Wie hot spots der genetischen Variante entwickelt, in der menschlichen DNA: Studie deckt eine komplexe Geschichte, die Hinweise auf, wie anpassungsfähig — zart — wir sind als Spezies

Was macht eine person unterscheidet sich von den anderen, und wie haben sich diese Unterschiede entwickelt haben?

Eine Studie der Universität in Buffalo Biologen beleuchtet einen Aspekt dieser komplizierten Frage. Die Forschung untersucht, hot-spots, die genetische variation innerhalb des menschlichen Genoms, examiining, die Teile unserer DNA, die am ehesten unterscheiden sich erheblich von einer person zur anderen.

Die Ergebnisse enthüllen eine komplexe Entstehungsgeschichte, die Aufschluss über die Formbarkeit des menschlichen DNA und zeigt auf, wie anpassungsfähig — zart — wir sind als Spezies.

„Wir haben einige Fortschritte in das Verständnis, wie Veränderungen im Genom auftreten“, sagt Omer Gokcumen, PhD, assistant professor der biologischen Wissenschaften in der UB College of Arts and Sciences. „Welche Teile des Genoms sind, geschützt und erhalten durch die evolution? Die Teile sind nicht geschützt, und warum?

„Es gibt frühere arbeiten, die zeigen, dass strukturelle Variationen — Deletionen, Duplikationen, andere Veränderungen der DNA-Sie sind nicht gleichmäßig verteilt in der gesamten Genom. Es gibt Wüsten, und es gibt hot spots. Die große Frage ist, ob diese Häufung hat biologische Bedeutung, ob es zufällig ist oder angetrieben durch evolutionäre Kräfte. Unsere Forschung befasst sich mit dieser Frage.“

Die Studie, online veröffentlicht am 18. März in der Zeitschrift Genome Biology and Evolution, führte Gokcumen und UB biologischen Wissenschaften Doktorand Yen-Lung Lin, hat da wer seinen Abschluss und wird in Kürze beginnen einen neuen job als Postdoc an der University of Chicago.

Erkunden Sie die Architektur Tausende von genomen

Das menschliche Genom ist die Gesamtheit der eine person ‚ s DNA. Gene — die Fragmente der DNA, die Einfluss auf Merkmale wie Augenfarbe und das Risiko für die Krankheit, indem Sie sagen, unser Körper, wie Sie zum Aufbau wichtiger Proteine — machen etwa 1,5 Prozent unserer Genome. Der rest besteht aus nicht-kodierenden DNA, deren Funktion (oder deren fehlen) ist ein Thema der Debatte unter Wissenschaftlern.

Jede person, die das Genom ist anders, und die neue Studie verglich die DNA von mehr als 2.500 Personen.

Wissenschaftler konzentrierte sich auf die Abschnitte des Erbguts, unterscheiden die meisten zwischen den Menschen, die Identifizierung von 1,148 Bereiche, die harbor ungewöhnlich hohe Anzahl von strukturellen Varianten, darunter Stücke von dupliziert, gelöscht, eingefügt, invertiert oder wiederholte DNA-Abschnitte.

Neue Erkenntnisse über die Formbarkeit des menschlichen DNA

Die Auseinandersetzung mit diesen „hot spots“, verriet eine komplexe evolutionäre Geschichte.

Die meisten finden wir in gen-Armen Regionen des Genoms, wie erwartet. (Änderung Genen führen kann zu verheerenden gesundheitlichen Probleme, so macht es Sinn, dass die gen-reichen Regionen eher stark konserviert durch die evolution, Gokcumen erklärt.)

Jedoch, eine kleine Teilmenge der strukturellen Variante hot-spots finden sich in den teilen des Genoms, den Hafen wichtigen Genen. In diesen hubs, Gene, verbunden mit unserem Geruchssinn, Blut und Haut-Funktion und die Immunität gegen Krankheiten überrepräsentiert, so die Studie.

Balancing, Auswahl — in dem Duell evolutionären Kräfte Laufwerk einer Spezies zu bewahren, eine Reihe von Eigenschaften — kann helfen, zu erklären, warum diese gen-heavy-hot-spots vorhanden sind.

Ein Beispiel: In der Studie, eine DNA-deletion erhöht, dass eine person das Risiko für eine Blutkrankheit namens Thalassämie gefunden wurde in etwa 16 Prozent der Gene, die in sub-Sahara-afrikanischen Populationen. Während der evolution meist gejätet diese genetische variation von menschlichen Gesellschaften in anderen teilen der Welt, die variation besteht in Subsahara-Afrika, weil es wertvoll ist es, Gokcumen sagt: Die Streichung kann eine Resistenz gegen die malaria, eine wichtige Krankheit in der region.

„Gibt es einen evolutionären Grund, warum diese mutation zu Verweilen, trotz der negativen Auswirkungen“, sagt er. „Es ist tatsächlich von Vorteil ist auch, zumindest für einige Bevölkerungsgruppen. Balancing Auswahl ist wichtig für die Anpassung, und wir denken, es trägt zu der Entwicklung von einigen strukturellen Variante “ hot spots.“

Wenn die Ergebnisse auf balancing, Auswahl präsentieren Menschheit, die Anpassungsfähigkeit, die ein zweites Ergebnis der Studie deutet an, wie empfindlich wir sind-wie leicht kann es zu Problemen kommen.

Der Abschluss hat zu tun mit der Formbarkeit der menschlichen DNA, und die Möglichkeit, dass einige hot spots der variation kann sich in den Abschnitten des Genoms, die für die biochemische Gründe, anfälliger für Manipulationen.

Bei den meisten Menschen, genetische Mutationen in diesen Regionen sind nicht verheerend. Aber in einigen Fällen große genetische Deletionen, die beginnen, in einem hotspot und Ende in einem anderen führen können, in die Löschung der gesamten Gene in zwischen, was zu gesundheitlichen Komplikationen, Gokcumen sagt.

Ein Beispiel: Die Studie ergab, dass eine Reihe von aufeinander folgenden strukturellen Variante hot-spots liegen auf beiden Seiten der short stature homeobox (SHOX) – gen, dessen deletion führt zu einer schweren Störung des Knochenwachstums, die bewirkt, dass sehr kurze Statur. In manchen Menschen fehlt das SHOX-gen, Deletionen von DNA-begann in einem hotspot, die sich über die gesamte SHOX-gen, und endete in einem zweiten hotspot.

Wenn Gokcumen-und Lin-ran statistische tests fanden Sie heraus, dass die start-und end-Punkte der großen genetischen Mutationen bekannt, die eine medizinische Relevanz haben, wurden in der strukturellen Variante hot-spots, die mehr Häufig, als zu erwarten wäre.

Die Studie wurde finanziert von der National Science Foundation.