زیست فن آوری پزشکی در راستای اولویت کشور
  • پنج شنبه ۲۵ مرداد ۱۳۹۷
  • الخمیس ٥ ذی حجّه ١٤٣٩
  • Thursday, August 16, 2018
صفحه اصلی اخبار دوره‌های آموزشی تحلیل و گزارش علمی اطلاعات عمومی مراکز تحقیقاتی پیوندها درباره ما تماس با ما  
کد مطلب :   1162 تاریخ انتشار: 
دوشنبه ۲۰ بهمن ۱۳۹۳
- 16:03 تاریخ آخرین ویرایش :
  1393/11/20
بازدید:   205  
 
نقشه های سه بعدی از تا خوردگی ژنوم: فهرستی از 10000 حلقه، شکل جدیدی از مقررات ژنتیکی را آشکار کرد
نقشه های سه بعدی از تا خوردگی ژنوم: فهرستی از 10000 حلقه، شکل جدیدی از مقررات ژنتیکی را آشکار کرد
به عنوان یک دستاورد زیست شناسی سلولی، محققان اولین نقشه سه بعدی ژنوم تا خورده با وضوح بالا را مونتاژ و یک اساس ساختاری برای تنظیم ژن را پیدا کردند. نوعی از اریگامی ژنومی که به ژنوم مشابه اجازه می دهد تا انواع مختلفی از سلول ها را تولید کند.

ارائه این تصویر از ناحیه  Mb1/2  بر روی کرموزوم 20، هشت حوزه را نشان داد که شش عدد از آنها  توسط حلقه هایی بین جایگاه های متصل به CTCF واقع در مرز های دمین محدود شده است. تیم تحقیقاتی حدود 10،000 عدد از این حلقه ها را در ژنوم انسان شناسایی کرده است.

به عنوان یک دستاورد زیست شناسی سلولی، محققان اولین نقشه سه بعدی کل ژنوم تا خورده با وضوح بالا را مونتاژ و یک اساس ساختاری برای تنظیم ژن را پیدا کردند.  نوعی از  اریگامی ژنومی که به ژنوم مشابه اجازه می دهد تا انواع مختلفی از سلول ها را تولید کند. این مقاله بطور آنلاین در CELL منتشر شده است.

هدف اصلی این پروژه پنج ساله (همکاری بین محققان دانشگاه هاروارد، کالج پزشکی Baylor ، دانشگاه Rice  و مرکز گسترش هاروارد و MIT)  شناسایی حلقه های ژنوم انسان بود. حلقه ها زمانی تشکیل می شوند که دو ذره از DNA که در توالی ژنومی دور از هم هستند، در نسخه تا خورده ژنوم که در هسته یک سلول قرار دارد در تماس نزدیک با هم قرار گیرند.

محققان از یک تکنولوژی به نام in situ Hi-C استفاده کردند تا میلیاردها قطعه ای از DNA  را جمع آوری کنند که بعدا برای آنالیز علائم حلقه ها استفاده می شوند. این گروه دریافتند که حلقه ها و سایر الگوهای تا شدن ژنوم، یک بخش اساسی از مقررات ژنتیکی هستند.

Suhas Rao (محقق مرکز معماری ژنوم Baylor) می گوید: ما بیشتر و بیشتر متوجه شدیم که تا شدگی یک مقررات است، شما روشن یا خاموش شدن ژن را می بینید، چیزی که در پشت آن نهفته است ، تغییر در تا شدگی است.

Miriam Huntley (دانشجوی دکترا در دانشکده علوم کاربردی و مهندسی هاروارد (SEAS)) می گوید: نقشه حلقه های ما، هزاران سوئیچ پنهان را آشکار کرد که دانشمندان قبلا در مورد آن چیزی نمی دانستند. دانستن محل این سوئیچ ها در مورد ژن هایی که می توانند سرطان یا بیماری های دیگر را ایجاد کنند بسیار حیاتی است.

Erez Lieberman Aiden (نویسنده ارشد، استادیار ژنتیک در Baylor و استاد علوم کامپیوتر، محاسباتی و ریاضیات در Rice) گفت: این کار پنج سال پیش و مدتی پس از اینکه او و همکارانش در مرکز گسترش یک مطالعه مقدماتی در معرفی روش Hi-C برای ژنوم های سه بعدی را ارائه کرده بودند، آغاز شد.

Aiden می گوید: مطالعه 2009 اثبات یک اصل بزرگ بود، اما زمانی که ما به نقشه های واقعی نگاه کردیم، نتوانستیم جزئیات را به خوبی نگاه کنیم. این موضوع چند سال وقت ما را گرفت تا به یک قدرت تفکیک در سطح قابل قبولی دست پیدا کنیم. نقشه های جدید به ما اجازه داد تا (برای اولین بار) ببینیم که تا شدگی در سطح ژن های فردی به چه چیزی شبیه است.

کار برای تصحیح Hi-C  و تولید نقشه های کامل ژنومی با وضوحی درسطح ژنی زمانی ادامه پیدا کرد که Aiden در سال 2013 به هوستون نقل مکان کرد و مرکز معماری ژنوم در Baylor  را راه اندازی کرد.

 تیم تحقیقاتی علاوه بر چالش تعمیرات طراحی تجربی Hi-C ، با موانع محاسباتی قابل توجهی مواجه شد.

Huntley گفت: ما در سال 2009 ژنوم را به1 میلیون از بلوک های پایه تقسیم کردیم و در اینجا آن را به 1000 بلوک تقسیم کردیم. از آنجا که هر بلوک می تواند با بلوک های دیگر برخورد کند، ما با این مشکل روبرو شدیم که تا شدگی های میلیونی پیچیده تر است.

شناسایی حلقه خود چالش دیگری بود.

رائو گفت: پردازنده (واحد پردازش مرکزی) کامپیوتر های معمولی به خوبی برای تشخیص حلقه سازگار نیستند. برای پیدا کردن حلقه ها، ما مجبور به استفاده از GPU ها (پردازنده هایی که معمولا برای تولید گرافیک کامپیوتری استفاده می شوند) هستیم.

هانتلی گفت که روش های جدید همچنین برای سرعت بخشیدن به پردازش داده ها و کاهش اختلالات تجربی (نوسانات نامنظم که تمایل به پنهان کردن سیگنال های ضعیف در داده ها را دارند) توسعه پیدا کرده است.

هانتلی گفت: ما با یک چالش واقعی مواجه شده ایم چون از ما درخواست می شد که "چطور هر یک از میلیون ها قطعه DNA در پایگاه داده با هر یک از میلیون ها قطعه دیگر تعامل دارد؟". ما مجبور بودیم که بسیاری از ابزارهایی که برای این مقاله مورد استفاده قرار داده ایم را بسازیم چون مقیاسی که این آزمایشات در آن انجام شده است بسیار غیر معمول است.

ابزار داده های بزرگ برای مطالعه ای شامل موازی کردن خوشه کامپیوتری با عملکرد بالا، الگوریتم برنامه نویسی پویا و ساختار داده های سفارشی ایجاد شد. رائو گفت که این گروه به شدت به ابزارهای تجسم داده ایجاد شده توسط Neva Durand  و James Robin  متکی بود.

رائو گفت: به هنگام مطالعه داده های بزرگ، با تکیه بر تجزیه و تحلیل آماری برای دیدن آنچه که بیرون می آید، تمایلی برای حل مشکلات وجود دارد، اما گروه ما دارای ذهنیت های مختلفی است. اگر چه داده های بسیار وجود دارد اما ما هنوز هم می خواهیم که به آن نگاه کنیم، آن را تجسم و حس کنیم.

این تیم یک سری قوانین در مورد مکان و نحوه تشکیل حلقه در ژنوم را کشف کرد.

اگر DNA  مثل یک بند کفش بود، شما می توانستید در هر نقطه یک حلقه ایجاد کنید. اما در داخل سلول، تشکیل حلقه به شدت محدود است. Rao گفت: حلقه هایی که ما می بینیم تقریبا همگی کمتر از 2 میلیون حرف ژنتیکی دارند. آنها به ندرت با هم همپوشانی دارند و تقریبا همیشه با یک پروتئین تک، به نام CTCF همراه هستند. CTCFبرای تنظیم ساختار سه بعدی کروماتین (بلوک ساختمان کروموزوم) شناخته شده است.

Eric Lander (نویسنده مسئول مقاله، مدیر مرکز گسترش، استاد زیست شناسی دانشگاه MIT و استاد سیستم بیولوژی در دانشکده پزشکی هاروارد) می گوید: خیره کننده ترین کشف این بود که چگونه پروتئین های CTCF یک حلقه را شکل می دهند. حتی زمانی که آنها دور از هم هستند، عناصر CTCF که یک حلقه را تشکیل می دهند بایستی به یکدیگر اشاره کنند(و یک ین و یانگ ژنومی را شکل دهند).

جالب این است که این تیم نشان داد که بزرگترین حلقه ها در ژنوم تنها در زنان وجود دارند. هانتلی اشاره کرد که کپی کروموزوم X که در زنان خاموش است شامل حلقه هایی غول پیکری است که تا 30 برابر اندازه هر چیزی است که ما در مردان مشاهده می کنیم.

آنها همچنین دریافتند که بسیاری از حلقه هایی که در حال حاضر در انسان وجود دارد در موش ها نیز وجود دارند.، این مساله یادآور این موضوع است که تا شدگی خاص در طول نزدیک به صد میلیون سال از تکامل حفظ شده است.

یافته های ما نشان می دهد که پستانداران نه تنها توالی ژنوم 1 بعدی مشابه را به اشتراک می گذارند بلکه الگوهای تاشدن ژنوم 3 بعدی مشابه را نیز به اشتراک می گذارند.

منبع:

 

Suhas S. P. Rao, et al. A 3D map of the human genome at kilobase resolution reveals principles of chromatin looping. Cell, 2014 DOI: 10.1016/j.cell.2014.11.021

منبع : vimb
نویسنده خبر : مدیر پورتال
کلید واژه
 
اخبار مرتبط
پیشگیری از پیری با درمان چین و چروک سلول ها کشتن ابر ویروس‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک با پلیمر مصنوعی جدید یافتن ژن های که به تعیین ویژگی های ما کمک می کنند یک باکتری؛ کوچک‌ترین ضبط کننده داده! ارتش آمریکا گیاهان هوشمند می سازد تغییر شکل هیدروژل‌ها توسط مولکول DNA: پیش به سوی ساخت «ربات‌های نرم» تغییر DNA مسافران مریخ تنش باعث قوی تر شدن قلب می شود نقشه راه DNA باستان ایران تهیه می‌شود کشف یک گونه جدید مخمر توسط محققان مرکز ملی ذخایر ژنتیکی ایران جعبه سیاه بدن انسان شناسایی یک تنظیم کننده کلیدی در باروری مردان ضرورت مشاوره ژنتیک حذف بیماری وراثتی در نطفه آزمایشگاهی ممکن شد بازسازی بافتی با مولکول های هدف قرار دهنده ژن بانک میکروارگانیسم های مرکز ذخایر ژنتیکی دارای اعتبار جهانی شد رشد بافت کبدی مهندسی شده بعد از پیوند به دنبال بهبود تولید سلول های کلیدی دخیل در درمان دیابت تایید اولین کیت تشخیصی چند ژنی بر پایه توالی یابی نسل جدید (NGS) رابطه شاخصه‌های اسپرم با میزان PLC و اثر آن در مردان نابارور
ارسال نظر
لطفا جهت تسهیل ارتباط خود با ما، در هنگام ارسال پیام این نکات را در نظر داشته باشید:
1.ارسال پیام های توهین آمیز به هر شکل و با هر ادبیاتی با اخلاق و منش اسلامی ،ایرانی ما در تناقض است لذا از ارسال اینگونه پیام ها جدا خودداری فرمایید.

2.از تایپ جملات فارسی با حروف انگلیسی خودداری کنید.

3.از ارسال پیام های تکراری که دیگر مخاطبان آن را ارسال کرده اند خودداری کنید.

4.حداکثر کاراکتر مجاز جهت ارسال نظر 1000 کاراکتر می باشد.
نام:
ایمیل:
نظر:
 
کد امنیتی :
تولید مجدد