Wie man einen Teil-cDNA-Sequenz

Forscher finden partielle cDNA-Sequenzen durch chemische Abbau von Kopien eines DNA-Moleküls an eine Reihe von Fragmenten, die in der Länge unterscheiden sich von einer Basis zu schaffen. In diesem Prozess ist die Basis an einem Ende jedes Fragment, eine der vier Fluoreszenzfarbstoffe, die Farbe des Farbstoffes in Abhängigkeit von der Identität von der Basis in dieser Position befestigt. Maschinen sortieren Sie dann das markierte Fragmente der Größe nach. Schließlich regt ein Laser die Farbe Etiketten eins nach dem anderen. Das Ergebnis ist eine Folge von Farben, die auf elektronischem Wege zu lesen, und dass die Reihenfolge der Basen entspricht, an einem Ende der cDNA wird analysiert. Teilsequenzen hunderte von Basen lange können in einem Computer zusammengesetzt werden, um vollständige Gensequenzen zu produzieren.

Sobald wir Ihnen eine cDNA, können wir kopieren Sie sie, so viel wie wir wollen. Das bedeutet, dass wir genügend Material für die Bestimmung der Reihenfolge der Basen haben. Weil wir die Regeln, die Zellen verwenden, um DNA-Sequenzen in die Sequenzen von Aminosäuren, die Proteine, die Reihenfolge der Basen erzählt uns die Aminosäuresequenz des entsprechenden bilden wiederum wissen Protein-Fragment. Das Sequenz, in der wiederum können mit den Sequenzen in Proteinen, deren Strukturen sind bekannt verglichen werden. Dieses Manöver oft erzählt uns etwas über die Funktion des gesamten Proteins, weil Proteine ähnliche Sequenzen von Aminosäuren enthalten oft ähnliche Aufgaben ausführen.

Analysieren von cDNA-Sequenzen verwendet, um äußerst zeitaufwendig, aber in den letzten Jahren biomedizinische Instrumente entwickelt worden, dass die Aufgabe zuverlässig und automatisch. Eine weitere Entwicklung war auch notwendig, um unsere Strategie möglich. Sequencing Ausrüstung, die auf der Skala waren wir betrachten betrieben wird, produziert gigantische Datenmengen. Zum Glück, Computer-Systeme, die Handhabung der daraus resultierenden Megabyte sind jetzt verfügbar, und wir und andere Software, die hilft uns sinnvoll, dieses Reichtums der genetischen detailliert geschrieben.

Montage der Puzzle

Unsere Technik für die Identifizierung der Gene von einer Zelle verwendet wird, um eine Sequenz von 300 bis 500 Basen an einem Ende eines jeden cDNA-Moleküle zu analysieren. Diese partiellen cDNA-Sequenzen dienen als Marker für Gene und werden manchmal als expressed sequence tags bezeichnet. Wir haben diese Länge für unsere partielle cDNA-Sequenzen gewählt, weil es ist kurz genug, um relativ schnell, aber immer noch lange genug, um ein Gen eindeutig identifizieren zu analysieren. Wenn ein cDNA-Molekül ist wie ein Artikel aus einem Artikel, ein Teilsequenz ist wie die erste Seite des articleit können den Artikel zu identifizieren und sogar geben uns eine Idee, was der Artikel über. Partielle cDNA-Sequenzen, ebenso kann uns etwas über das Gen sie stammen von. Auf HGS produzieren wir etwa eine Million Grundlagen der Roh-Sequenzdaten jeden Tag.

Unsere Methode erweist sich als erfolgreich: Wir haben Tausende von Genen identifiziert, von denen viele eine Rolle bei Krankheiten spielen. Sonstige Unternehmen und akademische Forscher haben auch angefangen, Programme zu generieren partielle cDNA-Sequenzen.

HGS's Computer erkennen viele der Teilsequenzen produzieren wir als Ableitung entweder von einem der Gene, die Forscher haben bereits mit anderen Mitteln oder aus einem Gen haben wir befanden uns vorher identifiziert. Wenn wir nicht auf jeden Fall eine neu erzeugte Teilsequenz weisen auf ein bekanntes Gen, werden die Dinge noch interessanter. Unsere Computer dann über unsere Datenbanken sowie öffentlichen Datenbanken scannen, um zu sehen, ob das neue Teilsequenz Überschneidungen, bevor jemand etwas protokolliert.

Wenn wir finden, eine klare Überschneidungen, die wir Stück gemeinsam die teilweise überlappenden Sequenzen in immer längeren Segmente, so genannte Contigs. Contigs entsprechen, dann, unvollständige Sequenzen schließen wir präsent zu sein irgendwo in einem übergeordneten-Gen. Dieser Prozess wird etwa analog zum Fischfang die Ausdrücke "ein Mitternacht öde, und ich dachte "und" während ich überlegte, schwach und müde / Über viele a... Volumen "und kombiniert sie zu einem Fragment erkennbar als Teil der" Edgar Allan Poe Der Rabe. "

Zur gleichen Zeit versuchen wir, die voraussichtlichen Funktion des Proteins entsprechend der Teilsequenz abzuleiten. Sobald wir die Protein-Struktur vorhergesagt wir sie nach ihrer Ähnlichkeit zu den Strukturen der bekannten Proteine zu klassifizieren. Manchmal finden wir eine Übereinstimmung mit einem anderen Protein Homo sapiens, aber oft bemerken wir eine Übereinstimmung mit einem von einem Bakterien, Pilze, Pflanzen oder Insekten: andere Organismen produzieren viele Proteine in ähnlicher Funktion wie der des Homo sapienss. Unsere Computer aktualisiert laufend die vorläufigen Einstufungen.

Im Jahr 1994 prognostizierte beispielsweise wir, dass Gene vier spezifischen Contigs enthalten würde jeder produzieren Proteine, wie bekannt, die Mutationen in der DNA von Bakterien und Hefen zu korrigieren. Weil die Forscher gelernt hatte, dass die Nichteinhaltung Mutationen Reparatur Darmkrebs verursachen können, haben wir begonnen zu arbeiten ist der vollständige Sequenzen der vier Gene. Wenn ein prominenter Darmkrebs Forscher später an uns herangetreten um Hilfe bei der Identifizierung von Genen, dass illnesshe verursachen könnten, wussten schon von einem solchen genewe waren in der Lage, ihm zu sagen, dass wir bereits arbeiteten mit drei zusätzliche Gene, die möglicherweise beteiligt sind.

Nachfolgende Untersuchungen haben bestätigt, dass Mutationen in einem der vier Gene Leben verursachen können drohende Darm-, Eierstock-oder Endometriumkarzinom. So viel, wie ein in alle 200 Menschen in Nordamerika und Europa tragen eine Mutation in einem dieser Mismatch-Reparatur-Gene, wie sie genannt werden. Mit diesem Wissen können Wissenschaftler entwickeln Tests zur Bewertung der Mismatch-Reparatur-Gene in die Menschen, die Angehörige mit diesen Krebsarten. Wenn die Menschen, die getestet Display eine genetische Prädisposition für Krankheiten, können sie genau beobachtet werden. Prompt Erkennung von Tumoren können dazu führen, dass lebensrettende Operation, und solche Versuche bereits in der klinischen Forschung eingesetzt, um gefährdete Personen zu identifizieren.

Unsere Datenbank enthält jetzt mehr als eine Million DNA-derived teilweise Gensequenzen, in 170.000 Contigs sortiert. Insgesamt sind mehr als die Hälfte der neuen Gene identifizieren wir haben eine gewisse Ähnlichkeit mit bekannten Genen, die eine wahrscheinliche Funktion zugeordnet haben. As time goes by, ist dieser Anteil vermutlich noch ansteigen.

Wenn ein Gewebe, führe zu einer ungewöhnlich hohen Zahl von cDNA-Sequenzen, die von demselben Gen stammen, bietet sie ein Indiz dafür, dass das betreffende Gen produziert riesige Mengen an mRNA. Das passiert meist, wenn die Zellen produzieren große Mengen des entsprechenden Proteins, was darauf hindeutet, dass das Protein eine besonders wichtige Arbeit leisten kann. HGS zahlt auch besonderes Augenmerk auf Gene, die nur in einem engen Bereich von Geweben exprimiert werden, weil solche Gene am ehesten zur Intervention in diesen Geweben Krankheiten nützlich sein. Von den vielen Genen, die wir entdeckt haben, haben wir ein Prozentsatz, scheinen besonders wahrscheinlich medizinisch bedeutsamen identifiziert.

Neue Gene, neue Medikamente

Mit der partiellen cDNA-Sequenz für die Gen-Technik Entdeckung haben die Forscher zum ersten Mal in der Lage zu beurteilen, wie viele Gene zu jedem der wichtigsten zellulären Funktionen, wie z. B. Verteidigung, Stoffwechsel und so weiter gewidmet sind. Die große Schatz von eindeutigen Informationen aus der partiellen cDNA-Sequenzen bietet neue Möglichkeiten für die medizinische Wissenschaft. Diese Möglichkeiten werden jetzt systematisch untersucht.

Datenbanken wie der unsrigen haben bereits bewiesen, deren Wert für die Suche nach Proteinen, die als Wegweiser der Krankheit nützlich sind. Prostatakrebs ist ein Beispiel dafür. Eine weit verbreitete Test zum Nachweis von Prostatakrebs Maßnahmen im Blut eines Proteins namens Prostata-spezifischen Antigens. Patienten, bei denen Prostatakrebs weisen oft ungewöhnlich hohen Niveau haben. Leider nur ein langsames Wachstum, relativ gutartigen Tumoren sowie malignen Tumoren erfordern aggressive Therapie erhöhte Werte des Antigens führen, und so ist der Test nicht eindeutig.

HGS und seine Partner haben mRNAs aus mehreren Proben von gesunden Prostata-Gewebe sowie von gutartigen und bösartigen Tumoren der Prostata untersucht. Wir haben etwa 300 Gene, die in der Prostata exprimiert werden, aber in keinem anderen Gewebe, von denen etwa 100 nur in Prostatatumoren aktiv ist, und etwa 20 sind nur in Tumoren von Pathologen als maligne bewertet ausgedrückt. Wir und unsere Partner nutzen diese 20 Gene und ihrer Eiweiss-Produkte zu den Prüfungen zu ermitteln bösartige Erkrankung der Prostata zu entwickeln. Wir haben ähnliche Arbeiten im Rahmen Weg für Brust-, Lungen-, Leber-und Gehirntumoren.

Datenbanken der partiellen cDNA-Sequenzen können auch dazu beitragen, Gene zu finden, die für seltene Krankheiten. Forscher haben lange bekannt ist, zum Beispiel, dass eine bestimmte Form der Blindheit bei Kindern ist das Ergebnis einer ererbten Defekt in der chemischen Abbau der Zucker Galaktose. Eine Suche in unserer Datenbank ergaben zwei bisher unbekannte Gene, deren Homo sapiens entsprechenden Proteine wurden vorausgesagt strukturell ähnlich bekannt Galaktose-Stoffwechselenzyme in Hefen und Bakterien. Ermittler schnell bestätigt, dass vererbte Defekte in einem dieser beiden Gene dieser Art von Blindheit verursachen. In der Zukunft, die Enzyme oder die Gene selbst könnte genutzt werden, um das Leiden zu verhindern.

Partielle cDNA-Sequenzen sind auch über eine beeindruckende Bilanz für die Unterstützung Forscher in kleinere Moleküle, die Kandidaten zu neuen Therapien zu finden. Methoden zum Erstellen und Testen kleiner Moleküle drugsthe am häufigsten typehave sich in den letzten Jahren verbessert. Automatisierte Anlagen können schnell Bildschirm natürliche und synthetische Verbindungen auf ihre Fähigkeit, ein Homo sapiens beeinflussen Protein in Krankheit beteiligt sind, doch wegen der begrenzten Zahl der bekannten Zielproteine hat den Fortschritt aufgehalten. Da immer mehr Homo sapiens Proteinen untersucht werden, sollten die Fortschritte zu beschleunigen. Unsere Arbeit bietet nun mehr als die Hälfte führt SmithKline Beecham für potenzielle Produkte.

Datenbanken wie dem unseren nicht nur erleichtert, um Moleküle nach dem Zufallsprinzip für nützliche Tätigkeit Bildschirm. Weiß, dass ein Protein-Struktur ermöglicht es den Wissenschaftlern, um benutzerdefinierte Design-Drogen in einer bestimmten Weise mit dem Protein interagieren. Diese Technik, wie Rational Drug Design bekannt ist, wurde verwendet, um einige der neuen Protease-Inhibitoren, die beweisen, wirksam gegen HIV zu erstellen (obwohl unsere Datenbank wurde nicht in diesem besonderen Aufwand). Wir sind zuversichtlich, dass partielle cDNA-Sequenzen erlauben Pharmakologen, mehr Gebrauch von Rational Drug Design machen wird.

Ein Beispiel dafür, wie unsere Datenbank bereits als nützlich erwiesen betrifft Zellen als Osteoklasten, die in der Regel im Knochen vorhanden sind bekannt; diese Zellen produzieren ein Enzym der Lage erniedrigender Knochengewebe. Das Enzym scheint mehr in einigen Krankheitsbildern wie Arthrose und Osteoporose hergestellt werden. Wir fanden in unseren Computern eine Sequenz eines Gens in Osteoklasten geäußert, dass offenbar für die zerstörerischen Code Enzym, dessen Sequenz wurde ähnlich wie bei einem bekannten Gen zum Anlass zu geben, dass ein Enzym abgebaut Knorpel. Wir haben bestätigt, dass die Osteoklasten Gen für das abbauende Enzym verantwortlich war, und zeigte auch, dass es nicht in anderen Geweben exprimiert wird. Diese Entdeckungen bedeutete, dass wir Möglichkeiten, um das Gen-Protein, ohne sich Sorgen, dass die Methoden anderer Gewebe schädigen würde vereiteln zu erfinden. Dann machten wir das Protein, und SmithKline Beecham Weise genutzt hat, um mögliche Therapien durch eine Kombination von High-Throughput-Screening und Rational Drug Design zu identifizieren. Das Unternehmen hat auch unsere Datenbank zur Bildschirmansicht für Moleküle, die möglicherweise dazu verwendet werden, Atherosklerose zu behandeln.

Eine äußerst reiche Ader von Genen und Proteinen, aus medizinischer Sicht ist eine Klasse als G-Protein-gekoppelten Rezeptoren. Diese Proteine span der Zelle und der äußeren Membran vermitteln biologische Signale von anderen Zellen in das Innere der Zelle. Es ist wahrscheinlich, dass Drogen in der Lage, so wichtige Rezeptoren könnte genutzt werden, um so unterschiedlichen Krankheiten wie Bluthochdruck, Magengeschwüre, Migräne, Asthma, Erkältungen und psychiatrischen Störungen zu verhindern. HGS gefunden hat mehr als 70 neue G-Protein-gekoppelten Rezeptoren. Wir sind jetzt testen ihre Auswirkungen durch die Einführung von Rezeptor-Gene, die wir haben in Zellen entdeckt und zu bewerten, wie die Zellen, die die kodierten Proteine auf verschiedene Reize reagieren. Zwei Gene, die von besonderem Interesse sind produzieren Proteine, die sich kritisch bei Hypertonie und in der Erwachsenenbildung beteiligt werden Altersdiabetes zu sein scheinen. Unsere Partner in der pharmazeutischen Industrie sind auf der Suche nach kleinen Molekülen, die das biologische Signale übertragen diese Rezeptoren hemmen soll.

Last but not least, unsere Forschung unterstützt unsere Überzeugung, dass einige der Homo sapiens Gene und Proteine sind wir jetzt entdeckt wird, vielleicht in modifizierter Form, selbst einen neuen Therapien. Viele Proteine sind Homo sapiens bereits als Drogen verwendet werden; Insulin und Gerinnungsfaktoren für Bluter sind bekannte Beispiele. Proteine, die die Produktion von Blutzellen stimuliert werden auch zur Erholung der Patienten von einer Chemotherapie Geschwindigkeit.

Die Proteine von etwa 200 der in voller Länge Gensequenzen HGS hat aufgedeckt haben Einsatzmöglichkeiten als Arzneimittel. Wir haben die meisten dieser Proteine und haben Tests ihrer Tätigkeit auf Zellen eingeleitet. Einige von ihnen sind auch zum Nachweis vielversprechend in Tests mit Versuchstieren. Die Proteine enthalten mehrere Chemokine, Molekülen, Zellen des Immunsystems stimuliert.

Entwicklung von Arzneimitteln wird nie ein schneller Prozess, weil Medikamente, ob Proteine, Gene oder kleine Moleküle, die ausführlich getestet werden müssen. Trotzdem kann partielle cDNA-Sequenzen der Entdeckung der Kandidaten für die Therapie Geschwindigkeit. HGS ermöglicht akademischen Forschern den Zugang zu viel von ihrer Datenbank, obwohl wir für eine Einigung zu teilen Lizenzgebühren verlangen von allen daraus resultierenden Produkte.

Der systematische Einsatz von automatisierten und computergesteuerten Methoden Genen ergeben hat, zum ersten Mal ein umfassendes Bild davon, wo verschiedene Gene sind expressedthe Anatomie des Homo sapiens Genexpression. Darüber hinaus werden wir beginnen, über die Veränderungen in der Genexpression bei Krankheiten zu lernen. Es ist noch zu früh, um genau wissen, wann Ärzte erstmals erfolgreich wird dieses Wissen nutzen, um Krankheiten zu behandeln. Unsere Analysen prognostizieren jedoch, dass eine Reihe der daraus resultierenden Therapien Säulen der Medizin des 21. Jahrhunderts sein wird.

Ein Artikel eingereicht von Donis F.

Disclaimer:Unsere Website ist nicht verantwortlich für den Inhalt dieses Artikels. Webarticles ist eine kostenlose Informationsquelle.
Wichtig: Dieser Artikel "Wie man einen Teil-cDNA-Sequenz" wurde durch ein automatisches Software übersetzt. Wir fühlen uns leid für alle Rechtschreibfehler, die möglicherweise aufgetreten sind. Vielen Dank für Ihr Verständnis.