Décrypter le code de la vieLorsque les historiens se pencheront à ce tournant du millénaire, ils constateront que cette percée scientifique majeure de l'époque était la caractérisation en ultime détail des instructions génétiques qui façonnent un Homo sapiens être. The Human Genome Projectwhich vise à répertorier tous les gènes et épeler lettre par lettre sur le fil littérale de la vie, DNAwill touchent à peu près toutes les branches de la biologie. Le séquençage complet de l'ADN d'organismes de plus en plus, y compris sapienss Homo, répondra à de nombreuses questions importantes, telles que la façon dont les organismes ont évolué, que ce soit une vie synthétique sera jamais possible, et comment traiter un large éventail de troubles médicaux.Le projet Génome humain génère une quantité de données sans précédent en biologie. Une simple liste des unités de l'ADN, appelés bases, qui constituent le génome de l'Homo sapiens comblerait 200 Téléphone articleseven sans annotations décrivant ce que ces séquences d'ADN faire. Un projet de travail de 90 pour cent du total des séquences d'ADN Homo sapiens était en place au printemps de 2000, et la séquence complète est attendue en 2003. Mais ce sera simplement un squelette qui nécessitera de nombreuses couches de l'annotation qui lui donnent son sens. Les effets positifs de l'ouvrage de référence viendra de la compréhension des protéines codées par les gènes. Protéines non seulement la majeure partie de structure du corps Homo sapiens, mais incluent aussi les enzymes qui réalisent les réactions biochimiques de la vie. Ils sont composés d'unités appelées acides aminés reliés entre eux dans une longue chaîne, chaque chaîne de plis d'une manière qui détermine la fonction d'une protéine. L'ordre des acides aminés est déterminé par la séquence de bases d'ADN du gène qui code pour une protéine donnée, par des intermédiaires appelés ARN, les gènes qui rendent activement ARN sont dits "exprimés". Le projet Génome humain cherche pas seulement à élucider toutes les protéines produites à l'intérieur d'un Homo sapiens, mais aussi de comprendre comment les gènes qui codent les protéines sont exprimées, comment les séquences d'ADN de ces gènes se classent par rapport gènes comparables d'autres espèces, comment les gènes varient au sein de notre espèce et comment se traduisent par des séquences d'ADN caractéristiques observables. Couches d'information intégré sur le dessus de la séquence d'ADN révélera les connaissances intégrées dans l'ADN. Ces données alimenteront les progrès de la biologie pour au moins le siècle prochain. Dans un cycle vertueux, plus nous apprenons, plus nous serons en mesure d'extrapoler, émettre des hypothèses et à comprendre. En 2050, nous croyons que la génomique sera en mesure de répondre aux questions principales suivantes:
• La structure tridimensionnelle de protéines être prévisible de leurs séquences d'acides aminés? Les six milliards de bases du génome de l'Homo sapiens sont pensés pour encoder environ 100.000 protéines. Bien que la séquence d'acides aminés d'une protéine peut être traduit en une simple étape de la séquence d'ADN d'un gène, nous ne pouvons élucider actuellement la forme d'une protéine sur le plan purement théorique, et les structures de déterminer expérimentalement peut être assez laborieux. Pourtant, une la structure des protéines est assez conservedor maintenue constante tout au long evolutionmuch plus que sa séquence d'acides aminés. Beaucoup de différentes séquences d'acides aminés peuvent conduire à des protéines de formes semblables, donc nous pouvons en déduire la structure de protéines différentes, en étudiant un échantillon représentatif de protéines dans le détail. Récemment, un groupe international de biologistes structurels ont commencé une Protein Structure Initiative visant à coordonner leurs travaux. Biologistes structurels "résoudre" les formes de protéines, soit en faisant des cristaux très purs d'une protéine donnée et en bombardant ensuite les cristaux avec des rayons X, ou en soumettant une protéine particulière à la résonance magnétique nucléaire (RMN) d'analyse. Les deux techniques sont fastidieuses et coûteux. Le consortium a l'intention d'obtenir le plus d'informations à partir de chaque nouvelle structure en utilisant les connaissances acquises sur les structures liées aux protéines du groupe dans des familles qui sont les plus susceptibles de partager les mêmes caractéristiques architecturales. Ensuite les membres du consortium du plan pour cibler les représentants de chaque famille pour un examen minutieux par des techniques physiques. Comme le catalogue des structures gonfle résolus et les scientifiques à développer des systèmes plus raffinés pour le regroupement des structures au sein d'un recueil de formes de base, des biochimistes de plus en plus être en mesure d'utiliser des ordinateurs pour modéliser les structures du nouveau discoveredor même totalement inventedproteins. Structurels biologistes de projet, un total d'environ 1.000 protéine basique de motifs pliage existent; les modèles actuels suggèrent que la résolution de seulement 3.000 à 5.000 ouvrages sélectionnés, au-delà de celles déjà connues, pouvait permettre aux chercheurs de déduire la structure de protéines nouvelles régulièrement. Avec des biologistes structurels résoudre plus de 1000 structures de protéines chaque année et avec leur accélération des progrès, ils devraient être en mesure de compléter l'inventaire peu de temps après l'Homo sapiens lui-même génome est séquencé. • Est-ce une vie synthétique des formes être produite? Considérant que les biologistes travaillent à des protéines de structure du groupe en catégories pour l'objectif pratique de résoudre efficacement les structures, le fait que les protéines sont donc susceptibles de se répercute de classification ayant un sens biologique. Elle reflète la façon dont la vie sur la Terre a évolué et ouvre la porte à des questions centrales à la compréhension du phénomène de la vie elle-même. Y at-il un ensemble de protéines communes à tous les organismes? Quels sont les procédés biochimiques nécessaires pour la vie? Déjà, avec plusieurs génomes complètement séquencés availablemostly de bacteriascientists ont commencé à faire l'inventaire des gènes conservés entre ces organismes, guidés par la grande question de ce qui constitue la vie, au moins au niveau d'une seule cellule. Si, dans quelques années, les enquêteurs peuvent s'attendre à amasser un répertoire bien rangé du gène productsRNA ainsi que proteinsrequired à vie, ils mai bien être en mesure de faire un nouvel organisme à partir de zéro en égrenant bases de l'ADN s'assemblent en un génome codant inventé pour inventé produits. Si ce génome a inventé l'artisanat d'une cellule autour d'elle et la cellule se reproduit de façon fiable, l'exercice serait la preuve que nous avions décrypté les mécanismes de base de la vie. Une telle expérience pourrait aussi accroître la sécurité, les questions éthiques et théologiques qui ne peuvent pas être négligés. Génome humain est contenu dans 23 paires de chromosomes, qui se trouvent dans le noyau de chaque cellule du corps. Chaque chromosome est constitué d'une double hélice d'ADN est enroulé autour de protéines appelées histones spoollike. Les complexes ADN-histones sont ensuite enroulés en spirale et double-céder chromosomes. Le but ultime du projet du génome humain est de comprendre les protéines qui sont codés par l'ADN. Quand un gène est "on", la cellule utilise un processus appelé transcription de copies d'ADN du gène dans une molécule simple-brin appelée ARN messager (ARNm), qui quitte le noyau à associer à une série de structures protéiques de grande taille appelés ribosomes. Les ribosomes traduisent alors l'ARNm en une chaîne d'acides aminés qui compose la protéine codée. Le nouveau proteinhere un récepteur destiné à l'membranegoes cellule à travers plusieurs étapes de pliage dans une séquence que les chercheurs commencent tout juste à comprendre. • Serons-nous capables de construire un modèle informatique d'une cellule qui contient tous les composants, identifie l'ensemble des interactions biochimiques et fait des prédictions précises sur les conséquences de toute impulsion donnée à cette cellule? Au cours des 50 dernières années, un seul gène ou une protéine unique souvent dominé la recherche d'un biologiste. Au cours des 50 prochaines années, les chercheurs vont passer à l'étude des fonctions intégrées entre de nombreux gènes, le web des interactions entre les voies de gènes et comment les influences extérieures sur le système. Bien sûr, les biologistes ont longtemps cherché à décrire comment les composants d'une cellule d'interagir: comment lier des molécules appelées facteurs de transcription de morceaux spécifiques de l'ADN pour réguler l'expression génique, par exemple, ou comment l'insuline se lie à son récepteur sur la surface d'une cellule musculaire et déclenche une cascade de réactions dans la cellule qui renforce en fin de compte le nombre de transporteurs de glucose dans la membrane cellulaire. Mais le projet du génome va susciter des analyses semblables pour des milliers de gènes et de composants cellulaires à la fois. Dans le prochain demi-siècle, avec tous les gènes identifiés et toutes les interactions possibles réactions cellulaires et cartographié, pharmacologues développement d'un médicament ou toxicologues tenter de prédire si une substance est toxique mai ainsi se tourner vers des modèles informatiques de cellules à répondre à leurs questions. • Est-ce que les détails de la façon dont les gènes déterminent le développement des mammifères devenu clair? Être capable de modéliser une cellule unique sera impressionnante, mais de comprendre pleinement les formes de vie nous est le plus familier, nous avons clairement envisager le niveau de complexité supplémentaire. Nous aurons à examiner comment les gènes et leurs produits se comportent en place et timethat est, dans différentes parties du corps et dans un corps qui change au cours d'une durée de vie. Biologistes du développement ont commencé à surveiller la façon dont les piscines des produits des gènes varient comme les tissus se développent, dans une tentative pour trouver des produits qui définissent les étapes de développement. Aujourd'hui, des scientifiques mettent au point que l'on appelle des tableaux d'expression que des milliers d'enquête des produits des gènes à la fois, qui cartographie les activer ou désactiver et celles qui varient d'intensité d'expression. Techniques comme celles-ci en évidence nombre de bons candidats pour les gènes qui directe au développement et établir le plan du corps des animaux. Comme par le passé, le modèle organismslike la mouche des fruits La drosophile,le nématode Caenorhabditis elegans et le mousewill restent les chevaux de trait central dans la biologie du développement. Avec la séquence du génome de C. elegans et Drosophila's complète, la séquence complète Homo sapiens sur la voie en 2003 et la souris est probable dans les quatre à cinq ans, les comparaisons de séquences seront devenus plus courants et approfondie et donnera des biologistes de nombreux indices pour savoir où chercher pour les forces de conduire que des animaux de la mode tout entier. Beaucoup d'autres génomes complets représentant diverses branches de l'arbre évolutif seront dérivés comme le coût du séquençage des diminutions. Jusqu'à présent, les biologistes du développement se sont efforcés de trouver des signaux qui sont universellement importante dans l'établissement plan du corps d'un animal, la disposition de ses membres et organes. Avec le temps, ils seront également décrire la séquence du gène variationsin et peut-être regulationthat gène de générer de la diversité de formes frappante entre espèces différentes. En comparant les espèces, nous apprendrons comment les circuits génétiques ont été modifiées pour réaliser des programmes distincts afin que les réseaux presque l'équivalent des gènes de la mode, par exemple, les petites pattes poilues chez la souris et les bras avec chiffres opposables dans les sapienss Homo. • Est-ce que la compréhension du génome de l'Homo sapiens de transformer la médecine préventive, diagnostique et thérapeutique? La biologie moléculaire a longtemps tenu la promesse de transformer la médecine à partir d'une question de Serendipity à une poursuite rationnelle fondée sur une compréhension fondamentale des mécanismes de la vie. Ses résultats ont commencé à s'infiltrer dans la pratique de la médecine, la génomique va accélérer la progression. Dans 50 ans, nous prévoyons que la génomique globale fondée sur les soins de santé à être la norme dans le Arbre de vie illustre la vue actuelle des relations entre tous les êtres vivants, y compris sapienss Homo. Une fois la séquence d'ADN du génome de l'Homo sapiens est connu, les scientifiques seront en mesure de comparer les informations à celle produite par les efforts de séquençage des génomes d'autres espèces, ce qui donne une meilleure compréhension de la façon dont la vie sur la Terre a évolué. Dans la prochaine décennie, des tests génétiques seront systématiquement prédire la susceptibilité individuelle aux maladies. Une intention du Projet du génome humain est d'identifier des variations génétiques. Une fois une liste de variantes, est établi, les études épidémiologiques se démêler comment des variations corrélées à un risque pour la maladie. Quand le génome est entièrement ouvert à nous, ces études révèlent le rôle des gènes qui contribuent faiblement aux maladies de leur propre chef, mais qui interagissent aussi avec d'autres gènes et les influences environnementales, comme l'alimentation, l'infection et l'exposition prénatale à affecter la santé. En 2010 et 2020, la thérapie génique doit aussi devenir un traitement courant, au moins pour un petit ensemble de conditions. En 20 ans, de nouveaux médicaments seront disponibles qui découlent d'une compréhension moléculaire détaillée des maladies courantes comme le diabète et l'hypertension artérielle. Les médicaments seront logiquement molécules cibles et donc d'être puissant sans effets secondaires importants. Des médicaments tels que ceux du cancer seront systématiquement être adapté à la réaction probable d'un patient, tel que prédit par empreintes moléculaires. Diagnostics de nombreuses conditions seront beaucoup plus approfondie et plus précise que celles d'aujourd'hui. Par exemple, un patient qui apprend que le cholestérol est élevé, il saura aussi quels gènes sont responsables, quel effet le taux de cholestérol élevé est susceptible d'avoir, et ce que le régime alimentaire et des mesures pharmacologiques qui fonctionnera le mieux pour lui. En 2050 de nombreuses maladies potentielles sera guéri au niveau moléculaire, avant qu'ils ne surviennent, bien que d'importantes inégalités dans le monde entier en matière d'accès à ces progrès continueront de susciter des tensions. Les thérapies géniques Quand les gens tombent malades, et des thérapies médicamenteuses en reviendra à la maison sur les gènes individuels, tels qu'ils existent chez les personnes individuelles, pour faire précis, un traitement personnalisé. La durée de vie moyenne atteindra 90 à 95 ans, et une compréhension détaillée de l'Homo sapiens gènes vieillissement de stimuler les efforts visant à étendre la durée maximale de vie de l'Homo sapiens. • Serons-nous reconstituer avec précision l'histoire des populations d'Homo sapiens? Malgré ce que mai sembler une grande diversité dans notre espèce, des études de la dernière décennie montrent que l'espèce Homo sapiens est plus homogène que bien d'autres, en tant que groupe, nous affichons une variation moins importante que les chimpanzés font. Parmi sapienss Homo, les mêmes variations génétiques tendent à se trouver dans tous les groupes de population, et seule une petite fraction de la variation totale (entre 10 et 15 pour cent) peuvent être liées aux différences entre les groupes. Cela a conduit certains biologistes des populations à la conclusion qu'il n'ya pas si longtemps l'espèce Homo sapiens était composé d'un petit groupe, peut-être 10.000 individus, et que les populations d'Homo sapiens dispersées sur la terre que récemment. La plupart des variations génétiques antérieures à cette époque. Armés de techniques d'analyse de l'ADN, des généticiens des populations ont au cours des 20 dernières années, été en mesure de répondre à des questions anthropologiques avec une clarté sans précédent. Événements démographiques tels que les migrations, les goulets d'étranglement de la population et l'expansion de modifier la fréquence des gènes, en laissant un dossier complet et détaillé des événements dans l'histoire de l'Homo sapiens. Les données génétiques ont renforcé l'opinion selon laquelle sapienss Homo moderne remonte relativement récemment, il ya peut-être 100.000 à 200.000 ans, en En 2050, donc, nous en savons beaucoup plus que nous maintenant sur les populations Homo sapiens, mais une question demeure: Combien peut-être connu? Les êtres humains se sont accouplées avec suffisamment d'abandonner ce sans doute pas un seul arbre de la famille sera la solution de comptabilité unique pour toute l'histoire de l'Homo sapiens. En fait, l'histoire des populations d'Homo sapiens ne sortira pas comme un arbre, mais comme un treillis où les lignages se rencontrent souvent et se mêlent après des intervalles de séparation. Pourtant, en 50 ans, nous saurons ambiguïté combien il reste dans notre histoire reconstruite. • Serons-nous capables de reconstituer les grandes étapes dans l'évolution de la vie sur la terre? Molecular séquences ont été des outils indispensables pour l'élaboration des taxonomies depuis les années 1960. Dans une large mesure, les données de séquences d'ADN ont déjà exposé le record de 3,5 milliards d'années d'évolution, le tri des êtres vivants en trois domainsArchaea (organismes unicellulaires d'origine antique), les bactéries et les eucaryotes (organismes dont les cellules ont un noyau) et révélant la schémas de branchement de plusieurs centaines de royaumes et de divisions. Un aspect de l'héritage a compliqué l'espoir d'affecter tous les êtres vivants à des branches dans un seul arbre de la vie. Dans de nombreux cas, des gènes différents suggèrent des histoires familiales différentes pour les mêmes organismes, ce qui reflète le fait que l'ADN n'est pas toujours hérité de la façon la plus simple, d'un parent à ses descendants, avec un taux plus ou moins prévisible des mutations qui marquent le passage du temps. Genes hop tantôt à travers de grandes lacunes de l'évolution. Des exemples de ceci sont les mitochondries et les chloroplastes, organites producteurs d'énergie des animaux et des plantes, qui font tous deux leur propre matériel génétique et est descendu à partir de bactéries qui ont été évidemment avalés par les cellules eucaryotes. Ce type de "transfert latéral de gènes" semble avoir été assez commun dans l'histoire de la vie, afin que les gènes de la comparaison entre les espèces ne cédera pas un arbre, unique famille universelle. Comme pour les lignées Homo sapiens, une analogie plus aptes à l'histoire de la vie sera un filet ou un treillis, où les lignes séparées divergent et rejoindre à nouveau, plutôt que d'un arbre, où les branches de fusion jamais. En 50 ans, nous allons combler dans beaucoup de détails sur l'histoire de vie, bien que nous ne pourrions pas comprendre comment le premier organisme d'auto-réplication est arrivé. Nous allons apprendre quand et comment, par exemple, différents lignages inventé, adopté ou adapté les gènes d'acquérir de nouvelles séries de réactions biochimiques ou des plans d'organisation différents. Le gène à base de perspective de la vie se sont emparés si profondément parmi les scientifiques que l'unité de base dont ils auront très probablement envisager de ne plus être un organisme ou une espèce, mais un gène. Ils seront tableau dont les gènes ont voyagé ensemble pendant combien de temps dans lequel les génomes. Les scientifiques pourront aussi aborder la question qui a empoisonné les gens depuis l'époque de Charles Darwin: Ce qui nous fait l'Homo sapiens? Ce qui nous distingue comme une espèce? Sans doute, beaucoup d'autres questions se poseront au cours des 50 prochaines années ainsi. Comme dans tout domaine scientifique fertiles, les données seront de carburant de nouvelles hypothèses. Paradoxalement, comme il grandit en importance, la génomique elle-même mai-être même pas un concept commun en 50 ans, comme il rayonne dans de nombreux autres domaines et devient finalement absorbée dans le cadre de l'infrastructure de tous biomédecine. • Comment les individus, les familles et la société face à cette explosion des connaissances sur notre patrimoine génétique? Cette question sociale, à la différence des précédentes scientifique, technologique et médicale, ne sauraient se résumer à un oui ou par non réponse. L'information génétique et de la technologie offrira de grandes possibilités pour améliorer la santé et soulager la souffrance. Mais toute puissante technologie comporte des risques, et le plus puissant de la technologie, plus les risques. Dans le cas de la génétique, les gens de mauvaise volonté d'aujourd'hui utiliser des arguments génétiques pour tenter de justifier vues sectaires sur les différents groupes raciaux et ethniques. Comme la technologie pour analyser l'ADN est devenue de plus en plus répandue, les assureurs et les employeurs ont utilisé l'information pour refuser aux travailleurs l'accès aux soins de santé et l'emploi. Comment nous allons composer avec l'explosion de l'information génétique reste une question ouverte. Enfin, les mouvements seront antitechnology être apaisée par toutes les révélations de la science génétique? Bien que nous venons d'énumérer tant de questions à laquelle nous soutenons la réponse sera oui, c'est celui où la réponse sera probablement non. La tension entre les progrès scientifiques et le désir de revenir à une simple et plus "naturel" mode de vie va probablement s'intensifier sous forme d'infiltration dans la génomique de plus en plus notre vie quotidienne. Le défi sera de maintenir un équilibre sain et d'assumer collectivement la responsabilité de s'assurer que les avancées issues de la génomique sont mis à ne pas utiliser ill. un article présenté par F. Donis Disclaimer:Notre site n'est pas responsable du contenu de cet article. Webarticles est une ressource d'information gratuite. Important: Cet article «déchiffrer le code de vie» a été traduit par un logiciel automatique. Nous nous sentons désolés pour les fautes d'orthographe que mai ont eu lieu. Nous vous remercions de votre compréhension.
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