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        花粉扁蟲(chóng)的第一個(gè)完整的基因組裝配揭示了基因功能和進(jìn)化的寶庫(kù)
        
			
        
				2019-04-30 08:52:04
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			  來(lái)源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        渦蟲(chóng)扁蟲(chóng)Schmidtea mediterranea是一種非凡的動(dòng)物。即使切成小塊，每件也可以再生成一個(gè)完整且完美比例的微型渦蟲(chóng)。這種能力的關(guān)鍵是令人著迷的成體干細(xì)胞，其中一種可以恢復(fù)完整的蠕蟲(chóng)。但是Schmidtea mediterranea如何實(shí)現(xiàn)這些壯舉目前還很難理解。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要一步是Schmidtea mediterranea的第一個(gè)高度連續(xù)的基因組裝配，德累斯頓Max Planck分子細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)研究所(MPI-CBG)的研究人員與海德堡理論研究所(HITS)合作報(bào)告當(dāng)前的自然問(wèn)題。該組裝揭示了一個(gè)基因組，其中包含新的巨大重復(fù)元素，新的扁蟲(chóng)特異性基因，但也缺乏其他基因，這些基因迄今被認(rèn)為對(duì)于保持動(dòng)物的生存是絕對(duì)必要的。該發(fā)現(xiàn)在再生研究，干細(xì)胞生物學(xué)和生物信息學(xué)領(lǐng)域具有潛在意義。
        

        花粉扁蟲(chóng)的第一個(gè)完整的基因組裝配揭示了基因功能和進(jìn)化的寶庫(kù)
        

        完整且完全組裝的基因組對(duì)于理解生物體的生物學(xué)特征至關(guān)重要?？茖W(xué)家此前曾嘗試對(duì)Schmidtea mediterranea的基因組進(jìn)行測(cè)序，但最終收集了超過(guò)100,000個(gè)短片。其原因在于，大量的基因組由相同序列的許多幾乎相同的拷貝組成，這些拷貝一遍又一遍地重復(fù)。
        

        新的測(cè)序方法
        

        為了克服異常重復(fù)基因組的挑戰(zhàn)，MPI-CBG的Jochen Rink和Eugene Myers的研究小組利用了太平洋生物科學(xué)的長(zhǎng)讀序列技術(shù)，該技術(shù)在DRESDEN概念測(cè)序中心運(yùn)行，這是MPI-CBG之間的聯(lián)合操作和德累斯頓工業(yè)大學(xué)。這種相對(duì)較新的技術(shù)可以直接“讀取”基因組的連續(xù)區(qū)段，長(zhǎng)達(dá)40,000個(gè)堿基對(duì)(或“字母”)。與更廣泛使用的100-500堿基對(duì)讀數(shù)相比，這種長(zhǎng)讀取在橋接基因組重復(fù)延伸方面顯著更有效，因此與先前的裝配相比，基因組裝配統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)提高了100倍。
        

        Siegfried Schloissnig(HITS)主要負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)一種名為“漫威”的新型軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了比以前這樣的系統(tǒng)更長(zhǎng)時(shí)間閱讀所帶來(lái)的更多拼圖游戲，并且效率更高。Schmidtea mediterranea基因組的組裝涉及8TB的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)使HITS的高性能計(jì)算集群在三周內(nèi)完成。
        

        缺少基因
        

        但是，科學(xué)家們究竟能夠?qū)蚪M裝配中豐富的遺傳信息做些什么呢?Schmidtea mediterranea的一個(gè)驚喜是可能缺乏高度保守的基因，如MAD1和MAD2。兩者都存在于幾乎所有其他生物中，因?yàn)樗鼈冊(cè)跈z查點(diǎn)中發(fā)揮功能，確保兩個(gè)子細(xì)胞在細(xì)胞分裂后獲得相同數(shù)量的染色體。然而，盡管MAD1 / 2基因丟失，但是渦蟲(chóng)仍保留了檢查點(diǎn)功能。如何做到這一點(diǎn)是基因組有助于回答的問(wèn)題之一。但Jochen Rink和他的團(tuán)隊(duì)對(duì)使用基因組裝配理解渦蟲(chóng)如何設(shè)法從任意組織塊再生而感到特別興奮。Rink解釋說(shuō)：“我們已經(jīng)知道了再生頭部所需的一些基因，只有在再生件前端的基因“。此外，Rink集團(tuán)已經(jīng)匯集了來(lái)自世界各地的大量渦蟲(chóng)物種，其中許多已經(jīng)喪失了再生能力。”具有強(qiáng)大的工具箱，用于組裝困難現(xiàn)在基因組到位了，我們希望很快就能用基因組比較來(lái)理解為什么有些動(dòng)物會(huì)再生，而很多人則不會(huì)。至少在扁蟲(chóng)的情況下，“Rink總結(jié)道。
        
			

			
          
        
			
        
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