Inligting

DNA-aanpassing in menslike lewe

DNA-aanpassing in menslike lewe


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Pas ons DNA aan volgens menslike leeftyd? Of het ons dieselfde genetiese inligting van geboorte tot dood? Ek bedoel: Wat gewoonlik "evolusie" genoem word, beteken "natuurlike seleksie" soos hierdie: http://www.youtube.com/watch?v=hOfRN0KihOU&list=UUsXVk37bltHxD1rDPwtNM8Q -sterker diere het meer afstammelinge, so hulle maak groter persentasie van sterk diere . Maar werk evolusie ook deur een of ander primitiewe genetika-ingenieurswese? Dankie.


Lewontin se resep

’n Baie lekker manier om natuurlike seleksie te oorweeg, is deur die lens van Lewontin se resep. Evolusie van 'n gegewe eienskap (byvoorbeeld stertlengte) deur natuurlike seleksie vind plaas wanneer die drie volgende voorwaardes nagekom word:

  1. Daar is variasie vir hierdie eienskap in die bevolking
    • Hierdie variasie word veroorsaak deur mutasies
  2. 'n Deel (of die geheel) van hierdie variasie is oorerflik
    • Oorerflikheid is die deel van die variansie in 'n eienskap wat deur gene verklaar word. Dit kan gemeet word as 'n ouer-nageslag-korrelasie.
  3. Die variasie van hierdie eienskap is gekorreleer met fiksheid
    • losweg is fiksheid 'n indeks van beide vrugbaarheid en oorlewing

Jy kan twee minute neem om na te dink oor hoe logies dit is dat veranderinge in frekwensie van variante (natuurlike seleksie) plaasvind wanneer aan hierdie drie voorwaardes voldoen word. Jy kan enige voorwerpe voorstel wat jy wil hê (byvoorbeeld kleurpotlode) en hierdie drie stappe simuleer:

  1. Variasie
    • verskillende potlode het verskillende kleure
  2. Oorerflikheid
    • simuleer dat jou potlode voortplant (ongeslagtelike voortplanting is konseptueel makliker om te verstaan) en nageslag het soortgelyke (of selfs dieselfde) kleur as ouers
  3. Korrelasie tussen eienskap en fiksheid
    • Potlode van verskillende kleure het verskillende fiksheid.
    • Elke rooi potlode skep byvoorbeeld twee rooi potlode vir die volgende generasie, terwyl blou potlode glad nie daarin slaag om te repliseer nie.

Jy kan vinnig sien hoe die rooi potlode mettertyd meer gereeld in jou potloodpopulasie word. As jy lank genoeg wag, sal jou potloodpopulasie heeltemal uit rooi potlode bestaan. En jy sal 'n mutasie moet simuleer om 'n blou potlood te skep. Ek dink jy verstaan ​​hoe verskillend die rolle van mutasies en natuurlike seleksie in evolusie is met hierdie voorbeeld.


Genetiese aanpassing gedurende leeftyd van 'n meersellige organisme

Vir 'n beginner in evolusionêre biologie kan dit as bevredigend beskou word om te sê dat 'n meersellige individu se genoom nie gedurende sy leeftyd verander nie. In werklikheid is dit effens meer ingewikkeld. Twee elemente wat meestal baie vroeg in die leeftyd van 'n individu 'n invloed het, moet in ag geneem word.

  1. Terwyl die meeste mutasies tydens voortplanting plaasvind, vind sommige mutasies ook tydens liggaamsgroei plaas of anders gestel tydens selreproduksie (Mitose). Gevolglik deel sommige pare van jou selle presies dieselfde genoom terwyl ander pare selle 'n effens verskillende genoom het.

  2. Verder, sodra sommige mutasies binne die ontwikkeling van 'n individu plaasgevind het, kan hierdie mutasies die fiksheid van die selle beïnvloed en daarom kan sommige allele (variant van 'n geen) in frekwensie toeneem terwyl ander in frekwensie afneem (Natuurlike seleksie). Dit is belangrik om te verstaan ​​dat hierdie proses van natuurlike seleksie selekteer vir selle wat 'n hoër fiksheid het en dus nie noodwendig selekteer vir die selle wat die individu toelaat om sy eie fiksheid te verhoog nie.


Ek verstaan ​​nie heeltemal wat jy bedoel wanneer jy sê: "Maar werk evolusie ook deur een of ander primitiewe genetika-ingenieurswese?" Kan jy probeer om hierdie vraag te herformuleer?

Laat weet my asseblief as ek jou vraag beantwoord het!


Let wel:

Hier is 'n goeie manier om die verskil tussen "geen" en "alleel" te verstaan. 'n Geen kan byvoorbeeld die "oogkleur"-geen genoem word, terwyl die drie allele van die "oëkleur"-geen "blou oë", "bruin oë" en "groen oë" genoem kan word. In hierdie sin is die allele die verskillende variante van 'n geen. Mutasies verhoog die aantal allele en natuurlike seleksie verminder die aantal allele deur te selekteer vir die alleel wat veroorsaak dat die houer daarvan die grootste fiksheid het. As jy dit verstaan ​​het, is dit reeds goed!

Let wel: Natuurlike seleksie verminder nie noodwendig die aantal allele nie, verskeie allele kan gehou word (polimorfisme) in sekere "tipes" natuurlike seleksie (frekwensieafhanklike seleksie en oordominansie (heterosigote voordeel), fiksheid verskil in ruimte en/of tyd, seleksie tree op verskillende vlakke op). Die "tipe" natuurlike seleksie wat die aantal allele na 'n geruime tyd verminder, word rigtingseleksie genoem.


Die konsep dat die omgewing direk veranderinge DNA en verander die eienskappe van die nageslag val onder die opskrif van Lamarkisme. In die konteks van DNS sou die Lamarkiaanse siening wees dat die kameelperd sy lang nek gekry het deur sy nekselle tot by hoë bome vir blare te strek, wat dan (op een of ander manier) die DNS in sy gamete verander het en sodoende nageslag met langer nekke voortgebring het. Daar is geen oortuigende bewyse nie vir Lamarkisme en Remi.b se mooi antwoord beskryf DNS en evolusie/seleksie/aanpassing in sy standaardvorm en hoe kameelperde sulke kenmerke sou ontwikkel.

OP het aanvanklik gevra 'pas ons DNA aan gedurende ons leeftyd'. Sekere streke van die DNA in elk van ons immuun T-selle en B-selle verander (herkombineer) om te kodeer vir spesifieke proteïenmolekules wat aan antigene bind. Dit is die gene vir die T-sel reseptor in T-selle en teenliggaampies in die geval van B-selle. Dus is die DNS in 'n T-sel of B-sel anders in vergelyking met ander selle in die liggaam insluitend die gamete. Hierdie streke van veranderde DNA help ons om infeksie te beveg.

Jy kan jou maklik voorstel dat 'n individu se vermoë om infeksie te beveg, kan beïnvloed of hulle tot reproduktiewe ouderdom kan oorleef. Gene betrokke by immuunstelselfunksie kan dalk tydens dodelike epidemies geselekteer word. En paradoksaal genoeg kan sommige gene wat verantwoordelik is vir aftakelende of dodelike siektes in die menslike samelewing voortduur as gevolg van hul beskermende effek teen ander siektes.

Vir volledigheid is daar ook 'n paar opkomende data dat neurone 'n paar veranderinge in hul DNA het, maar dit is nie duidelik wat, indien enigiets, dit beteken en of dit van funksionele betekenis is nie. Tensy soortgelyke tipe veranderinge in gamete aangebring word, sal DNA wat deur hierdie meganisme verander word nie aan nageslag oorgedra word nie.

Ten slotte kan DNA in selle wees gewysig deur 'n proses genoem epigenetika. Epi- beteken 'rond'. In epigenetika word verskeie streke van die DNS-string (en sommige verwante proteïene wat DNS opgerol hou genaamd histone) chemies gemodifiseer deur 'n stel ensieme. Epigenetika beïnvloed hoe sekere gene aan- en afgeskakel word en is miskien die beste bekend daarvoor dat hulle een van die twee X-chromosome in vroulike selle inaktiveer. In epigenetiese modifikasies bly die DNS-volgorde dieselfde, maar die epigenetiese 'versierings' rondom die DNS kan verskil en hierdie proses kan deur die selle se omgewing beïnvloed word.


Effek van stres op menslike biologie: Epigenetika, aanpassing, oorerwing en sosiale betekenis

Ek bied 'n kort inleiding tot epigenetika, hoofsaaklik gefokus op metilering van die genoom en verskeie regulatoriese RNA's, modifikasies van geassosieerde histone, en die belangrikheid daarvan om ons in staat te stel om aan te pas by werklike en veranderende omgewings-, ontwikkelings- en sosiale omstandighede. Hierna volg 'n meer uitgebreide oorsig van hoe dit ons erfenis, ons hele lewe (wat verander soos ons ouer word) beïnvloed en hoe ons met ander omgaan. Deurgaans beklemtoon ek die kritieke invloed wat stres, van baie variëteite, via epigenetiese middele uitoefen op baie van hoe ons leef en oorleef, meestal in die brein. Ek eindig met 'n kort afdeling oor multigenerasie-oordrag, dwelms en die belangrikheid van beide sosiale lewe en vroeë lewenservarings in die ontwikkeling van volwasse siektes. Daar sal niks oor kanker wees nie. Alhoewel epigenetika krities in daardie veld is, is dit 'n heel ander spinnerak van komplikasies (sommige wat stres behels).

Sleutelwoorde: dwelms vroeë lewe ervaar epigenetika sosiale lewe stres.


Menslike genetiese aanpassings en menslike variasie

Velkleur

Klik op hierdie skakel om 'n fantastiese video te kyk wat die wisselwerking van velkleur, UV en vitamien D verduidelik.

Liggaamsgrootte en vorm

Daar is twee ekologiese reëls, bekend as Bergmann se reël en Allen se reël, wat die variasie in grootte en vorm van liggame en ledemate met behulp van breedtegraad en temperatuur verduidelik.

Bergmann’s reël: Warmbloedige diere is geneig om toenemende liggaamsgrootte te hê met toenemende breedtegraad (na die pole) en dalende gemiddelde temperature.

Allen’s reël: 'n Uitvloeisel van Bergmann’ se reël wat van toepassing is op aanhangsels. Warmbloedige diere is geneig om korter ledemate te hê met toenemende breedtegraad en dalende gemiddelde temperature.

Wanneer organismes meer kompak is, is hulle geneig om hitte te bewaar (as gevolg van 'n hoë massa:oppervlakte-verhouding). Wanneer organismes meer lineêr is, is hulle geneig om meer hitte te verloor (as gevolg van 'n lae massa:oppervlakte-verhouding).

Dit is op mense toegepas. Die idee is dat bevolkings na die pool geneig is om korter te wees en korter ledemate te hê as mense op die ewenaar.

Byvoorbeeld, die Inuit-mense van Kanada (foto hierbo) is geneig om korter te wees as die Masai-mense van Kenia (foto hieronder):


Menslike evolusie vind steeds plaas - moontlik vinniger as ooit

Ja, ons ontwikkel steeds. Krediet: watchara/Shutterstock

Moderne medisyne se vermoë om ons aan die lewe te hou maak dit aanloklik om te dink dat menslike evolusie dalk gestop het. Beter gesondheidsorg ontwrig 'n sleuteldryfkrag van evolusie deur sommige mense langer aan die lewe te hou, wat hulle meer geneig maak om hul gene oor te dra. Maar as ons kyk na die tempo van ons DNS se evolusie, kan ons sien dat menslike evolusie nie opgehou het nie – dit kan selfs vinniger as voorheen gebeur.

Evolusie is 'n geleidelike verandering aan die DNA van 'n spesie oor baie generasies. Dit kan plaasvind deur natuurlike seleksie, wanneer sekere eienskappe wat deur genetiese mutasies geskep word, 'n organisme help om te oorleef of voort te plant. Sulke mutasies is dus meer geneig om na die volgende generasie oorgedra te word, dus neem hulle in frekwensie in 'n bevolking toe. Geleidelik word hierdie mutasies en hul gepaardgaande eienskappe meer algemeen onder die hele groep.

Deur na globale studies van ons DNS te kyk, kan ons bewyse sien dat natuurlike seleksie onlangs veranderinge aangebring het en dit steeds doen. Alhoewel moderne gesondheidsorg ons bevry van baie oorsake van dood, gaan bevolkings in lande sonder toegang tot goeie gesondheidsorg voort om te ontwikkel. Oorlewendes van uitbrekings van aansteeklike siektes dryf natuurlike seleksie deur hul genetiese weerstand aan nageslag te gee. Ons DNA toon bewyse vir onlangse seleksie vir weerstand van dodelike siektes soos Lassa-koors en malaria. Seleksie in reaksie op malaria is steeds aan die gang in streke waar die siekte algemeen bly.

Mense pas ook by hul omgewing aan. Mutasies wat mense toelaat om op hoë hoogtes te woon, het meer algemeen geword in bevolkings in Tibet, Ethiopië en die Andes. Die verspreiding van genetiese mutasies in Tibet is moontlik die vinnigste evolusionêre verandering by mense, wat oor die afgelope 3 000 jaar plaasgevind het. Hierdie vinnige toename in frekwensie van 'n gemuteerde geen wat bloedsuurstofinhoud verhoog, gee plaaslike inwoners 'n oorlewingsvoordeel op hoër hoogtes, wat lei tot meer oorlewende kinders.

Dieet is nog 'n bron vir aanpassings. Bewyse van Inuit DNA toon 'n onlangse aanpassing wat hulle in staat stel om te floreer op hul vetryke dieet van Arktiese soogdiere. Studies toon ook dat natuurlike seleksie wat 'n mutasie bevoordeel wat volwassenes toelaat om laktase te produseer - die ensiem wat melksuikers afbreek - is hoekom sommige groepe mense melk kan verteer na speen. Meer as 80% van Noordwes-Europeërs kan, maar in dele van Oos-Asië, waar melk baie minder gereeld gedrink word, is 'n onvermoë om laktose te verteer die norm. Soos hoë hoogte-aanpassing, het seleksie om melk te verteer meer as een keer by mense ontwikkel en kan dit die sterkste soort onlangse seleksie wees.

Ons pas dalk ook by ongesonde diëte aan. Een studie van familie genetiese veranderinge in die VSA gedurende die 20ste eeu het seleksie vir verlaagde bloeddruk en cholesterolvlakke gevind, wat albei dodelik deur moderne diëte verhoog kan word.

Tog, ten spyte van hierdie veranderinge, affekteer natuurlike seleksie net sowat 8% van ons genoom. Volgens die neutrale evolusieteorie kan mutasies in die res van die genoom per toeval vrylik frekwensie in populasies verander. As natuurlike seleksie verswak word, word mutasies wat dit normaalweg sou suiwer nie so doeltreffend verwyder nie, wat hul frekwensie kan verhoog en dus die tempo van evolusie kan verhoog.

Evolusie verduidelik hoekom ons steeds melk kan drink. Krediet: Valerii__Dex/Shutterstock

Maar neutrale evolusie kan nie verduidelik hoekom sommige gene baie vinniger as ander ontwikkel nie. Ons meet die spoed van geen-evolusie deur menslike DNA met dié van ander spesies te vergelyk, wat ons ook in staat stel om te bepaal watter gene vinnig in mense alleen ontwikkel. Een vinnig-ontwikkelende geen is menslike versnelde streek 1 (HAR1), wat tydens breinontwikkeling nodig is. ’n Ewekansige gedeelte van menslike DNA is gemiddeld meer as 98% identies aan die sjimpansee-vergelyker, maar HAR1 ontwikkel so vinnig dat dit net sowat 85% soortgelyk is.

Alhoewel wetenskaplikes kan sien hierdie veranderinge gebeur – en hoe vinnig – verstaan ​​ons steeds nie heeltemal hoekom vinnige evolusie met sommige gene gebeur, maar nie ander nie. Oorspronklik gedink om uitsluitlik die resultaat van natuurlike seleksie te wees, weet ons nou dit is nie altyd waar nie.

Die aandag het onlangs gefokus op die proses van bevooroordeelde geenomskakeling, wat plaasvind wanneer ons DNA deur ons sperm en eiers oorgedra word. Om hierdie geslagselle te maak, behels die breek van DNA-molekules, die herkombinasie daarvan en dan die herstel van die breuk. Molekulêre herstelwerk is egter geneig om op 'n bevooroordeelde manier te gebeur.

DNS-molekules word gemaak met vier verskillende chemiese basisse bekend as C, G, A en T. Die herstelproses verkies om regstellings te maak deur C en G-basisse eerder as A of T te gebruik. Alhoewel dit onduidelik is waarom hierdie vooroordeel bestaan, is dit geneig om G en G-basisse te gebruik. C om meer algemeen te word.

Toenames in G en C by DNA se gereelde herstelplekke veroorsaak ultravinnige evolusie van dele van ons genoom, 'n proses wat maklik met natuurlike seleksie verwar word, aangesien albei vinnige DNA-verandering by hoogs gelokaliseerde plekke veroorsaak. Ongeveer 'n vyfde van ons vinnigste ontwikkelende gene, insluitend HAR1, is deur hierdie proses geraak. As die GC-veranderinge skadelik is, sal natuurlike seleksie dit gewoonlik teenstaan. Maar met seleksie wat verswak is, kan hierdie proses grootliks ongekontroleerd bly en kan selfs help om ons DNS se evolusie te versnel.

Die menslike mutasietempo self kan ook verander. Die hoofbron van mutasies in menslike DNA is die seldelingsproses wat spermselle skep. Hoe ouer mans word, hoe meer mutasies kom in hul sperm voor. As hul bydrae tot die genepoel dus verander – byvoorbeeld as mans uitstel om kinders te hê – sal die mutasiekoers ook verander. Dit bepaal die tempo van neutrale evolusie.

Om te besef dat evolusie nie net deur natuurlike seleksie gebeur nie, maak dit duidelik dat die proses waarskynlik nooit sal stop nie. Om ons genome van die druk van natuurlike seleksie te bevry, maak hulle net oop vir ander evolusionêre prosesse – wat dit selfs moeiliker maak om te voorspel hoe toekomstige mense sal wees. Dit is egter heel moontlik dat daar met moderne medisyne se beskerming meer genetiese probleme in die vooruitsig sal wees vir toekomstige geslagte.

Hierdie artikel is hergepubliseer vanaf The Conversation onder 'n Creative Commons-lisensie. Lees die oorspronklike artikel.


3. Huidige navorsingsvordering

Rekombinante DNA-tegnologie is 'n vinnig groeiende veld en navorsers regoor die wêreld ontwikkel nuwe benaderings, toestelle en vervaardigde produkte vir toepassing in verskillende sektore, insluitend landbou, gesondheid en omgewing. Byvoorbeeld, Lispro (Humalog), in vergelyking met gewone menslike insulien, is 'n goed effektiewe en vinnigwerkende rekombinante insulien [3]. Epoetin alfa is eweneens 'n nuwe en goed erkende rekombinante proteïen wat effektief gebruik kan word om anemie te genees [22]. Rekombinante hGH is gevind met 'n groot verbetering in die behandeling van kinders wat nie die vermoë het om hGH in 'n vereiste hoeveelheid te produseer nie. Kliniese toetsgoedkeuring deur die FDA in Desember 1997 vir 'n rekombinante weergawe van die sitokien myeloïde stamvader inhiberende faktor-1 (MPIF-1) was 'n prestasie om erkenning aan hierdie tegnologie te gee. Met sy hulp kan die newe-effekte van kankermedikasie versag word, terwyl dit die vermoë het om die verdeling van immunologies belangrike selle na te boots [23, 24]. Die volgende afdeling som die mees onlangse ontwikkelings van rekombinante DNA-tegnologie op.

Kort palindromiese herhalings (CRISPR), 'n meer onlangse ontwikkeling van rekombinante DNA-tegnologie, het oplossings vir verskeie probleme in verskillende spesies na vore gebring. Hierdie stelsel kan gebruik word om die vernietiging van gene in menslike selle te teiken. Aktivering, onderdrukking, toevoeging en uitwissing van gene in menslike selle, muise, rotte, sebravisse, bakterieë, vrugtevlieë, gis, nematodes en gewasse het bewys dat die tegniek 'n belowende een is. Muismodelle kan bestuur word vir die bestudering van menslike siektes met CRISPR, waar individuele genestudie baie vinniger word en die gene-interaksiestudies maklik word deur verskeie gene in selle te verander [25]. Die CRISPR van H. hispanica genoom is in staat om baie doeltreffend by die nielitiese virusse aangepas te word. Die geassosieerde Cas-operon kodeer die interfererende Cas3-nukleases en ander Cas-proteïene. Die ingenieurswese van 'n stam word vereis met priming CRISPR vir priming crRNAs produksie en nuwe spacers aanvaarding. CRISPR-cas-stelsel moet nuwe spasieerders in sy lokus integreer vir aanpasbare immuniteitgenerering [26]. Herkenning van vreemde DNA/RNA en die splitsing daarvan is 'n beheerde proses op volgorde-spesifieke wyse. Inligting wat verband hou met die indringer se genetiese materiaal word deur die gasheerstelsel gestoor met behulp van foto-spasieer-inkorporering in die CRISPR-stelsel [27]. Cas9t (geenredigeringsinstrument) verteenwoordig DNA-endonukleases wat RNA-molekules gebruik om spesifieke teiken te herken [28]. Klas 2 CRISPR-Cas stelsel met enkel proteïen effektors kan aangewend word vir genoom redigering prosesse. Dead Cas9 is belangrik vir histoon-modifiserende ensiem se werwing, transkripsionele onderdrukking, lokalisering van fluoresserende proteïenetikette en transkripsionele aktivering [29]. Die teiken van gene wat betrokke is by homosigotiese geen-uitklop-isolasieproses word uitgevoer deur CRISPR-geïnduseerde mutasies. Op hierdie manier kan noodsaaklike gene ontleed word wat weer gebruik kan word vir “potensiële antifungale teikens” eksplorasie [30]. Natuurlike CRISPR-cas-immuniteitsuitbuiting is gebruik vir die generering van stamme wat weerstand teen verskillende tipes ontwrigtende virusse is [31].

CRISPR-Cas, die enigste aanpasbare immuunstelsel in prokariote, bevat genomiese lokus bekend as CRISPR met kort herhalende elemente en spasieerders (unieke rye). CRISPR-skikking word voorafgegaan deur AT-ryke leiervolgorde en omring deur cas-gene wat vir Cas-proteïene kodeer [32, 33]. In Escherichia coli cas1 en cas2 katalase bevorder nuwe spasieerders deur komplekse vorming. Foto-spasieerder aangrensende motief (PAM) word vereis vir interferensie en verkryging omdat die teikenvolgorde seleksie nie lukraak is nie. Die memorisering van die indringer se volgorde begin na CRISPR skikking transkripsie in lang voorloper crRNA. Tydens die laaste stadiums van immuniteitsproses word teiken afgebreek deur inmenging met binnegedringde nukleïensure. Spesifieke erkenning verhoed dat die stelsel selfteiken [32, 34]. In verskillende spesies van Sulfolobus, bevat die CRISPR-lokusse veelvuldige spasieerders wie se volgorde aansienlik ooreenstem met konjugatiewe plasmiede terwyl die konjugatiewe plasmiede in sommige gevalle ook klein CRISPR-lokusse bevat. Spasieerverkryging word beïnvloed deur aktiewe virale DNA-replikasie in Sulfolobus spesies terwyl die DNA vorming by replikasievurke breek, veroorsaak dat die proses gestimuleer word [35]. Volgens bogenoemde inligting het die CRISPR-Cas-stelsel 'n unieke posisie in gevorderde biologiese stelsels verkry as gevolg van sy geweldige rol in die stabiliteit en verbetering van immuniteit.

Sinkvinger-nukleases (ZFN'e) en transkripsie-aktiveerder-agtige effektor-nukleases (TALENs) is chimeriese nukleases wat saamgestel is uit programmeerbare, volgorde-spesifieke DNA-bindende modules gekoppel aan 'n nie-spesifieke DNA-splytingsdomein. Terapeutiese potensiaal van ZFNs en TALENs is meer gespesifiseer en geteiken [25, 36, 37]. Net so is rekombinante proteïen fibroblast groeifaktor (FGF-1) ontwikkel wat funksioneer om die vorming van nuwe bloedvate in miokardium te veroorsaak. Die inspuiting daarvan (biologiese omleiding) in 'n menslike miokardium veroorsaak 'n verhoogde bloedtoevoer na die hart. Apligraf, 'n FDA-goedgekeurde produk, wat dien as 'n rekombinante velvervanger, gespesifiseer vir die beenulkusbehandeling en DermaGraft, is effektief in die behandeling van diabetiese ulkusse [38�]. Na suksesvolle produksie van insulien uit E coli Deur rekombinante DNA-tegnologie is tans verskeie diere, veral beeste en varke, gekies as insulienproduserende bron, wat egter immuunreaksies veroorsaak het. Die rekombinante menslike insulien is identies aan menslike varkinsulien en ontlok betreklik selde immunogeniese reaksies. Verder is dit meer bekostigbaar en kan dit makliker in mediese behoeftes voorsien. Menslike groeihormoon was die eerste proteïen wat in tabakplante uitgedruk is [41, 42]. Benewens insulien, het verskeie nuwe middels wat met rekombinante DNA-tegnologie verband hou, ontwikkelingsverbeterings ondergaan en 'n aantal proteïenproduksiestelsels is ontwikkel. Verskeie gemanipuleerde mikrobiese stamme is ontwikkel om die formulering van geneesmiddels uit te voer [41, 43, 44]. Molekulêre medisyne-vorming wat spesifiek op proteïene gebaseer is, staar ernstige probleme in die gesig, insluitend metodes en biologie van die selle wat funksioneer om medies belangrike verbindings deur rekombinante DNA-tegnieke te produseer. Om hierdie struikelblokke te oorkom, is daar 'n intense behoefte om kwaliteit en kwantiteit van medisyne te verbeter gebaseer op 'n molekulêre verskynsel. Selfabrieke word as belangrik geag in rekombinante DNA-tegnologieë, maar dit moes met meer besonderhede en in diepte ondersoek word aangesien die konvensionele fabrieke nie aan die behoeftes voldoen nie [42]. Net so is die endoteelgroeifaktor en Notch-sein gebruik om onkolitiese adenovirus te ontwikkel wat as 'n borskanker selektiewe middel vir die antagonis se uitdrukking optree. Dit dien verder, deur middel van tumor angiogenese ontwrigting as antikankermiddel. Dit verminder die totale bloedvatgetalle en veroorsaak 'n dramatiese verandering saam met die perfusievate wat die verbeterde doeltreffendheid teen die gewas en vaskulêre effekte aandui [13]. Pogings is aangewend om die griepvirusgenoom te wysig deur gebruik te maak van rekombinante DNA-tegnologie vir die ontwikkeling van entstowwe. Die wysigings is gebaseer op ingenieurswese van vektore tot uitdrukking van vreemde gene. In die praktyk is die NS-geen van die griepvirus vervang met vreemde geen, gewoonlik chlooramfenikol-asetieltransferase-geen. Daarna word die RNA wat voorheen herkombineer is uitgedruk en in virusdeeltjies verpak na transfektasie met gesuiwerde influensa A-virus in die teenwoordigheid van helpervirus. Dit is duidelik gemaak dat 5′ terminale en die 3′ terminale basisse voldoende is vanaf griep A virus RNA om seine vir RNA replikasie, RNA transkripsie en RNA verpakking in griepvirus te produseer [15].

Die bogenoemde nuwe produksiestelsels verbeter pypleidings vir die ontwikkeling van verskeie entstowwe en middels ensovoorts. Produksie van hoë kwaliteit proteïene hang af van die fisiologie van 'n sel en die toestande wat daaraan verskaf word. Die uitdrukking van proteïene word vertraag as 'n sel onder stresvolle toestande gaan, wat ook in sommige gevalle die produksie kan bevoordeel. Dus is verdere verbeterings nodig vir die beter en veilige produksie op genetiese en metaboliese vlakke. Mikro-organismes word beskou as die gerieflikste gashere om molekulêre medisyne te produseer. Hierdie selle laat die inkorporering van vreemde gene met minder weerstandbiedende hindernisse toe en uitdrukking word maklik beheer. In vergelyking met plant- en soogdierselle wat as gashere geneem moet word, verskaf mikrobiese stelsels minder ingewikkelde masjinerie wat uiteindelik die werkverrigting en kwaliteit van proteïenproduksie verbeter. Die gebruik van algemene mikrobiese spesies, insluitend bakterieë en giste, is belowend, maar die minder algemene stamme is ook waargeneem en belowe as sellulêre fabrieke om rekombinante molekulêre middels te produseer. Die toenemende eise van dwelms en die behoeftes van kwaliteit kan met beter resultate vervul word as hierdie sellulêre fabrieke van mikroörganismes in die produktiewe prosesse van farmaseutiese produkte geïnkorporeer word (Tabel 1) [41, 45, 46].

Tabel 1

Huidige DNS-samestellingsmetodes vir die sintese van groot DNS-molekules. Die tabel is weergegee uit Nature reviews 14: 781�, met toestemming van Nature Publishing Group.

MetodeMeganismeOorhang (bp)Litteken (bp)KommentaarVoorbeelde van toepassings
BioBricksTipe IIP beperking endonuklease88Stel opeenvolgend klein getalle rye bymekaarKonstruksie van 'n funksionele geen wat verbeterde siaan fluoresserende proteïen uitdruk
BglBricksTipe IIP beperking endonuklease66Gebruik 'n hoogs doeltreffende en algemeen gebruikte beperking-endonuklease, waarvan die herkenningsvolgordes nie deur die mees algemene DNA-metielases geblokkeer word nieKonstruksie van konstitutief aktiewe geen-uitdrukking toestelle en chimeriese, multidomein proteïen samesmeltings
Paarsgewyse seleksieTipe IIS beperking endonuklease654Vereis aanhegtingsmerkers aan elke kant van fragmente om vinnig as promotors vir antibiotika weerstandmerkers op te tree, aangesien 'n vloeibare kultuurstelsel gebruik wordSamestelling van 'n 91 kb fragment van 1-2 kb fragmente
Golden GateTipe IIS beperking endonuklease40Laat toe dat grootskaalse samestelling afbindings in parallelle eenstapsamestelling van 2-3 fragmente gedoen wordEen-stap samestelling van 2-3 fragmente
Oorvleuelende PCROorvleuel00Gebruik oorvleuelende primers vir die PCR-amplifikasie van 1𠄳 kb-lange fragmenteWord gewoonlik gebruik vir 1𠄳 kb-lange fragmente, byvoorbeeld vir geenkassetkonstruksie
CPECOorvleuel20�0Gebruik 'n enkele polimerase vir die samestelling van veelvuldige insetsels in enige vektor in 'n eenstap-reaksie in vitroEen-stap samestelling van vier 0.17𠄳.2 kb-lange PCR-fragmente
GatewayOorvleuel200Gebruik 'n spesifieke rekombinase vir kleinskaalse samestellingEen-stap samestelling van drie 0,8𠄲.3 kb-lange fragmente
GEBRUIKEROorvleuelTot 7080Vervang 'n timidien met 'n uracil in die PCR primers, wat 3′ oorhange laat vir kloning na splitsing deur 'n uracil eksonukleaseEen-stap samestelling van drie 0.6𠄱.5 kb-lange fragmente
InfusieOorvleuel150Gebruik 'n ensiemmengsel vir parallelle samestelling deur middel van 'n “kou-terug-en-gloei” metodeEen-stap samestelling van drie 0,2𠄳.8 kb-lange fragmente
SLICOorvleuel0(i) Gebruik 'n T4 DNA-polimerase deur 'n terugkou-metode in die afwesigheid van dNTP's
(ii) Gebruik rekombinase A om die uitgegloeide fragmente te stabiliseer en in vitro ligasie te vermy
(iii) Laat die parallelle samestelling van 'n paar honderd basis-lange fragmente toe
Generering van 'n tienrigtingsamestelling van 300�𠂛p-lange PCR-fragmente
GibsonOorvleuel40�0Gebruik ensiematiese “ocktails” om terug te kou en uitgloei vir die parallelle samestelling van verskeie kilobasis-lange fragmenteVergadering van die 1.08 Mb Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 genoom

Tibettane het 'n hoë-hoogte geen van antieke mense geërf

'n "Superatleet"-geen wat Sherpas en ander Tibettane help om op hoë hoogtes maklik asem te haal, is van 'n antieke soort mens geërf. Dit is die gevolgtrekking van 'n nuwe studie, wat bevind dat die geenvariant afkomstig is van mense bekend as Denisovans, wat uitgesterf het kort nadat hulle sowat 40 000 jaar gelede met die voorouers van Europeërs en Asiërs gepaar het. Dit is die eerste keer dat 'n weergawe van 'n geen wat verkry is deur kruising met 'n ander soort mens, getoon word om moderne mense te help om by hul omgewing aan te pas.

Navorsers wonder al lank hoe Tibettane leef en werk op hoogtes bo 4000 meter, waar die beperkte toevoer van suurstof die meeste mense siek maak. Ander hoogliggende mense, soos Andes-hooglanders, het by sulke dun lug aangepas deur meer suurstofdraende hemoglobien by hul bloed te voeg. Maar Tibetane het aangepas deur te hê minder hemoglobien in hul bloed wetenskaplikes dink hierdie eienskap help hulle om ernstige probleme te vermy, soos klonte en beroertes wat veroorsaak word wanneer die bloed verdik met meer hemoglobien-belaaide rooibloedselle.

Navorsers het in 2010 ontdek dat Tibettane verskeie gene het wat hulle help om kleiner hoeveelhede suurstof doeltreffend te gebruik, wat hulle in staat stel om genoeg daarvan aan hul ledemate te lewer terwyl hulle op hoë hoogte oefen. Die mees opvallende is 'n weergawe van 'n geen genoem EPAS1, wat die liggaam se produksie van hemoglobien reguleer. Hulle was egter verras deur hoe vinnig die variant van EPAS1 versprei—aanvanklik het hulle gedink dit versprei in 3000 jaar deur 40% van hoë hoogte Tibetane, wat die vinnigste genetiese vee is wat nog ooit by mense waargeneem is—en hulle het gewonder waar dit vandaan kom.

Nou, 'n internasionale span navorsers het die volgorde bepaal EPAS1 geen in 40 Tibettane en 40 Han-Chinese. Albei was eens deel van dieselfde bevolking wat iewers tussen 2750 en 5500 jaar gelede in twee groepe verdeel het. Bevolkingsgenetikus Rasmus Nielsen van die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, sy nadoktor Emilia Huerta-Sanchez, en hul kollegas het die DNS ontleed en gevind dat die Tibettane en slegs twee van die 40 Han-Chinese 'n kenmerkende segment van die EPAS1 geen waarin vyf letters van die genetiese kode identies was. Toe hulle die mees diverse katalogus van genome van mense regoor die wêreld in die 1000 Genomes Project deursoek het, kon hulle nie 'n enkele ander lewende persoon vind wat dieselfde kode het nie.

Toe het die span die geenvariant vergelyk met DNS-volgordes van argaïese mense, insluitend Neandertalers en 'n Denisovan, wie se genoom van die DNS in 'n meisie se vingerbeen van die Denisova-grot in die Altai-berge van Siberië bepaal is. Die Denisovan- en Tibetaanse segmente het nou ooreenstem.

Die span het ook die volle vergelyk EPAS1 geen tussen bevolkings regoor die wêreld en het bevestig dat die Tibettane die hele geen van Denisovans geërf het in die afgelope 40 000 jaar of so - of van 'n selfs vroeëre voorouer wat daardie DNS gedra het en dit aan beide Denisovans en moderne mense oorgedra het. Maar hulle het die tweede scenario uitgesluit - dat die geen geërf is van die laaste voorouer wat moderne mense meer as 400 000 jaar gelede met Denisovans gedeel het omdat so 'n groot geen, of segment van DNS, mutasies sou opgehoop en oor soveel tyd sou opgebreek het - en die Tibetane en Denisovans se weergawes van die geen sou nie so nou ooreenstem soos vandag nie.

Maar presies hoe het die Tibettane hierdie geen geërf van mense wat 40 000 jaar voor hulle in Siberië en ander dele van Asië geleef het? Deur rekenaarmodellering te gebruik, het Nielsen en sy span gevind dat die enigste geloofwaardige verduideliking was dat die voorouers van Tibettane en Han-Chinese die geen gekry het deur met Denisovans te paar. Die genoom van hierdie enigmatiese mense het aan die lig gebring dat hulle nader verwant was aan Neandertalers as aan moderne mense en hulle het eens oor Asië gestrek, sodat hulle moontlik naby die voorvaders van Tibettane en Han-Chinese gewoon het. Ander onlangse studies het getoon dat hoewel Melanesiërs in Papoea-Nieu-Guinee vandag die hoogste vlakke van Denisovan-DNS het (sowat 5% van hul genoom), behou sommige Han-Chinese en vasteland-Asiërs 'n lae vlak van Denisovan-afkoms (sowat 0,2% tot 2%) , wat daarop dui dat baie van hul Denisovan-afkoms met verloop van tyd uitgewis of verlore gegaan het, aangesien hul klein bevolkings deur baie groter groepe moderne mense geabsorbeer is.

Alhoewel die meeste Han-Chinese en ander groepe die Denisovans se weergawe van die verloor het EPAS1 gene omdat dit nie besonder voordelig was nie, het Tibettane wat hulle op die hoë hoogte Tibetaanse plato gevestig het dit behou omdat dit hulle gehelp het om by die lewe daar aan te pas, berig die span vandag aanlyn in Natuur. Die geenvariant is bevoordeel deur natuurlike seleksie, so dit het vinnig na baie Tibetane versprei.

'n Paar Han-Chinese - miskien 1% tot 2% - dra steeds die Denisovan-weergawe van die EPAS1 geen vandag omdat die kruising plaasgevind het toe die voorouers van Tibettane en Chinese sowat 40 000 jaar gelede nog deel was van een groep. Maar die geen het later in die meeste Sjinese verlore gegaan, of die Han-Chinese het dit dalk meer onlangs deur kruising met Tibetane verkry, sê Nielsen.

Hoe dit ook al sy, wat die interessantste is, sê Nielsen, is dat die resultate toon dat paring met ander groepe 'n belangrike bron van voordelige gene in menslike evolusie was. "Moderne mense het nie gewag vir nuwe mutasies om by 'n nuwe omgewing aan te pas nie," sê hy. "Hulle kon aanpasbare eienskappe optel deur te kruis."

Die ontdekking is die tweede geval waarin moderne mense 'n eienskap van argaïese mense verkry het, merk die paleogenetikus Svante Pääbo van die Max Planck Instituut vir Evolusionêre Antropologie in Leipzig, Duitsland, wie se span die Denisovan-mense ontdek het. Vroeër vanjaar het 'n ander span gewys dat veral Maya's 'n geenvariant van Neandertals geërf het wat die risiko vir diabetes verhoog.

Die uiteindelike ironie, merk Nielsen op, is dat, sodra ons hierdie voordelige geen gekry het, ons nooit die guns teruggekeer het nie. In plaas daarvan het ons dalk gehelp om die Denisovans uit te sterf.


Voordele van Neanderdal-DNS in die menslike genoom

Anna Azvolinsky
10 Nov 2016

WIKICOMMONS, EINSAMER SCHUTZE Die kruising van Neanderdalers en Denisovans met Homo sapiens resulted in advantageous Neanderthal-inherited alleles in the genomes of a diverse range of modern humans, according to genomicists. The team&rsquos analysis, published today (November 10) in Current Biology, expands the number of loci in the human genome attributed to these ancient hominins. The results suggest that these alleles&mdashmostly within immune and skin pigmentation genes&mdashlikely helped modern humans adapt to life outside of Africa.

&ldquoThe study expands our knowledge of the extent to which Neanderthals and Denisovans contributed functionally relevant genetic variation to modern humans,&rdquo Svante Pääbo, an evolutionary geneticist at the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Germany, who was not involved in the work, wrote in an email to Die wetenskaplike. &ldquoIt shows that the contribution [of hominin DNA] is substantial and is larger than I assumed when we first discovered that these extinct.

“The authors’ approach of rebuilding archaic genomes by mining the remnants from modern genomes is unique and brilliant,” wrote Paul Norman, a senior research scientist at Stanford University in California, in an email to Die wetenskaplike. “This study adds to the growing body of evidence that modern humans likely survived better in adapting to new environments through breeding with archaic humans.”

As a result of interbreeding between early hominins, the genomes of people from Europe and Asia contain around 2 percent Neanderthal DNA and those of Melanesian decent have an additional 2 percent to 4 percent from Denisovans. Prior work has mapped some of these inherited loci in the human genome, identifying—among other things—immune genes from Neanderthals, which researchers speculate may have provided both Neanderthals and early H. sapiens adaptive advantages against infectious organisms. Another study using medical records showed that the persistence of Neanderthal DNA in individuals’ genomes was linked to certain clinical traits such as depression.

For the present study, Joshua Akey, an evolutionary and computational biologist at the University of Washington, harnessed diverse human genome sequences and new Neanderthal and Denisovan sequences to create a comprehensive picture of adaptive hominin sequences in the human genome. Akey and colleagues used previously constructed genomic maps of around 1 million Neanderthal and Denisovan sequences previously identified in the genomes of modern humans. The researchers then looked for these loci within the genomes of 1,523 individuals of European, South and East Asian, and Melanesian descent. At a 50 percent false-discovery rate, they found 126 genomic loci where ancient hominin DNA appeared to persist at relatively high frequency among these individuals, indicating that the retained locus is likely to confer an evolutionary advantage.

“What’s nice about this paper is that it generates a comprehensive list of potentially adaptive introgressed loci,” said Tony Capra of Vanderbilt University in Nashville, Tennessee, who was not involved in the work.

While individuals of Melanesian ancestry typically retain mostly Denisovan sequences, in the current analysis, the researchers found that 59 percent of the loci in these individuals were Neanderthal in origin.

The 126 loci—including seven previously identified—corresponded to seven genes involved in skin pigmentation and 31 genes that function in immunity. Each locus had a median length of about 81 kilobases. And 80 percent of the loci mapped to regulatory rather than coding regions. “We know that mutations that modulate gene expression are very important for driving divergence between closely related populations and species. But before this study, it was not clear how often introgressed alleles would exert their effects in this way,” Capra told The Scientist.

Analyzing the expression levels of genes associated with the 126 loci, the team found that 13 of the sites varied the expression of 34 genes across different tissue types. One locus resulted in significantly increased expression of a Toll-like receptor (TLR) gene cluster involved in innate immunity in lymphoblast cell lines, and lower expression in primary B cells and fibroblasts. The team tested whether this differential expression was a result of different levels of innate immune system activation. Using whole blood samples from healthy volunteers, they showed that those individuals with Neanderthal-derived TLR alleles could be specifically activated with a TLR4 agonist within immune cells. “We showed that this effect is specific to activated immune cells, which highlights the challenges in interpreting the effect of sequence variation. If you look in the wrong cell type or time point you would never see the effects,” Akey told Die wetenskaplike.

“It’s interesting to see that, like alleles that arise by other evolutionary mechanisms, adaptive introgression appears to commonly influence gene expression,” said Capra.

The results provide new clues about one particular route of human evolution. “Instead of waiting for a new beneficial mutation, we can just pick one up by hybridizing with a population that was already adapted to this new environment,” said Akey. “Finding advantageous genes inherited from archaic humans also shows that hybridization was not just some side note to human history, but had important consequences that we can still see in present day individuals.”

Capra agreed. “We are seeing enough of the signature of introgression in human genomes that we really need to integrate it into our models of evolution and selection.”


Woordelys

  1. Theodosius Dobzhansky. “Biology, Molecular and Organismic.” American Zoologist 4, no. 4 (1964): 449. &crarr
  2. Charles Darwin, Journal of Researches into the Natural History and Geology of the Countries Visited during the Voyage of H.M.S. Beagle Round the World, under the Command of Capt. Fitz Roy, R.N, 2nd. ed. (London: John Murray, 1860), http://www.archive.org/details/journalofresea00darw. &crarr
  3. Sahar S. Hanania, Dhia S. Hassawi, and Nidal M. Irshaid, “Allele Frequency and Molecular Genotypes of ABO Blood Group System in a Jordanian Population,” Journal of Medical Sciences 7 (2007): 51-58, doi:10.3923/jms.2007.51.58 &crarr

DNA adaptation in human life - Biology

This book is an adaptation of the CK-12 Foundation textbook “College Human Biology” (which can be found at https://www.ck12.org/book/ck-12-human-biology/) and was authored by Jean Brainard, Ph.D. , Rachel Henderson, Ph.D in 2016. College Human Biology by CK-12 Foundation is licensed as CC BY NC. I would like to wholeheartedly thank Dr. Brainard and Dr. Henderson as well as the CK-12 Foundation for their tremendous work in this area of open educational resources.

The following changes were made to this book as a whole:

  • Canadian spellings were used.
  • Imperial measurements were changed to metric.
  • American statistics and examples were replaced with Canadian statistics and examples.
  • References to American governmental organizations were removed and replaced with Canadian organizations when appropriate.
  • Eurocentric/colonial images were replaced with images more representative of the diversity in student population.
  • Names in case studies were replaced to better represent the diversity in student population.
  • Images and diagrams were replaced with more appealing or higher quality graphics where applicable.
  • The supplementary videos at the end of each section were updated and expanded.
  • A selection of existing review questions were converted to self-marking H5P activities.
  • H5P activities/multimedia were inserted into sections to reinforce concepts.
  • Chapters that did not align with the British Columbia ABE Provincial Level Biology Curriculum were removed.
  • A glossary function was added, which shows definitions when students hover their mouse over a term.
  • The glossary section was expanded to include more vocabulary.
  • Learning objectives, review questions and summaries were colour-coded.
  • The following hyperlinks were created in the text:
    • People of note were linked to their page on Wikipedia.
    • Diseases and disorders were linked to a reliable information page (Mayo Clinic, CDC, etc.).

    The following chapter sections were created or substantially expanded:

    The following additions have been made to these chapters:

    Hoofstuk 3

    Section 3.5: Addition of Cultural Connection: Fats in Tanning

    Hoofstuk 4

    Section 4.4: Inclusion of vaping in the Feature: My Human Body about smoking

    Section 4.10 Addition of transition reaction as an intermediate step in aerobic cellular respiration

    Section 4.11 Addition of paragraph about fermentation in food production

    Section 4.11 Addition of Cultural Connection: Fermentation of Oolichan (candle fish) by Indigenous people in British Columbia

    Hoofstuk 5

    Section 5.3 Addition of Interactive Timeline of Pivotal Events in DNA Research

    Section 5.7 Addition of the paragraph Processing RNA

    Section 5.10 Addition of Cultural Connection: Agricultural Management of Corn by Indigenous People

    Hoofstuk 8

    Section 8.5 Organization of the structures of the brain into the regions of the hindbrain, midbrain and forebrain.

    Section 8.5 Addition of sections on the pons, medulla oblongata, reticular activating system, limbic system, hippocampus, and amygdala.

    Hoofstuk 9

    Section 9.2 Changed introductory paragraph to “Your Body the Chemist”

    Chapter 16

    Section 16.3 Changed introductory paragraph to “Surprising Uses of Pee”

    Hoofstuk 18

    Section 18.8 Addition of paragraph “Bringing It All Together”


    Erkennings

    We thank S. Polo and P. Huertas for advice, and K. Dry for expert help with the text and figures. The S.P.J. laboratory is supported by grants from Cancer Research UK, the European Commission (projects GENICA and DNA Repair), the Wellcome Trust and the Biotechnology and Biological Sciences Research Council. The J.B. laboratory is supported by grants from the Danish Cancer Society, the Danish National Research Foundation and the European Commission (projects GENICA, Active p53, TRIREME and DNA Repair).

    Skrywer Bydraes S.P.J. and J.B. conceived of and wrote all aspects of this article.