Language
Country/Area
No result found
شف الغموض بين تجميع الجينوم وتجميع النسخ الجيني وتعلم لماذا يعد تجميع النسخ الجيني في بعض الأحيان الخيار الأفضل
إن فحص الكائنات الحية غير النموذجية يمكن أن يوفر رؤى جديدة حول آليات "الابتكارات المورفولوجية المذهلة" التي تسمح للحياة على الأرض بالازدهار.
في مملكتي النبات والحيوان، لا يمكن اختبار العديد من "الابتكارات" مثل المحاكاة، والتعايش، والتطفل، والتكاثر اللاجنسي في الكائنات النموذجية الشائعة. نظرًا لأن تجميعات النسخ الجيني تكون عمومًا أرخص وأبسط من الجينومات، فإن هذا النهج غالبًا ما يكون الخيار الأفضل لدراسة الكائنات الحية غير النموذجية. وقد تكشف النسخ الجينية لهذه الكائنات الحية عن بروتينات جديدة وأشكالها المتنوعة المرتبطة بهذه الظواهر البيولوجية الفريدة. مقارنة بين مجموعات النسخ والجينوم
إن المجموعة المجمعة من النسخ ضرورية لدراسات التعبير الجيني الأولية. قبل تطوير البرامج الحاسوبية لتجميع النسخ الجيني، كان يتم تحليل بيانات النسخ الجيني بشكل أساسي عن طريق تعيينها إلى جينوم مرجعي. على الرغم من أن محاذاة الجينوم هي طريقة قوية لتوصيف التسلسلات المنقولة، إلا أنها تعاني من محدودية عدم قدرتها على تفسير التغيرات البنيوية في نُسخ mRNA، مثل الربط البديل. نظرًا لأن الجينوم يحتوي على جميع الإنترونات والإكسونات التي قد تظهر في النسخة، فقد يتم تجاهل المتغيرات الموصولة ذات المحاذاة غير المستمرة كمتغيرات بروتينية فعلية. حتى لو كان الجينوم المرجعي متاحًا، فيجب إجراء التجميع الجديد لأنه يتيح استرداد النسخ من الأجزاء المفقودة من الجينوم الرئيسي.
الاختلافات بين الترانسكريبتوم ومجموعات الجينوم
على عكس مستويات تغطية التسلسل الجينومي، والتي تختلف بشكل عشوائي مع المحتوى المتكرر في الحمض النووي غير المشفر، فإن مستويات تغطية تسلسل النسخوم يمكن أن تعكس بشكل مباشر مستويات التعبير الجيني. وتخلق هذه التسلسلات المتكررة أيضًا غموضًا في مجموعات الجينوم، في حين أن الغموض في مجموعات النسخ غالبًا ما يتوافق مع المتغيرات الموصولة أو التغييرات الصغيرة بين أعضاء عائلة الجينات. هناك عدة أسباب تمنع استخدام مجمعات الجينوم بشكل مباشر لتجميع النسخ الجيني. أولاً، عادةً ما يكون عمق تسلسل الجينوم متسقًا عبر الجينوم بأكمله، ولكن عمق النسخ قد يختلف. ثانيًا، يتم دائمًا تسلسل كلا السلسلتين في تسلسل الجينوم، في حين أن تسلسل RNA يمكن أن يكون خاصًا بسلسلة واحدة. في نهاية المطاف، يعد تجميع النسخ أكثر تحديًا لأن المتغيرات المنقولة من نفس الجين قد تشترك في الإكسونات وقد يكون من الصعب حلها بوضوح.المنهجية
تسلسل الحمض النووي الريبوزيبمجرد استخراج الحمض النووي الريبوزي من الخلايا وتنقيته، يتم إرساله إلى منشأة تسلسل عالية الإنتاجية حيث يتم نسخه عكسيًا أولاً لإنشاء مكتبة cDNA. يمكن بعد ذلك تجزئة هذه الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين إلى أطوال مختلفة اعتمادًا على منصة التسلسل المستخدمة. تستخدم المنصات المختلفة التالية أنواعًا مختلفة من التقنيات لتسلسل ملايين القراءات القصيرة، بما في ذلك تسلسل 454، وIllumina، وSOLiD.
خوارزمية التجميع
سيتم تجميع قراءات تسلسل cDNA المولدة أعلاه في نصوص من خلال برنامج تجميع النصوص القصيرة القراءة. في كثير من الأحيان يمكن اكتشاف بعض الاختلافات في الأحماض الأمينية، والتي قد تعكس متغيرات بروتينية مختلفة أو قد تمثل جينات مختلفة في نفس عائلة الجينات أو حتى الجينات التي تشترك فقط في المجالات المحفوظة. وفي حين أن هذه البرامج ناجحة عمومًا في تجميع الجينومات، فإنها تواجه تحديات فريدة في تجميع النسخ الجيني. على عكس التغطية التسلسلية العالية للجينوم، بالنسبة للنسخة الجينية، فإن التغطية التسلسلية العالية قد تعني تسلسلات وفيرة بدلاً من تسلسلات متكررة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يكون تسلسل النسخ الجيني خاصًا بالسلسلة، وفي هذه الحالة تكون النسخ الجينية المعبرة والمعاكسة موجودة. في نهاية المطاف، قد يكون إعادة بناء وتشريح كافة المتغيرات المتصلة أمرا صعبا.ملاحظات وظيفية
يوفر التوضيح الوظيفي للنصوص المجمعة رؤى حول الوظائف الجزيئية المحددة للبروتينات المفترضة والمكونات الخلوية والعمليات البيولوجية. يمكن لـ Blast2GO (B2G) إضافة تعليقات توضيحية إلى بيانات التسلسل التي لا تحتوي على تعليقات توضيحية لـ GO من خلال محاذاة أجزاء contig المجمعة مع قاعدة بيانات البروتين غير المكررة الخاصة بـ NCBI. وهذه أداة تستخدم بشكل متكرر في الدراسات الجينومية الوظيفية للأنواع غير النموذجية.
التحقق ومراقبة الجودة
نظرًا لأن الجينومات المرجعية الجيدة نادرًا ما تكون متاحة، فمن الممكن التحقق من جودة التجميعات الحسابية من خلال مقارنة التسلسلات المجمعة بالقراءات المستخدمة لتوليدها (بدون مرجع) أو من خلال محاذاة تسلسلات المجال الجيني المحفوظة مع النسخ الجيني أو جينوم نوع وثيق الصلة (بناءً على مرجع). تستخدم أدوات مثل Transrate وDETONATE تحليلات إحصائية من خلال هذه الأساليب لتقييم جودة التجميع. في هذا المجال سريع التطور من البحوث الجينومية، يعد تجميع النسخ الجيني بلا شك أحد الأدوات الأساسية لفهم تنوع الحياة. في ظل هذا التنوع البيولوجي الغني، كيف يمكننا تطبيق هذه النتائج على الجهود المستقبلية في مجال التكنولوجيا الحيوية والحفاظ على البيئة؟
