Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • medtech
  • ММИФ-2018
  • Vitacoin

1000 Genomes Project: первые результаты

Ученые объявили о завершении пилотного этапа проекта «1000 геномов». Цель проекта, начатого в 2008 году — описать изменчивость человеческой ДНК в разных популяциях. За пилотный этап ученые провели полное или частичное секвенирование геномов около 800 человек и описали множество новых генетических вариаций, а также количественно оценили, в какой степени мы генетически отличаемся друг от друга.

Над проектом работал огромный международный консорциум, секвенирование проводилось на базе девяти научных центров. Данные представлены Европейской молекулярно-биологической лабораторией Европейского института биоинформатики (European Molecular Biology Laboratory's European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) и Национальным центром биотехнологической информатики США (US National Center for Biotechnology Information (NCBI) в открытом доступе на сайте 1000genomes.org.

Больше геномов – меньше точность

Цель пилотного этапа состояла в разработке и сравнении нескольких стратегий секвенирования множества геномов.

Пилотный этап включает три отдельных проекта. Первый: полностью секвенировали с малым, по 2-6 проходов, перекрытием (это означает меньшую точность данных) геном 179 человек. Из них 59 относятся к популяции йоруба в Нигерии, 60 жителей штата Юта европейского происхождения и 30 японцев. Второй: полностью секвенировали с высоким (х42) перекрытием (с высокой точностью) геном шести человек из двух семей (йоруба и потомков европейцев из Юты), каждая состоит из родителей и дочери. И третье: частично секвенировали геном 679 человек из семи популяций Африки, Европы и Азии. Для этого выбрали 8140 экзонов (кодирующих участка) из 906 генов.

Одна из главных целей биологии и медицины – понимание связи между генотипом и фенотипом: признаками организма, которые закодированы в ДНК. За годы, прошедшие после расшифровки нуклеотидной последовательности первого человеческого генома, появилось много данных о генетической изменчивости разных людей. Создана база данных по однонуклеотидным полиморфизмам (SNP), по вставкам и делециям (вырезаниям) в последовательности ДНК, по частотам различных генетических вариаций в разных популяциях (HapMap Project).

SNP (снипы) – мутации, затрагивающие только один нуклеотид. Снипы очень часто бывают связаны с теми или иными характерными признаками (то есть один вариант ассоциирован с одним типом проявления признака, а другой – с другим), поэтому их удобно использовать для диагностики и сравнения последовательностей между собой.

Эти данные стимулировали открытие множества генов, связанных с различными заболеваниями – за пять лет нашли более тысячи таких участков. Несмотря на это, говорят ученые, до сих пор отсутствует глубокое понимание вклада генетики в фенотип человека.

Что нового узнали генетики

В ходе пилотного проекта ученые расшифровали 4,9 терабайт информации, закодированной в ДНК. Они описали 15 млн SNP, 1 млн нуклеотидных вставок и делеций, 20 тысяч бóльших вариаций строения ДНК. Из них множество ранее не описанных. Например, 8 млн новых SNP.

Полное секвенирование геномов двух семей позволило не только выявить у их членов все генетические вариации, но и проследить, как эти вариации передаются следующему поколению. Только в этой части проекта ученые нашли 5,9 млн SNP, 605 тысяч вставок и делеций и свыше 14 тысяч больших структурных вариаций. Семейный проект позволил оценить скорость возникновения новых мутаций в половых клетках – она равна примерно 10−8 на пару оснований за поколение.

Популяция африканев продемонстрировала наибольшее число вариаций (в том числе новых). У африканцев ученые нашли 63% и 44% новых SNP (в первом и третьем проектах), а среди европейцев – 33% и 22%. Это свидетельствует о большем генетическом разнообразии африканского населения.

Исследователи также выделили около 1 000 генов, дуплицированных у большинства людей, причём в некоторых случаях число копий варьировало от 5 до 368 на человека. Сравнение новых данных с результатами изучения геномов шимпанзе, гориллы и орангутанга показало, что у людей появляется несколько больше копий генов, связанных с функционированием и развитием мозга.

Как сильно мы различаемся

Исследователи подсчитали, что среди индивидуальных различий генома в среднем 10−12 тысяч SNP ведут к различиям в белках, кодируемых генами. Индивидуальные различия составляют в среднем 190−210 небольших нуклеотидных вставок и делеций, 80−100 стоп-кодонов» (сочетания нуклеотидов, останавливающих синтез белка). Выяснилось, что каждый человек имеет в среднем 250−300 вариаций, нарушающих работу генов. А главное — каждый человек несет в среднем 50−100 мутаций, связанных с наследственными заболеваниями (они находятся в базе данных Gene Mutation Database, HGMD).

По словам авторов, их работа позволяет хотя бы начать разбираться в том, как формировался геном человека под влиянием естественного отбора. Оценив степень расхождения между популяциями, ученые пришли к заключению, что большинство локальных (к местным условиям среды) адаптаций возникало с изменением частоты уже существующих мутаций, а не с появлением новых. Уже сейчас полученные данные позволят точнее локализовать гены, ассоциированные с различными заболеваниями.

Полный проект «1000 геномов», который по плану должен завершиться в 2012 году, будет включать секвенирование с низким перекрытием (порядка х4) и глубокое секвенирование кодирующих участков 2500 геномов со всех континентов. Ученые ожидают, что проект позволит описать 95% изменчивости, встречающейся в популяциях с частотой не менее 1%. Общая стоимость проекта оценивается от 30-50 до 120 миллионов долларов.

Статья с изложением результатов пилотного этапа (Peter H. Sudmant et al., Diversity of Human Copy Number Variation and Multicopy Genes) опубликована в открытом доступе в последнем выпуске Science; октябрьский специальный выпуск журнала Nature (также в открытом доступе) полностью посвящен проекту «1000 геномов».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Infox.ru и ряда других источников

28.10.2010

Читать статьи по темам:

геном человека наследственная предрасположенность снипы Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Геном человека v.3.0

Опубликован третий, еще более расширенный вариант карты вариаций генома человека. Это поможет ученым в будущем лучше интерпретировать результаты исследований, направленных на поиск генетической природы серьезных заболеваний.

читать

Еще один национальный геном

С тех пор как ученые научились быстро и относительно недорого определять полногеномные последовательности, было расшифровано несколько «национальных геномов».

читать

Проект «1000 геномов человека»: третий этап

В ходе третьего этапа проекта «1000 геномов человека» были определены последовательности ДНК еще 179 человек в дополнение к первым шести геномам.

читать

Все мы – немножко неандертальцы

Результаты черновой расшифровки ядерного генома неандертальца и сравнения его с геномами современных европейцев, азиатов, папуасов и африканцев подтвердили версию о скрещивании неандертальцев с древними европейцами.

читать

Особенности национального генома

Статьи о расшифровке человеческих геномов с удовольствием публикуют ведущие научные журналы. Сотрудники Курчатовского института разместили краткий отчет о работе в только что созданном российском научном журнале Acta Naturae.

читать