Transcript Slide 1 - LU Bioloģijas fakultāte
A
UGU MOLEKULĀRĀ ĢENĒTIKA
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS 1
2 K
URSA APJOMS
2 kredītpunkti 11 lekcijas 2 semināri Patstāvīgais darbs – sagatavot prezentāciju semināram Nobeigumā – eksāmens Prasības KP ieguvei: Lekciju apmeklējums, uzstāšanās ar referātu seminārā un aktīva dalība referātu apspriešanā (50% atzīmes), sekmīgi nokārtots rakstiskais eksāmens (50%) 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
3
M ĀCĪBU PLĀNS UN LEKCIJU SARAKSTS
Datums
08.02.2013
15.02.2013
22.02.2013
01.03.2013
08.03.2013
15.03.2013
22.03.2013
29.03.2013
05.04.2013
12.04.2013
19.04.2013
26.04.2013
03.05.2013
10.05.2013
17.05.2013
24.05.2013
Lekcijas temats
Iepazīšanās, ievadlekcija Augu ģenētikas vēsture. Augi kā ģenētikas modeļorganismi. Augu genomu struktūra un pētīšanas metodes Augu genomu struktūra un evolūcija. Genomu polimorfisms, poliploīdija Molekulāro marķieri un to genotipēšanas tehnoloģijas un to pielietojums genoma kartēšanā Kartēšana augos izmantojot eksperimentālas un dabiskas populācijas Lekcija nenotiek Lieldienu brīvdienas Molekulārie marķieri augu selekcijā Seminārs. Augu genoma struktūra un molekulārie marķieri Augu - augu patogēnu molekulārā ģenētika un bioloģija Augu abiotiskā stresa izturības un hormonālās regulācijas molekulārā ģenētika Transgēno augu iegūšanas vēsture, metodes un pielietojums fundamentālos pētījumos. Latvijas un ES likumdošana ĢMO kultūraugu līdzāspastāvēšanas un ierobežotas izmantošanas jomās Transgēno augu pielietojums biotehnoloģijā. Ģenētiski modificēti kultūraugi. Seminārs. Augu abiotiskais un biotiskais stress un ĢMO Lekcija nenotiek Eksāmens 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
4 Lekcijas M
ĀCĪBU MATERIĀLI
I 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
5 Lekcijas M
ĀCĪBU MATERIĀLI
II 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
6
A UGI KĀ ĢENĒTIKAS MODEĻORGANISMI
Augi kā ģenētikas modeļorganisms (Mendelis un zirņi) Wilhelm Ludwig Johannsen, tīro līniju teorija (pupiņas un mieži) Jack R. Harlan, Robert W. Allard, evolūcija un populāciju ģenētika (mieži) Barbara McClintock, krusmijas citoģenētiskie pētījumi, gēnu novietojums hromosomā, transponējamie ģenētiskie elementi (kukurūza) 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
7 M
ENDEĻA EKSPERIMENTI
1865. gada raksts “Versuche über Pflanzen-Hybriden" (tulkojums angļu valodā atrodams http://www.mendelweb.org/ ) Prasības eksperimentā izmantotajiem augiem: 1. augiem jāpiemīt nemainīgām, tos atšķirošām īpašībām; 2. šo augu hibrīdiem ziedēšanas laikā jābūt pasargātiem no apputeksnēšanas ar svešiem putekšņiem; 3. hibrīdiem un to pēctečiem nedrīkst piemist būtiskas atšķirības auglībā. 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
8
M ENDEĻA EKSPERIMENTU GĒNS – KROKOTA SĒKLA
Gēns, kas nosaka gludu/krokotu sēklu fenotipu Bhattacharyya et al. (1990) The wrinkled-seed character of pea described by Mendel is caused by a transposon-like insertion in a gene encoding starch branching enzyme. Cell, 60:115-122. Šo pazīmi nosaka r (rugosus) lokuss. RR un Rr genotipi nosaka gludas sēklas, bet rr genotips nosaka krokotas sēklas. rr sēklās trūkst cietes zarošanās enzīms I (starch branching enzyme –SBEI). r lokusā ir Ac/Ds transposona insercija, kas noved pie nefunkcionālas mRNS sintēzes un cietes, lipīdu un proteīnu biosintēzes traucējumiem. 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
9 T
ĪRĀS LĪNIJAS
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
10
K VANTITATĪVO PAZĪMJU SADALĪJUMS
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
120 100 80 60 40 20 0 11
K VANTITATĪVĀS PAZĪMES ĢENĒTIKĀ
Plant height (cm) Plant height categories (cm)
25 20 15 10 5 0 50 45 40 35 30 50 55 60 65 70 75 80 85
Size bins (cm)
90 95 100 105 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
12
D ISKRĒTĀS UN KVANTITATĪVĀS PAZĪMES ĢENĒTIKĀ
Mendelis strādāja ar diskrētām pazīmēm «dzeltens» – «zaļš», «rievots» – «gluds», pie tam katru pazīmi noteica viena gēna dažādas alēles Johansens strādāja ar kvantitatīvu pazīmi «pupiņu garums, cm», kuru nosaka gan gēni (tāpēc iespējamas tīrās līnijas), gan vides faktori (tāpēc variācija tīrās līnijas ietvaros) Vairums pazīmju dabā ir kvantitatīvas – tās nosaka vairāki gēni, kā arī vides faktori (fenotips = gēni + vide) Vēsturiski uzskatīja, ka Mendeļa un kvantitatīvā ģenētika ir dažādas lietas, bet tagad ir zināms, ka kvantitatīvā ģenētika arī balstās uz Mendeļa likumiem 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
13 E
VOLŪCIJAS PĒTĪJUMI
Alllard RW (1988) The Wilhelmine E. Key 1987 invitational lecture. Genetic changes associated with the evolution of adaptedness in cultivated plants and their wild progenitors. J Hered, 79: 225 – 238 Composite cross II – izveido 1928. gadā J. Harlan. Krusto 28 miežu šķirnes, no iegūtajiem 378 krustojumiem izsēj vienādu daudzumu F 1 sēklu. Ievākto ražu apkopo un no tās izsēj nejaušu paraugu. To atkārto līdz F 60 . 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
14
M IKROEVOLŪCIJA MIEŽU POPULĀCIJĀ
Evolūcija – iedzimstošas izmaiņas organismos vai populācijās vairāku paaudžu laikā, īpašību nodošana nākamajām paaudzēm ar izmaiņām Mikroevolūcija – evolūcija sugas iekšienē, ģenētiskās izmaiņas populācijās un ģenētiskā diferenciācija starp populācijām Pielāgotība (adaptedness) – organisma spēja dzīvot un vairoties noteiktā vidē Pielāgošanās (adaptation) – organisma vai populācijas pielāgošanās noteiktai videi Fitness – genotipa vidējais ieguldījums populācijā salīdzinot ar citiem genotipiem 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
15 E
VOLŪCIJA
CCII
POPULĀCIJĀ
CCII paaudžu gaitā bija novērojamas būtiskas kvalitatīvo pazīmju (morfoloģiskās pazīmes, slimību izturība, izoenzīmi, rDNS restrikcijas fragmenti) alēļu frekvenču izmaiņas CCII kopumā turpināja pieaugt pielāgotība noteiktiem vides apstākļiem Visiem marķieru lokusiem bija būtiska ietekme uz vairākām kvantitatīvām pazīmēm Jau agrīnās paaudzēs izveidojās būtiskas asociācijas starp alēlēm dažādos lokusos 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
16
A LĒĻU FREKVENČU IZMAIŅAS ESTERĀZES LOKUSĀ
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
17
T RANSPONĒJAMI ĢENĒTISKIE ELEMENTI
Nobela prēmija medicībā 1983. gadā "for her discovery of mobile genetic elements“ Mutable Loci in Maize (1948) http://profiles.nlm.nih.gov/LL/ 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
18
A
C
/D S TRANSPOZONU SISTĒMA
http://www.mun.ca/biology/scarr/Ac-Ds_system_genetics2.html
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
19
A
C
/D S SISTĒMAS PIELIETOJUMS FUNKCIONĀLAJĀ GENOMIKĀ
Lazarow and Lutticke (2009) An Ac/Ds-mediated gene trap system for functional genomics in barley. BMC Genomics, 10: 55 Izveido transgēnu miežu līniju, kura satur Ac transpozāzi, kā arī vairākas līnijas, kas satur uz Ds elementa bāzes veidotu konstrukciju, kas ekspresē GUS marķieri. Krusto Ac līniju ar Ds līnijām, F 1 un F 2 augos novēro GUS marķiera aktivitāti. Sekvences analīze liecina, ka Ds elements ar GUS marķieri insertējas gēnu tuvumā miežu genomā 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
20
P OLIPLOĪDIJA , HROMOSOMU SEGREGĀCIJA , MEJOTISKĀ KRUSTMIJA
Polyploidy in Zea Mays L (1926) A Correlation of Cytological and Genetical Crossing-Over in Zea Mays (1931) The Order of the Genes C, Sh, and Wx in Zea Mays with Reference to a Cytologically Known Point in the Chromosome (1931) The Correlation of Cytological and Genetical Crossing-Over in Zea Mays. A Corroboration (1935) 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
21
N ORMANS B ORLAUGS UN “Z AĻĀ REVOLŪCIJA ”
Normans Borlaugs (1914. – 2009.), Nobela miera prēmijas laureāts 1970. gadā Augu patologs, ģenētiķis un selekcionārs Pazīstams ar savu darbu CIMMYT (Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo, International Maize and Wheat Improvement Center, Mexico) pie jaunu kviešu šķirņu veidošanas un popularizēšanas Meksikā, Indijā, Pakistānā “Zaļā revolūcija” notika pateicoties jaunām šķirnēm, pesticīdu pielietojumam un agrotehniskajiem pasākumiem 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
22
N ORMANS B ORLAUGS UN “Z AĻĀ REVOLŪCIJA ”
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
23
N ORMANS B ORLAUGS UN “Z AĻĀ REVOLŪCIJA ”
The green revolution in India and Pakistan ... is neither a stroke of luck nor an accident of nature. Its success is based on sound research, the importance of which is not self-evident at first glance. For, behind the scenes, halfway around the world in Mexico, were two decades of aggressive research on wheat that not only enabled Mexico to become self-sufficient with respect to wheat production but also paved the way to rapid increase in its production in other countries. It was in Mexico that the high-yielding Mexican dwarf varieties were designed, bred, and developed. There, also, was developed the new production technology which permits these varieties, when properly cultivated, to express their high genetic grain-yield potential - in general, double or triple that of the best yielders among older, tall-strawed varieties.
http://nobelprize.org/nobel_prizes/peace/laureates/1970/borlaug-lecture.html
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
24
N ORMANS B ORLAUGS UN “Z AĻĀ REVOLŪCIJA ”
Equally as important as the transfer of the new seed and new technology from Mexico to India and Pakistan was the introduction from Mexico of a crop-production campaign strategy. This strategy harnessed the high grain-yield potential of the new seed and new technology to sound governmental economic policy which would assure the farmer a fair price for his grain, the availability of the necessary inputs - seed, fertilizers, insecticides, weed killers, and machinery - and the credit with which to buy them. Collectively these inputs and strategy became the base from which the green revolution evolved.
http://nobelprize.org/nobel_prizes/peace/laureates/1970/borlaug-lecture.html
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
25
A UGU FILOĢENĒZE UN TAKSONOMIJA
Sauszemes augu sporas pirmoreiz parādījās 476 miljonus gadu vecos iežos Pirmās vaskulāro augu fosīlijas datētas no Silūra (415 – 440 miljoni g.) Pirmie ziedaugi parādās pirms apm. 130 miljoniem gadu 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
26 A
UGU SISTEMĀTIKA
Sistemātika (nozare) un taksonomija (apakšnozare) Taksonomijā izmantojamās pazīmes : Morfoloģiskās pazīmes – lapas forma un anatomija, reproduktīvo orgānu morfoloģija, ziedu forma un anatomija, embriju un dīgstu forma, vasas un sakņu forma Bioķīmiskās pazīmes – fotosintēzes ceļi, izoenzīmi, hloroplastu un kodola genoms, metabolīti 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
27
M IKROSKOPIJA AUGU TAKSONOMIJĀ
Orhidejas Lycaste c.f. tricolor putekšņlapas Lahaye et al. (2008) PNAS, 105: 2923 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
28 A
UGU TAKSONOMIJA
Taksonomija – sadala dzīvos organismus grupās (taksonos) un sakārto tos hierarhiskā secībā balstoties uz to līdzības pakāpi Filoģenētiskā taksonomija – atspoguļo taksonomisko vienību evolucionāro vēsturi 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
29
M OLEKULĀRIE MARĶIERI TAKSONOMIJĀ
Molekulārie dati sniedz nepastarpinātu informāciju par organismu genomu, tos iespējams interpretēt izmantojot precīzi definējamus evolūcijas modeļus Molekulārās metodes ļauj analizēt tādus organismus, kuri nav pieejami standarta metodēm, piemēram, nekultivējami mikroorganismi, vai herbārija paraugi Molekulāro marķieru informācija ir daudz plašāka nekā fenotipiskā informācija Molekulārie marķieri palīdz atšķirt homoloģiju un analoģiju Molekulārie dati ļauj tieši salīdzināt ģenētiskās diferenciācijas pakāpi dažādās taksonomiskās grupās, piemēram, zivīs un putnos 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
30
M ORFOLOĢISKĀS PAZĪMES UN MOLEKULĀRIE MARĶIERI
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
31
G RAUDZĀĻU (P
OACEAE
) SISTEMĀTIKA
Filoģenēze rekonstruēta balstoties uz morfoloģijas un anatomijas datiem, hloroplastu genoma datiem (cpDNA restrikcijas analīze, rbcL, ndhF, rpoC2 un rps4 sekvences) un kodola genoma datiem (rDNS, GBSSI (waxy) un fitohroma B sekvences) Kellog E (1998) PNAS, 95: 2005 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
32
F ENOTIPS UN GENOTIPS SISTEMĀTIKĀ
O’Leary et al. (2013) The placental mammal ancestor and the post-K-Pg radiation of placentals. Science, 339:662 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
33
DNS SVĪTRKODS UN GENOMU SEKVENCES
Kress and Erickson (2008) PNAS, 105: 2761 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
34 DNS
SVĪTRKODS
DNS svītrkods – īsa (400 – 800 bp) DNS sekvence dažādu taksonu identifikācijai un klasifikācijai Pirmā starptautiskā konference “Barcoding of Life”, Londonas Dabas vēstures muzejā, Londonā, 2005. gada februārī http://barcoding.si.edu/history.html
Priekšnoteikumi DNS svītrkodu pielietojumam: Sekvences pietiekami polimorfas, lai atšķirtu radniecīgas sugas Polimorfo rajonu flankējošie rajoni ir konservatīvi un ļauj veidot universālus PCR praimerus Sekvencēm jābūt pietiekami īsām, lai atbilstu mūsdienu tehnoloģiju iespējām 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
35
CBOL –
CONSORTIUM FOR THE BARCODE OF LIFE
http:// http://www.barcodeoflife.org/ ; http://www.boldsystems.org/ Dzīvniekiem visplašāk pielieto mitohondriju genomā kodētās citohroma c oksidāzes 1. subvienības 5’ rajonu (COI) Augiem COI rajons nav pielietojams. Izmantoti tiek vairāki citi gēni, galvenokārt no hloroplastu genoma 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
36
DNS SVĪTRKODA GĒNU DAUDZVEIDĪBA
Lahaye et al. (2008) DNA barcoding the floras of biodiversity hotspots. PNAS, 105: 2923 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
37
P
LANT GENETICS AND ENVIRONMENT
Science Matters: Plant Genetics and the Environment (Dr. Julian Schroeder, UCSD)
http://www.youtube.com/watch?v=fghFaDlgc-E 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
A
UGU GENOMU STRUKTŪRA
41 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
42 A
UGU GENOMI
Kodola genoms Mitohondriju genoms Hloroplastu genoms Papildus informācija par augu genomiem: http://www.ndsu.nodak.edu/instruct/mcclean/plsc731/genome/genome1.htm
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/PLANTS/PlantList.html
http://www.arabidopsis.org/portals/genAnnotation/other_genomes/index.jsp
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
43
G ENOMISKĀS DNS RENATURĀCIJAS KINĒTIKA
Denaturēta DNS renaturēsies balstoties uz DNS bāzu pāru komplementaritātes principu Renaturācijas kinētika ļauj raksturot genoma sekvences, jo renaturācija balstās uz nejaušu komplementāru DNS fragmentu sadursmi C 0 x t 1/2 raksturo noteikta DNS sekvences veida renaturāciju, kur C 0 = DNS molārā koncentrācija t 1/2 = laiks, kas nepieciešams, lai puse DNS molekulu renaturētu Jo lielāks C 0 t 1/2 , jo lēnāka reakcija 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
44 http://plantgenome.agtec.uga.edu/CBCS/hub/webpages/cot.htm
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
45 C
0 T 1/2
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
46
C
0
T
1/2
VĒRTĪBA ATKARĪGA NO GENOMA KOMPLEKSITĀTES
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
47 G
ENOMA KOMPLEKSITĀTE
Genoma kompleksitāti definē kā kopīgo unikālo (savstarpēji atšķirīgo) sekvenču garumu E. coli genoma kompleksitāte ir 4.2 x 10 6 , kas atbilst tā genoma izmēriem, jo šajā genomā visas sekvences ir unikālas C 0 t 1/2 tieši saistīts ar DNS daudzumu genomā - jo genoms kompleksāks, jo mazāks katras unikālās sekvences kopiju skaits Piemēram, 12 pg E. coli genomiskās DNS satur 3000 kopijas no katra gēna, bet tas pats daudzums cilvēka genomiskās DNS tikai 4 kopijas katra gēna 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
48
E IKARIOTU GENOMU C
0
T
1/2
ANALĪZE
Eikariotu genoma C 0 t 1/2 analīzes līkne atšķiras no baktēriju līknes Eikariotu genoms satur vairākus komponentus, katru ar savu C 0 t 1/2 vērtību Lēnais (augstas C 0 t 1/2 vērtības) komponents satur gēnus, kurus veido unikālas DNS sekvences Piemēram, sorgo genomā lēnais komponents atbilst 700 mb (24%) no genoma (Peterson et al. (2002) Genome Res, 12: 795 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
49 100000,00 10000,00 1000,00 100,00 10,00 1,00 0,10 0,01 0,00
G ENOMU IZMĒRU SALĪDZINĀJUMS
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
50
A UGU GENOMU SEKVENCES
2000. g.
2002. g.
2002. g.
2005. g.
2006. g.
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
51 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
52 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
53
A UGU GENOMU SEKVENĒŠANA
Brachypodium distachyon genoms nosekvenēts http://www.brachypodium.org/ Kukurūzas (Zea mays) genoms nosekvenēts http://www.maizegdb.org/ Kviešu (Triticum aestivum) ( http://www.wheatgenome.org/ ) un miežu (Hordeum vulgare) ( http://www.etgi.org
) genoma sekvenēšana 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
54
A UGU GENOMU SEKVENĒŠANAS STRATĒĢIJAS
Sekvenēt visu genomu, ieskaitot gēnus un atkārtojumus Sekvenēt tikai to genoma daļu, kas ir unikāla (gēni, regulācijas elementi, nedaudz atkārtojumu) Whitelaw et al. (2003) Enrichment of Gene-Coding Sequences in Maize by Genome Filtration. Science, 302: 2118 ( http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/302/5653/2118?ck=nck ) 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
55
A UGSTĀ C
0
T
1/2
GENOMA SEKVENĒŠANA
Sekvenēt tikai to genoma daļu, kas ir unikāla (gēni, regulācijas elementi, nedaudz atkārtojumu) Veic genomiskās DNS renaturāciju un izdala frakciju ar augstu C 0 t 1/2 vērtību. Veido genomiskās DNS bibliotēkas no šīs DNS un veic tradicionālo sekvenēšanu http://www.mgel.msstate.edu/press/gt.pdf
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
56 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
57 M
ETILFILTRĒŠANAS METODE
Sekvenēt tikai to genoma daļu, kas ir unikāla (gēni, regulācijas elementi, nedaudz atkārtojumu) Genomā atrodamie atkārtojumi (transpozoni, retrotranspozoni) parasti ir metilēti (citozīna metilācija, CpG vai CpNpG) Genomiskā DNS tiek klonēta baktēriju celmā, kas sašķeļ metilētu DNS Pāri palikušie kloni pārsvarā satur gēnus un to regulācijas elementus 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
58 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
59 http://www.vialactia.com/_attachments/Dallas2003_Ryegrass_GeneThresher_Poster.pdf
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
60 G
ENOMA SEKVENĒŠANA
Fiziskā karte un ģenētiskā karte; lielu, vidēju un mazu genomiskās DNS klonu bibliotēkas; sekvenē klonu pēc klona, savāc genoma sekvenci no savstarpēji pārklājošamies kloniem Shotgun sekvenēšana; mazu un vidēju klonu bibliotēkas; savāc genoma sekvenci visu uzreiz Abas pieejas balstās uz Sangera didezoksiterminatoru sekvenēšanu, par kuru viņš 70-tajos gados saņēma Nobela prēmiju 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
61 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
62 G
ENOMA SEKVENĒŠANA
Green (2001) Strategies for the systematic sequencing of complex genomes. Nat Rev Genetics, 2: 573 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
63 G
ENOMA SEKVENĒŠANA
DOE JGI Whole Genome Shotgun Sequencing, part 1 http://www.youtube.com/watch?v=RLsb0pMx_oU DOE JGI Whole Genome Shotgun Sequencing, part 2 http://www.youtube.com/watch?v=eJ3WvQsPLUk DOE JGI Whole Genome Shotgun Sequencing, part 3 http://www.youtube.com/watch?v=VhH-SJKGAPo 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
64
N
EXT GENERATION SEQUENCING
Līdz šim genomu sekvenēšanai izmantoja Sangera sekvenēšanu – sekvenēšana ar sintēzi izmantojot fluorescenti iezīmētus didezoksinukleotīdu terminatorus Next generation sequencing balstās uz citiem principiem NGS ir apkopojošs nosaukums vairākiem atšķirīgiem sekvenēšanas protokoliem 454 (Roche), ABI Solid, Illumina Solexa, Helicos HeliScope Schendure and Hanlee (2008) Next-generation DNA sequencing. Nat Biotech 26:1135 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
65
G ENOMU SEKVENĒŠANA
G
ENERATION
S
– N
EXT EQUENCING
NGS video apskats http://www.youtube.com/watch?v=g0vGrNjpyA8&feature=channel Bioinformātika nākamās paaudzes sekvenēšanas datiem http://www.oxfordjournals.org/our_journals/bioinformatics/nextge nerationsequencing.html
NGS posteris http://www.nature.com/nrg/posters/sequencing/Sequencing_tech nologies.pdf
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
66
454 (R OCHE ) GS FLX T ITANIUM
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
67
I LLUMINA (S OLEXA ) G ENOME A NALYZER
2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
68
I NDIVĪDA GENOMA SEKVENCE
Cilvēka genoma projekts (1990. – 2003.) noteica pilnu cilvēka genoma sekvenci, taču tā ir dažādu indivīdu genomu hibrīds Levy et al. (2007) The diploid genome sequence of an individual human. PLoS Biol 5: e254 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
69
A UGU GENOMA STRUKTŪRA – GĒNI
Proteīnus kodējošie gēni, rRNS gēni, tRNS gēni, citi RNS gēni, genoma atkārtojumos esošie gēni Gēnu izmēri Gēnu izvietojums genomā Intronu – eksonu struktūra 2013. GADA 15. FEBRUĀRIS
70 G
ENOMA STRUKTŪRAS SALĪDZINĀJUMS
Gēnu skaits Cilvēks – 20 000 – 25 000 Arabidopsis – 25 498 Rīsi – 32 000 – 55 000 Gēnu blīvums un gēnu struktūra Vidējais introna garums cilvēkam – 5.5 kbp, Arabidopsis – 152 bp, rīsiem – 387 bp Vidējais kopējais intronu izmērs cilvēkam – 42 kbp, Arabidopsis – 0.74 kbp, rīsiem – 1.8 kbp Vidējais kopējais eksonu garums cilvēkam – 1.49 kbp (8.7), Arabidopsis – 1.35 kbp (5.7), rīsiem – 1.34 (5.7) Ren et al. (2006) In plants, highly expressed genes are the least compact. TIG, 22:528 GADA 15. FEBRUĀRIS