Szerkesztő:BanaANora/próbalap

Gímszarvas genom program

Bevezetés

A kelet-európai gímszarvas (Cervus elaphus hippelaphus) DNS-ének szekvenciája és teljes, kromoszómákba rendezett genomjának leírása több hazai egyetem (Szent István Egyetem Kaposvári Campus, Eötvös Loránd Tudományegyetem Genetika Tanszék, Semmelweis Egyetem I. Számú Belgyógyászati Klinika) és a NAIK Mezőgazdasági Biotechnológiai Kutatóintézet összefogásával készült el. magyarországon. Ez az első gímszarvas referencia genom leírása a világon, amely lényegét tekintve a Humán Genom Projekt gímszarvas megfelelője. A referencia genom mindig haploid és úgynevezett konszenzus pszeudoszekvenciákból épül fel, vagyis több szekvencia közös, összeilleszkedő részei alapján in silico létrehozott, a valóságban nem létező, mesterséges genom szekvencia. A referencia genomok a jelentősebb bioinformatikai, genomikai portálokon elérhetők, letölthetők. A megbízhatóságukat szakemberek ellenőrzik és hagyják jóvá. A kutatók hozzájuk viszonyítják, illesztik saját szekvenciáikat. Mivel folyamatosan frissítik ezeket, így a genomi koordinátáik verziónkként eltérhetnek egymástól. A gímszarvas genom, másnéven CerEla1.0 szabadon elérhető és letölthető az Amerikai Egyesült Államokban gondozott nemzetközi genom adatbázisból (NCBI, MKHE00000000.1 azonosító). A CerEla1.0-ről beszámoló tudományos közlemény 2018-ban jelent meg a Molecular Genetics and Genomics-ban.

Gímszarvas referencia genom létrehozása

A DNS-t a Kaposvári Egyetem Vadgazdálkodási központja telepén, Bőszénfán természet közeli körülmények között élő, kapitális gímszarvas bika vérmintájából vonták ki 2011-ben. A teljes genomi DNS szekvenálása Illumina Hiseq2000 platformon történt, amely folyamat eredményeként nagymennyiségű, rövid szekvencia szakaszok (read) keletkeztek. A bioinformatikai munka során ezeket a read-eket egy genom assembler (ALLPATHS-LG) program futtatásával nagyobb szakaszokká (contig, scaffold) fűzték össze. A hosszabb szekvenciákat rokonfaj referencia genomok (szarvasmarha, juh) és egy már rendelkezésre álló gímszarvas kapcsoltsági géntérkép segítségével kromoszómákba rendezték. A gímszarvas bika genomját 33 autoszóma DNS-e, valamint az X és az Y kromoszóma DNS-e alkotja (plusz a mitokondriális DNS). A teljes referencia genom hossza, több mint 3 gigabázispár hosszúságú. A genetika két alaptételét alkalmazva azonosították az egyes gének kromoszómális lokalizációját. Az egyik kiinduló pont a kromoszóma és a géntérkép kolinearitási tétele, a másik az összehasonlító géntérképezés elve volt. A gímszarvas géntérkép pontjai hosszú szakaszokon azonos sorrendben találhatóak a szarvasmarha genomban is, azaz kiterjedt szinténiák, lokális kapcsoltságok figyelhetők meg. A DNS szekvencia ismeretében változatos bioinformatikai programok alkalmazásával meghatározták a gének szerkezetét, szabályozó részeit és egyéb fontos elemeit. A fehérjét kódoló gének közül 19368-at azonosítottak (a kérődzők ismert génjeinek 90 %-át) MAKER annotáló program segítségével (gén annotáció),. Továbbá leírták a gének részletes szerkezetét, evolúciós rokonságait és funkcióit, ilyenek például a sejten, szerveken, szöveteken belüli, fejlődésben betöltött szerepek, hasonló gének más fajokban, a gén belső felépítése ( exon, intron szerkezet, 5’ és 3’ UTR-ek, stb.) Feltárták és elhelyezték az ismétlődő, repetitív szekvenciákat, LTR elemeket, transzfer RNS, kis RNS és riboszómális RNS géneket a kromoszómák mentén, a DNS szekvenciában. A gímszarvas genom megismerése lehetőséget adott 2,8 millió heterozigóta pont változat (bioinformatikailag SNP) és 365 ezer apró deléció és inszerció) vagyis összefoglaló néven az indelek azonosítására. Egy további elemzésben megállapították az egyes kromoszómákon a centromeronok helyét. Ezek a képletek biztosítják sejtosztódáskor a kromoszómák precíz vándorlását az utódsejtekbe.

Gímszarvas referencia genom hasznosítása

A CerEla1.0 értékes adatokkal bővítette a kérődzők genom/kromoszóma evolúciójáról (kariológiai evolúció) alkotott képet is. Megmutatta például, hogy milyen kromoszóma átrendeződések történtek (kromoszómák fúziói, hasadások, inverziók, transzlokációk) az elmúlt 30 millió év során. Azóta, hogy a szarvasfélék (Cervidae) és a tülkös szarvúak (Bovidae) elszakadtak a közös kérődző „Pecora” ősüktől. A CerEla1.0-t folyamatosan bővíthető az új ismeretek függvényében, bár már most is gazdag forrása a populációelemzéseknek, a leszármazási és az eredet vizsgálatoknak, a forenzikus, a bűnügyi, a régészeti, a természetvédelmi és a vadgazdálkodási felhasználásoknak. Teljes genom asszociációs vizsgálatokra (GWAS, Genome Wide Assotiation Studies) ad lehetőséget. Egy ilyen GWAS vizsgálat lehet a jövőben például az aranyérmes agancsok titkának megfejtése is.