Проект ENCODE 3 подробно описывает внутреннюю работу генома человека и мыши

DNA
Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain

Проект «Энциклопедия элементов ДНК» (ENCODE) — это всемирная попытка понять, как функционирует геном человека. С завершением своей последней фазы проект ENCODE добавил миллионы «ДНК» кандидатов-кандидатов от геномов человека и мыши, которые, по-видимому, регулируют, когда и где включены гены, и новый реестр, который назначает часть этих переключателей ДНК. к полезным биологическим категориям. Проект также предлагает новые инструменты визуализации, чтобы помочь в использовании больших наборов данных ENCODE.

Последние результаты проекта были опубликованы в Nature, сопровождаемые 13 дополнительными углубленными исследованиями, опубликованными в других крупных журналах. ENCODE финансируется Национальным научно-исследовательским институтом генома человека, входящим в состав Национального института здравоохранения.

«Главным приоритетом ENCODE 3 была разработка средств для обмена данными из тысяч экспериментов ENCODE с более широким исследовательским сообществом, чтобы помочь нам лучше понять функцию генома», — сказал директор NHGRI Эрик Грин, доктор медицинских наук, доктор философии. «Инструменты поиска и визуализации ENCODE 3 делают эти данные доступными, тем самым продвигая усилия в открытой науке».

Чтобы оценить потенциальные функции различных областей ДНК, исследователи ENCODE изучили биохимические процессы, которые обычно связаны с переключателями, которые регулируют гены. Этот биохимический подход является эффективным способом быстрого и всестороннего изучения всего генома. Этот метод помогает найти области в ДНК, которые являются «кандидатами в функциональные элементы» — области ДНК, которые, по прогнозам, будут функциональными элементами на основе этих биохимических свойств. Затем кандидаты могут быть проверены в дальнейших экспериментах, чтобы определить и охарактеризовать их функциональные роли в регуляции генов.

«Ключевая проблема в ENCODE заключается в том, что разные гены и функциональные области активны в разных типах клеток», — говорит Элиз Фейнгольд, доктор философии, научный консультант по стратегическому внедрению в Отделе геномных наук в NHGRI и ведущий специалист по ЭНКОД для института. «Это означает, что нам нужно протестировать большое и разнообразное количество биологических образцов, чтобы составить каталог потенциальных функциональных элементов в геноме».

Значительный прогресс достигнут в характеристике генов, кодирующих белки, которые составляют менее 2% генома человека. Исследователи знают гораздо меньше об оставшихся 98% генома, в том числе о том, сколько и какие его части выполняют другие функции. ENCODE помогает восполнить этот существенный пробел в знаниях.

Человеческое тело состоит из триллионов клеток с тысячами типов клеток. Хотя все эти клетки имеют общий набор инструкций ДНК, различные типы клеток (например, сердце, легкие и мозг) выполняют различные функции, используя информацию, закодированную в ДНК по-разному. Области ДНК, которые действуют как переключатели для включения или выключения генов или для настройки точных уровней активности генов, помогают стимулировать формирование различных типов клеток в организме и регулируют их функционирование в норме и патологии.

Во время недавно завершенной третьей фазы ENCODE исследователи провели около 6000 экспериментов — 4834 на людях и 1158 на мышах, чтобы осветить детали генов и их потенциальных регуляторов в соответствующих геномах.

ENCODE 3 исследователи изучали развитие эмбриональных тканей мыши, чтобы понять временные рамки различных геномных и биохимических изменений, которые происходят во время развития мыши. Мыши, благодаря своему геномному и биологическому сходству с людьми, могут помочь нам лучше понять биологию и болезни человека.

Эти эксперименты на людях и мышах проводились в нескольких биологических контекстах. Исследователи проанализировали, как химические модификации ДНК, белки, которые связываются с ДНК, и РНК (родственная молекула ДНК) взаимодействуют, чтобы регулировать гены. Результаты ENCODE 3 также помогают объяснить, как вариации последовательностей ДНК вне кодирующих белок областей могут влиять на экспрессию генов, даже генов, расположенных далеко от самого конкретного варианта.

«Данные, полученные в ENCODE 3, значительно расширяют наше понимание генома человека», — сказал Брентон Грейвли, доктор философии, профессор и заведующий кафедрой генетики и геномных наук в UCONN Health. «Проект добавил огромное разрешение и ясность для предыдущих типов данных, таких как ДНК-связывающие белки и метки хроматина, и новых типов данных, таких как взаимодействия ДНК на большие расстояния и взаимодействия белок-РНК».

В качестве новой функции исследователи ENCODE 3 создали ресурс, подробно описывающий различные виды областей ДНК и соответствующие им функции-кандидаты. Веб-инструмент под названием SCREEN позволяет пользователям визуализировать данные, поддерживающие эти интерпретации.

Проект ENCODE начался в 2003 году и представляет собой обширную совместную исследовательскую работу с участием групп в США и за рубежом, в которую входят более 500 ученых с различным опытом. Он был основан на десятилетиях исследований по регуляции генов, проводимых независимыми исследователями по всему миру. Исследователи ENCODE создали ресурс сообщества, обеспечивающий доступность данных проекта любому исследователю для их исследований. Результатом этих усилий в области открытой науки стали более 2000 публикаций исследователей, не относящихся к ENCODE, которые использовали данные, полученные в рамках проекта ENCODE.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *