Inligting

Is daar 'n manier om die hoeveelheid grepe wat in 'n DNA -molekule gekodeer kan word, te meet?

Is daar 'n manier om die hoeveelheid grepe wat in 'n DNA -molekule gekodeer kan word, te meet?



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.

Toe ek die eerste keer 'n DNA -molekule sien, herinner dit my nogal aan 'n hardeskyf. Dit bestaan ​​uit gleuwe en daar is 'n paar moontlike kombinasies vir elke gleuf; in die hardeskyf sal hierdie moontlike kombinasies 0'e en 1'e wees. In DNA, hierdie slots sou G's, A's, T's, C's wees.

Is daar 'n manier om die hoeveelheid grepe wat in 'n DNA -molekule gekodeer is, te meet?

Ek het hierdie vraag al voorheen in 'n ander forum gestel, maar die antwoorder het my net van Shannon se stelling voorsien, wat $K=L-frac{(1-q^L)^n}{q^L}$ is en vir my gesê 'n bietjie oor genetiese oortolligheid. Ek kon net soek na die bedrag van slots wat in die DNA voorkom, maar hierdie genetiese oortolligheid het my vasgesteek.


Ongelukkig hang die antwoord baie af van wat u bedoel. In die eenvoudigste terme, om dit direk te vergelyk met hoe ons databerging in digitale media meet, is die aantal verskillende toestande van 'n DNS-string van lengte $n$ eenvoudig $4^n$. 'N Byte bevat $ 2^8 $ verskillende state, dus die aantal grepe in 'n DNA -string van lengte $ n $ is $ frac {n} {4} $. Dit sou natuurlik moeiliker wees om toegang tot hierdie inligting te verkry as om dit net in 'n deel DNA te hê.

DNS in werklike organismes is egter nie lukraak nie, so rye word nie lukraak versprei nie, wat beteken dat jy daardie inligting in minder stukkies as dit kan saamdruk, Shannon inligtingstyl.

U kan egter redelik argumenteer dat dit ons nie regtig vertel hoeveel inligting in werklike DNA is nie, want regte DNA het 'n struktuur wat saak maak. Dit het eksone en introns en promotorstreke, ensovoorts. Intussen is die volgordes in proteïenkoderende streke vir die grootste deel baie belangriker as rye in nie-koderende streke. Groot dele van die genoom is funksioneel irrelevant, maar as gevolg hiervan is dit geneig om meer ewekansig te wees en dus meer Shannon -inligting te hê.


U sal moontlik ook belangstel in hierdie artikel van EMBL-EBI oor die stoor van data op DNA.

In die rigting van praktiese, hoë-kapasiteit, lae instandhouding van inligting in gesintetiseerde DNA

Hulle wys dat hulle 757.051 grepe of 'n Shannon -inligting van 5.2 × 106 bisse op 153.335 stringe DNA kan kry, wat elk 117 nukleotiede (nt) bevat.

George Church het onlangs ook 'n soortgelyke referaat gehad - Wetenskap


DNS-databerging is op die punt om viraal te word

In 1862 het Gregor Mendel ertjieplante geteel om oorerwing te bestudeer. 100 jaar vorentoe na 1962, James Watson, Frances Crick en Maurice Wilkins het 'n Nobelprys gekry vir die ontdekking van die struktuur van DNA. Vandag spoel vooruitgang op hierdie gebied oor na die mees onwaarskynlike plekke.

Soos ons die eeu van biotegnologie binnegaan, ontwrig ons vermoë om DNS te lees, skryf en redigeer alles van menslike gesondheid tot vervaardiging. Die volgende ontwrigting wat kan plaasvind, kan in die wêreld van data stoor.

Tegniese reuse insluitend Facebook en Amazon en hul miljoene gebruikers genereer elke sekonde petagrepe data op die internet. Microsoft het stilweg in die agtergrond gewerk om hierdie inligting in As, Ts, Cs en Gs te stoor, in plaas van 0'e en 1'e.

"Dink daaraan om al die inligting op die toeganklike internet in 'n skoendoos saam te pers," sê Karin Strauss, 'n hoofnavorser by Microsoft. "Met DNA-databerging is dit moontlik."

Strauss werk saam met Luis Ceze, 'n professor in rekenaarwetenskap en ingenieurswese aan die Universiteit van Washington, om DNA te gebruik vir die stoor en bereken van data. Deur sintetiese DNA-molekules te gebruik, het die span meer as een gigagreep leesbare inligting suksesvol gestoor, insluitend verskeie vorme van media soos die top 100 boeke van Project Gutenberg, 'n hoë-definisie OK Go musiekvideo en die #MemoriesInDNA-projek.

Die inligtingsdigtheid van DNA is merkwaardig - slegs een gram kan 215 petabytes, oftewel 215 miljoen gigabyte, data stoor. Vir konteks kan die gemiddelde hardeskyf in 'n skootrekenaar net een miljoenste van daardie bedrag huisves.

"Ons kodeer alle data op molekulêre vlak, maak dit so klein as moontlik, en stoor dit in 'n medium wat 'n geruime tyd sal duur en nie verouderd raak nie, soos diskette, vanweë die ewige relevansie daarvan vir die lewe," sê Strauss .

Navorsers Luis Ceze en Karin Strauss. Foto: Tara Brown Photography/UW

Die opkoms van die stoor van DNA -data

Jaar Projek Span Grootte
1988 "Microvenus" Joe Davis met Harvard en UC Berkeley 28 basispare
2011 Kodeer 70 biljoen eksemplare van Regenesis: Hoe sintetiese biologie die natuur en ons self in DNA sal herontdek Church Lab @ the Wyss Institute 5,27 MB
2016 OK Go Music Video, top 100 boeke in Project Gutenberg, en meer Microsoft Research/UW Meer as 1 GB
2018 Berging en herwinning van inligting met sjabloonvrye polimerase Molekulêre samestellings 150 basispare
2019 Skryf 'hallo' met volledig outomatiese end-to-end DNA-data stoor en bereken Microsoft Research/UW 5 grepe
2019 Kodering van die hele Wikipedia (in Engels) Katalogus 16 GB
2019 Lang oligonukleotiede Draai Bioscience 300nt

Verbeterde tegnieke vir die lees en skryf van DNA, insluitend 'n toename in die lengte van DNA -stringe wat vir hierdie doeleindes bruikbaar is, het die vinnige toename in die hoeveelheid moontlike datastoor in DNA vergemaklik.

Benewens baanbrekerswerk met hoëdigtheid-data-berging, het Ceze en Strauss ook 'n ooreenkomsondersoek gedoen tussen beelde met behulp van DNA en het hulle onlangs die eerste volledig outomatiese, skryf-tot-lees-DNA-stoorstelsel geskep.

"Ons probeer rekenaars beter maak met 'n sistematiese benadering wat goeie alternatiewe en oplossings in die natuur vind," sê Strauss. "Die berekeningsbenaderings wat vergemaklik word deur met DNA te werk, maak dit 'n nog aantrekliker opsie vir die stoor van data," voeg Ceze by. "Ons het die vryheid om te kies hoe ons stukkies aan DNA -rye moet toewys, wat oortolligheid en hoë toleransie vir foute skep by die lees en skryf van DNA."

Hoe werk hierdie tegnologie? Dit is verbasend eenvoudig. Data word eers vertaal van 'n kode van 0s en 1s na As, Ts, Cs en Gs. Hierdie genetiese kode word dan in 'n werklike molekule gesintetiseer (met die hulp van Twist Bioscience vir die Microsoft Research-UW-span), en die "enkodering" proses is voltooi.

Die herwinning van data is 'n bietjie meer kompleks. Twee stappe - "verwerking" en "dekodering" - moet plaasvind. Simulasie van ewekansige toegangsgeheue (RAM), 'n polimerase kettingreaksie (PCR, 'n algemene laboratoriumprotokol vir die kopiëring van DNA) pas op 'n geteikende gedeelte van die ry, wat dan herhaal, opeenvolgend, gedekodeer en aangepas word vir foute om die oorspronklike data. Hierdie doelgerigte benadering is doeltreffend omdat dit slegs die gewenste volgorde behels, eerder as die hele datastel.

Die opkoms van DNA-databerging, voorheen die dinge van wetenskapfiksie, word moontlik gemaak deur vooruitgang in biotegnologie, veral verbeterings in hoë-deurset DNA-volgordebepaling en sintese. Ook, omdat hierdie bio-programmeerders beheer watter materiale hul eksperimente binnegaan, en hul volgordes nie noukeurig gemanipuleer hoef te word om binne 'n lewende organisme te funksioneer nie, is daar minder oorhoofse koste in vergelyking met tipiese lewenswetenskaplike eksperimente. Die reis was egter nie sonder padblokkades nie. Ten spyte van dramatiese verbetering, kan dit stadig en duur wees om met DNA te werk. Verdere vaartbelyning is nog steeds nodig.

"Outomatisering was en is een van ons grootste uitdagings," sê Strauss. “Dit was wonderlik om ons eerste konsepbewys te hê wat inligting van stukkies, na DNA, en terug na stukkies omskakel om te bewys dat dit moontlik was en ook te wys wat ons ander uitdagings in outomatisering is, maar sommige van die biotegnologie-aspekte is redelik nuut vir sommige van ons, so ons het ook baie daar geleer. Die ander belangrike uitdagings gaan voort om die deurset te verhoog en die koste vir DNA -volgorde en sintese te verlaag. Daar is heelwat ingenieurswese oor om [ons] te kry waar ons moet wees. ”

Die interdissiplinêre Microsoft- en UW -span sien waarde in sy uiteenlopende agtergrond. "Dit is uiters opwindend dat dit op die kruising van biotegnologie en rekenaar is," sê Ceze. 'Hierdie gebiede voed mekaar.'

'As die tegnologie voortgaan om die manier waarop ons dit op die oomblik sien, te bevorder,' sê hy, 'dink ek, is dit denkbaar dat ons DNA -berging binne die dekade 'n vorm van argief vir die algemene publiek sal sien.'

Dankie aan Aishani Aatresh vir addisionele navorsing en verslagdoening in hierdie pos. Aishani is 'n senior by Hoërskool Saint Francis in Mountain View, CA, a TEDx spreker en gebeurtenis direkteur, medestigter van LancerHacks , en navorser by Verspreide bio ontwikkeling van rekenaarmatige immuno -ingenieurswese metodes om superieure teenliggaampies te genereer.

Vrywaring: Ek is die stigter van SynBioBeta, die innovasienetwerk vir die sintetiese biologiebedryf. Sommige van die maatskappye waaroor ek skryf, is borge van die SynBioBeta-konferensie (kliek hier vir 'n volledige lys van borge).


Hoe stoor u data op DNA?

Hoe stoor wetenskaplikes data oor DNA en waarom doen hulle dit?

Data kan vir miljoene jare veilig in DNA gestoor word in hierdie wêreldwye saadfout by Svalbard, Noorweë (Bron: Dag Terje Filip Endresen/Wikimedia Commons)

Vroeër vanjaar het Switserse navorsers berig dat hulle 'n tegniek ontwikkel het om teks, oudio, beelde en video vir miljoene jare te stoor, in DNS gekodeer en in glassfere ingebed.

Jonathan Keith van die Universiteit van Monash, 'n kenner van die bioinformatika, sê sulke pogings word aangedryf deur die feit dat die huidige metodes om data te stoor 'n beperkte lewe het.

Papier en mikrofilm kan langer as 500 jaar oorleef, maar inligting oor CD's en rekenaarskywe kan dikwels beskadig word, veral omdat dit in verskillende formate bygewerk moet word namate tegnologie verander.

“Elektroniese media is nie noodwendig veiliger as papiermedia nie,” sê Keith.

Aangesien die menslike beskawing steeds meer hoeveelhede data genereer, werk wetenskaplikes aan steeds betroubaarder maniere om dit op lang termyn te stoor.

Sedert die negentigerjare het 'n handjievol koerante die pogings aangemeld om ons argiewe te bewaar deur dit in DNA -molekules te kodeer.

"Alle digitale beelde, video's, klanklêers en teks word verminder tot nulle en nekke," sê Keith. "Met DNA het jy vier verskillende basisse waaruit die molekule bestaan, sodat jy 'n vierkarakterkode in plaas van 'n tweekarakterkode het. Maar die beginsel is dieselfde."

'N Rekenaar word gebruik om die vereiste te vertaal, of dit 'n kleur, 'n posisie of 'n letter in die alfabet is-in 'n spesifieke volgorde, met behulp van die DNA-kode van vier karakters.

Geen lewende organismes is betrokke by die skep van die DNA -kode nie. Inteendeel, sintetiese DNA-molekules met die volgorde van vereiste basisse word van nuuts af geskep.

Na 'n tydperk van berging word 'n rekenaar dan gebruik om die data te dekodeer.

Hoekom stoor inligting op DNA?

Die stoor van inligting oor DNS kan dalk 'n bietjie links lyk, maar, soos Keith sê, word DNS al miljoene jare as 'n "inligtingstoortoestel" in lewende organismes gebruik.

En antieke DNS van wollerige mammoete, bere en mense wat uit die permafrost gegrawe is, dui daarop dat DNS die vermoë het om 'n baie lang tyd in koelberging te hou — tiene tot honderde duisende jare.

'As u so daaraan dink, word dit natuurlik om die molekule ook vir ons doeleindes te gebruik,' sê Keith.

Omdat DNA ook 'n molekule is, neem dit baie minder ruimte in beslag as ander stoorformate.

“Die menslike genoom is drie miljard basisse lank en dit word as ’n klein aantal molekules in elke selkern gestoor,” sê Keith.

"Ons praat van groot hoeveelhede data wat in klein volumes geprop is."

Een koppie DNA kan 100 miljoen uur HD -video stoor, sê Nick Goldman en Ewan Birney van die European Bioinformatics Institute of the European Molecular Biology Laboratory.

In 2013 het hul span berig oor die suksesvolle berging van 739 kilobytes data in DNA —, insluitend 'n kleurbeeld, Shakespeare se 154 sonnette, 'n uittreksel uit Martin Luther King se "I have a dream" toespraak en die klassieke 1953 -artikel oor DNA -struktuur deur Watson en Crick.

Hoe lank sal inligting oor DNA hou?

Goldman en Birney stel voor dat die tegnologie wat hulle ontwikkel het, uiteindelik tot 50 jaar lank gebruik kan word om data te stoor.

In Februarie 2015 het 'n ander span onder leiding van dr Robert Grass van die Institute for Chemical and Bioengineering aan ETH Zurich die Switserse federale handves van 1291 en die Engelse vertaling van die antieke Archimedes Palimpsest in "The Methods of Mechanical Theorems" in DNA gekodeer.

Alhoewel dit slegs 83 kilogrepe se data is, sê Grass en kollegas dat hulle 'n manier gevind het om die DNS vir miljoene jare te stoor.

Keith sê die papier van die Switserse span bied twee vorderinge. Eerstens het hulle die inligting met 'foutkorrigerende kodes' gestoor.

"Dit sluit 'n mate van oortolligheid in die kodering in sodat inligting herwin kan word, selfs al is daar 'n mate van korrupsie van die gestoorde inligting," sê hy.

"Dit verleng die leeftyd van databerging, want dit beteken dat ons dit kan hou sodra die DNA begin afbreek."

Tweedens, Grass en kollegas het die DNA -gekodeerde inligting in 'sintetiese silika -fossiliseringstegnologie' gestoor - met ander woorde glasbolle.

"Die data is baie stabiel as dit in die vorm gestoor word," sê Keith.

Om die betroubaarheid van hierdie koderings- en bergingsmetode te toets, verhit Grass en kollegas die DNA-gekodeerde data wat in glasiesfere omhul is vir een week tot 70 ° C en vind dat hulle die oorspronklike data foutloos kan herstel.

'Die tempo waarteen die data afbreek, hang af van die temperatuur,' sê Keith.

Hul studie dui daarop dat data vir 2000 jaar by 9.4°C gestoor kan word of vir twee miljoen jaar by -18°C in die Global Seed Bank in Svalbard, Noorweë.

"Albei vraestelle is beduidende vooruitgang," sê Keith. "Nie een van hulle gee ons tegnologie wat ons môre by die supermark gaan koop nie, maar albei is groot stappe in die rigting van 'n funksionele baie langtermynbergingstoestel."

Wanneer sal DNS-berging wyd gebruik word?

Voordat DNS-databerging meer algemeen gebruik kan word, moet navorsers uitwerk hoe verskeie megagrepe data stoor — die doel is om zettagrepe (sekstillion of 10 tot die krag 21 grepe) te stoor, sê Keith.

En die koste van enkodering en sintetisering van DNS moet daal — in 2013 het dit VS$12 400 vir elke megagreep data gekos.

Maar Keith verwag dat die koste binne 'n dekade aansienlike vordering kan maak op beide fronte.

'Hierdie dinge beweeg eksponensieel vinnig.'

Om data in die vorm van DNA te stoor, is tans nie vir die alledaagse persoon nie.

"Op die oomblik lyk dit of die tegnologie hoofsaaklik nuttig sal wees vir belangrike data wat lank gestoor moet word, maar nie gereeld toeganklik hoef te wees nie."

Dit kan belangrike regerings- en kulturele inligting insluit, maar Keith glo dat 'n groot toepassing die stoor van data wat deur wetenskaplike projekte gegenereer word, sal stoor.

Hy noem die Large Hadron Collider, wat 'n verbysterende 15 petabyte (1000 terrabytes of 10 op die krag 15 grepe) data per jaar op sy eie genereer.

"Dit genereer groot hoeveelhede data, maar 'n baie beperkte aantal navorsers werk eintlik daarmee, en dit is die soort ding waar hulle 'n dekade van nou af kan terugkom na data wat onlangs gegenereer is op soek na iets spesifieks."

Medeprofessor Jonathan Keith het met Anna Salleh gesels


Data beskikbaarheid

Inligting oor databeskikbaarheid vir alle monsters is beskikbaar in Aanvullende Tabel 1. NanoSeq-volgordedata is in die Europese Genoom-fenomeargief (EGA https://www.ebi.ac.uk/ega/) onder toegangsnommer EGAD00001006459 gedeponeer. Spermmonsters is beskikbaar by die EGA onder toetredingsnommer EGAD00001007028. Standaard volgorde -gegewens is in die EGA gedeponeer onder die toetredingsnommer EGAD00001006595. Vir monsters wat in die openbaar beskikbaar is, word verwysings na die oorspronklike bronne in aanvullende tabel 1. Vervangings- en indel -tariewe is beskikbaar in aanvullende tabel 4. Substitusie- en indeloproepe vir monsters wat met NanoSeq opeenvolgend is, is beskikbaar in aanvullende tabelle 5, 6. Trinucleotide -vervangingsprofiele is beskikbaar in aanvullende tabel 7. 'n Gedetailleerde NanoSeq -protokol is beskikbaar in Protocol Exchange 53.


Erkennings

Ons wil graag erkenning gee aan Fridolin Groß, wat deel was van die vele besprekings aan die oorsprong van hierdie artikel en sorgvuldig kommentaar gelewer het op verskeie weergawes van die referaat. Daarbenewens wil ons almal bedank wat konsepte van hierdie vraestel gelees het: Michel Morange, Michael Weisberg, Iros Barozzi, Lorenzo Del Savio, Marcel Weber en die lgBIG-groep in Genève (waarin die referaat bespreek is), Alkistis Elliot- Graves en Vera Pendino. Ons is ook dankbaar teenoor ons kollegas van die FOLSATEC-program. Ten slotte wil ons erkenning gee aan die twee anonieme resensente vir hul hulp met die verbetering van die teks.


11 Antwoorde 11

Die 2,9 miljard basispare van die haploïede menslike genoom stem ooreen met 'n maksimum van ongeveer 725 megagrepe data, aangesien elke basispaar met 2 bisse gekodeer kan word. Aangesien individuele genome met minder as 1% van mekaar verskil, kan hulle verliesloos tot ongeveer 4 megabyte saamgepers word.

Jy stoor nie al die DNS in een stroom nie, maar meestal word dit deur chromosome gestoor.

'n Groot chromosoom neem ongeveer 300 MB en 'n klein ongeveer 50 MB.

Ek dink die eerste rede waarom dit nie in 2 bisse per basispaar gestoor word nie, is dat dit 'n hindernis sou veroorsaak om met die data te werk. Die meeste van die mense sou nie weet hoe om dit te bekeer nie. En selfs wanneer 'n program vir omskakeling gegee sou word, word baie mense in groot maatskappye of navorsingsinstellings nie toegelaat om/moet vra of weet nie hoe om programme te installeer nie.

1 GB berging kos niks, selfs die aflaai van 3 GB neem slegs 4 minute met 100 Mbitsps en die meeste maatskappye het vinniger spoed.

'N Ander punt is dat die data nie so eenvoudig is soos wat u vertel word nie.

bv. Die opeenvolgingsmetode wat deur Craig_Venter uitgevind is, was 'n groot deurbraak, maar het sy nadele. Dit kon nie lang kettings van dieselfde basispaar skei nie, so dit is nie altyd 100% duidelik of daar 8 A's of 9 A'e is nie. Dinge waarna u later moet sorg.

'N Ander voorbeeld is die DNA-metilering omdat u hierdie inligting nie in 'n 2-bis voorstelling kan stoor nie.

Basies neem elke basispaar 2 bisse (jy kan 00, 01, 10, 11 gebruik vir T, G, C en A). Aangesien daar ongeveer 2,9 biljoen basispare in die menslike genoom is, (2 * 2,9 biljoen) bisse

Ek is egter geen kenner nie, maar op die Human Genome -bladsy op Wikipedia staan ​​die volgende:

Ek weet nie waar hul afwyking vandaan kom nie, maar ek is seker dat u dit kan agterkom.

Ja, die minimum RAM benodig vir die hele menslike DNA is ongeveer 770 MB. Die 2-bis-voorstelling is egter onprakties. Dit is moeilik om deur te soek of om dit te bereken.Daarom het sommige wiskundiges 'n meer effektiewe manier ontwerp om daardie reekse van basisse te stoor. en gebruik dit in soek- en vergelykingsalgoritmes soos byvoorbeeld GARLI (www.bio.utexas.edu/faculty/antisense/garli/garli.html ). Hierdie toepassing werk tans op my rekenaar, so ek kan vir u sê. dat dit die DNA feitlik bevat: 1 563 MB.

Die menslike genoom bevat 2,9 miljard basispare. As u dus elke basispaar as 'n byte voorstel, sal dit 2,9 miljard grepe of 2,9 GB neem. U kan waarskynlik 'n meer kreatiewe manier vind om basispare te stoor, aangesien elke basispaar slegs 2 bisse benodig. So jy kan waarskynlik 4 basispare per greep stoor, wat die totaal van minder as 'n GB afbring.

= grepe. 2,9 miljard bisse is ongeveer 350 MB &ndash SDGuero 22 Apr '14 om 23:01

het dit ook net gedoen. die rou volgorde is

700 MB. as 'n mens 'n vaste stoor volgorde of 'n vaste volgorde stoor algoritme gebruik - en die feit dat die veranderinge 1% i bereken word

120 MB met 'n perchromosoom-volgorde-offset-verklaarde delta-berging. dit is dit vir die stoor.

Daar is 4 nukleotiedbasisse waaruit ons DNA bestaan, dit is A,C,G,T, daarom neem elke basis in die DNA 2bis op. Daar is ongeveer 2,9 miljard basisse, dus ongeveer 700 megabyte. Die vreemde ding is dat dit 'n normale data -cd sou vul! toeval.

Die meeste antwoorde behalwe gebruikers slayton, rauchen, Paul Amstrong is heeltemal verkeerd as dit oor suiwer berging een-tot-een gaan sonder kompressietegnieke.

Die menslike genoom met 3 Gb nukleotiede stem ooreen met 3 Gb grepe en nie

750 MB. Die gekonstrueerde "haploïede" genoom volgens NCBI is tans 3436687kb of 3.436687 Gb groot. Kyk hier self.

Haploïed = enkele kopie van 'n chromosoom. Diploïed = twee weergawes van haploïed. Mense het 22 unieke chromosome x 2 = 44. Manlike 23ste chromosoom is X, Y en maak 46 in totaal. Wyfies 23ste chrom. is X, X en maak dus 46 in totaal.

Vir mans is dit 23 + 1 chromosoom in data -berging op 'n HDD en vir vroue 23 chromosome, wat die klein verskille wat nou en dan in antwoorde genoem word, verduidelik. Die X chrom. van mans is gelyk aan X chrom. van die wyfies.

So word die genoom (23 + 1) in die geheue gelaai deur middel van BLAST met behulp van gekonstrueerde databasisse van fasta-lêers. Ongeag die weergawes met rits of nie, moet nukleotiede amper nie saamgepers word nie. In die vroeë dae was een van die truuks wat gebruik is om tandem-herhalings te vervang (GACGACGAC met korter kodering, bv. "3GAC" 9-grepe tot 4-grepe). Die rede hiervoor was om ruimte op die hardeskyf te bespaar (oppervlakte van die 500bm-2GB HDDD-skyfies met 7.200 rpm en SCSI-verbindings). Vir volgorde soek is dit ook gedoen met die navraag.

As "gekodeerde nukleotied" stoorplek sou 2-bis per letter wees, dan kry u 'n byte:

Slegs op hierdie manier kan u ten volle baat by posisies 1,2,3,4,5,6,7 en 8 vir 1 byte kodering. Byvoorbeeld, die kombinasie 00.01.10.11 (as greep 00011011 ) sal dan ooreenstem met "ACTG" (en in 'n tekslêer as 'n onherkenbare karakter wys). Dit alleen is verantwoordelik vir 'n vier keer vermindering van die lêergrootte, soos ons in ander antwoorde sien. Dus word 3.4Gb verminder tot 0.85917175 Gb.

860 MB insluitend 'n destyds vereiste omskakelingsprogram (23kb-4mb).

Maar. in die biologie wil u iets kan lees, en kompressie is dus meer as genoeg. As jy dit oopgemaak het, kan jy dit steeds lees. As hierdie greepvul gebruik is, word dit moeiliker om die data te lees. Daarom is fasta-lêers in werklikheid gewone tekslêers.


Is daar 'n manier om die hoeveelheid grepe te meet wat moontlik is om in 'n DNA-molekule te kodeer? - Biologie

Organelle DNA

Nie alle genetiese inligting word in kern -DNA gevind nie.

A dominante alleel is 'n alleel wat byna altyd uitgedruk word, selfs al is daar slegs een kopie.

Die Globin Gene: 'n Voorbeeld van transkripsionele regulering

'N Voorbeeld van transkripsionele beheer kom voor in die familie van gene wat verantwoordelik is vir die produksie van globin.

Transkripsie, die sintese van 'n RNA-kopie van 'n reeks DNA, word uitgevoer deur 'n ensiem genaamd RNA polimerase.

Transkripsie, die sintese van 'n RNA -kopie uit 'n volgorde van DNA, word uitgevoer deur 'n ensiem genaamd RNA polimerase.

Die begin van translasie, die proses waarin die genetiese kode wat deur mRNA gedra word, die sintese van proteïene uit aminosure lei, verskil effens vir prokariote en eukariote, hoewel beide prosesse altyd begin by 'n kodon vir metionien.

Die moontlike allelkombinasies lei dus tot 'n spesifieke bloedgroep op hierdie manier:
OO = bloedgroep O
AO = bloedgroep A
BO = bloedgroep B
AB = bloed tipe AB
AA = bloedgroep A
BB = bloedgroep B

Jy kan sien dat 'n persoon met bloedgroep B 'n B- en 'n O-alleel kan hê, of hulle kan twee B-allele hê.

Geenwisseling: skakel gene aan en af

Die geskatte aantal gene vir mense, minder as 30 000, verskil nie so baie van die 25 300 bekende gene van Arabidopsis thaliana, wat algemeen mosterdgras genoem word.

Die moontlike allelkombinasies lei dus tot 'n spesifieke bloedgroep op hierdie manier:
OO = bloedgroep O
AO = bloedgroep A
BO = bloed tipe B
AB = bloedgroep AB
AA = bloedgroep A
BB = bloed tipe B

Jy kan sien dat 'n persoon met bloed tipe B mag 'n B- en 'n O -allel hê, of hulle kan twee B -allele hê.

Geenwisseling: skakel gene aan en af

Die geskatte aantal gene vir mense, minder as 30 000, verskil nie so baie van die 25 300 bekende gene van Arabidopsis thaliana, algemeen genoem mosterdgras.

Mendel se beginsels van genetiese erfenis

Wet van Segregasie: Elkeen van die twee oorerflike faktore (allele) wat die ouer besit, sal tydens meiose skei en in aparte gamete (eiers of sperms) oorgaan, wat elk slegs een van die faktore sal dra.

Die kerngeenvolgorde: introne en Exons

Gene maak ongeveer 1 persent van die totale DNA in ons genoom uit.

Molekulêre Genetika: Die studie van oorerwing, gene en DNA

Soos ons pas geleer het, bied DNA 'n bloudruk wat alle sellulêre aktiwiteite rig en die ontwikkelingsplan van meersellige organismes spesifiseer.

Die fisiese struktuur van die menslike genoom

Binne elkeen van ons selle lê 'n kern, 'n membraangrensde gebied wat 'n heiligdom bied geneties inligting.

Francis Crick

Alhoewel DNS die draer van genetiese inligting in 'n sel is, doen proteïene die grootste deel van die werk.

Genevoorspelling met behulp van rekenaars

Wanneer die volledige mRNA-volgorde vir 'n geen bekend is, rekenaarprogramme word gebruik om die mRNA -volgorde in lyn te bring met die toepaslike gebied van die genomiese DNA -volgorde.

Dus, die moontlike alleelkombinasies lei op hierdie manier tot 'n spesifieke bloedgroep:
OO = bloedgroep O
AO = bloed tipe A
BO = bloedgroep B
AB = bloedgroep AB
AA = bloed tipe A
BB = bloedgroep B

U kan sien dat 'n persoon met 'n bloedgroep B 'n B- en 'n O -allel het, of dat hulle twee B -allele het.

Mendel se beginsels van genetiese oorerwing

Wet van skeiding: Elkeen van die twee oorerflike faktore (allele) wat die ouer testament besit skei en gaan tydens meiose in afsonderlike gamete (eiers of sperm) oor, wat elkeen slegs een van die faktore sal dra.

Die Fisiese struktuur van die menslike genoom

Binne elkeen van ons selle lê 'n kern, 'n membraangrensde gebied wat 'n heiligdom bied vir genetiese inligting.

Francis Kriek

Alhoewel DNS die draer van genetiese inligting in 'n sel is, doen proteïene die grootste deel van die werk.

Die Fisiese Struktuur van die Menslike Genoom

Binne elkeen van ons selle lê a kern, 'n membraangrensde gebied wat 'n heiligdom bied vir genetiese inligting.

Mendel se wette-hoe ons ons gene erf

In 1866 bestudeer Gregor Mendel die oordrag van sewe verskillende ertjie eienskappe deur baie verskillende variëteite van ertjies.

Gene Voorspelling Die gebruik van rekenaars

Wanneer die volledige mRNA-volgorde vir 'n geen bekend is, word rekenaarprogramme gebruik om die mRNA-volgorde met die toepaslike streek van die genomiese DNS-volgorde in lyn te bring.

Genvoorspelling met behulp van rekenaars

As die volledige mRNA -volgorde vir 'n geen bekend is, word rekenaarprogramme gewoond daaraan belyn die mRNA -volgorde met die toepaslike gebied van die genomiese DNA -volgorde.

Van One Gene-One Protein tot 'n meer globale perspektief

Slegs 'n klein persentasie van die 3 miljard basisse in die menslike genoom word 'n uitgespreek geen produk.

Gene Skakel oor: Genes in- en uitskakel

Die geskatte aantal gene vir mense, minder as 30 000, verskil nie so van die 25 300 bekende gene van Arabidopsis thaliana, wat algemeen mosterdgras genoem word nie.

'N Klas rye wat regulatoriese rye genoem word, vorm 'n numeries onbeduidende fraksie van die genoom, maar verskaf kritieke funksies.

Mendel s'n Wette-Hoe erf ons ons gene

In 1866 bestudeer Gregor Mendel die oordrag van sewe verskillende ertjie-eienskappe deur baie verskillende variëteite ertjies noukeurig te toets.

Van One Gene-One Protein tot 'n meer globale perspektief

Slegs 'n klein persentasie van die 3 miljard basisse in die menslike genoom word 'n uitgespreek geen produk.

Molekulêr Genetika: Die studie van oorerwing, gene en DNA

Soos ons pas geleer het, bied DNA 'n bloudruk wat alle sellulêre aktiwiteite rig en die ontwikkelingsplan van meersellige organismes spesifiseer.

Die fisiese Struktuur van die menslike genoom

Binne elkeen van ons selle lê 'n kern, 'n membraanbegrensde streek wat 'n toevlugsoord bied vir genetiese inligting.

Molekulêre Genetika: Die studie van oorerwing, gene en DNA

Soos ons pas geleer het, bied DNA 'n bloudruk wat alle sellulêre aktiwiteite rig en die ontwikkelingsplan van meersellige organismes spesifiseer.

Mendel se wette - hoe ons ons gene erf

In 1866 bestudeer Gregor Mendel die oordrag van sewe verskillende ertjie-eienskappe deur baie verskillende variëteite ertjies noukeurig te toets.

Meganismes van genetiese variasie en Oorerwing

Het almal dieselfde gene?

As die kind BB of BO is, het hulle 'n bloedgroep B. As die kind OO is, sal hy of sy 'n bloedgroep O hê.

Pleiotropisme, of pleotrofie, verwys na die verskynsel waarin 'n enkele geen verantwoordelik is vir die vervaardiging van veelvoudige, duidelike en skynbaar onverwant fenotipiese eienskappe, dit wil sê, 'n individu kan baie verskillende fenotipiese uitkomste vertoon.

Alhoewel DNA die draer van genetiese inligting in 'n sel, doen proteïene die grootste deel van die werk.

Die Fisiese Struktuur van die Menslike Genoom

Kernkrag DNA

Binne elkeen van ons selle lê 'n kern, 'n membraanbegrensde streek wat 'n toevlugsoord bied vir genetiese inligting.

Die invloed van DNA -struktuur en Bindend Domeine

Sekwensies wat belangrik is vir die regulering van transkripsie, kodeer nie noodwendig transkripsiefaktore of ander proteïene nie.

Meganismes van genetiese variasie en oorerwing

Het almal die Dieselfde Gene?

Beheer Transkripsie

Promotore en regulatoriese rye

Transkripsie is die proses waardeur RNA uit DNA gemaak word.

Die Kern Genvolgorde: Introns en Exons

Gene maak ongeveer 1 persent van die totale DNA in ons genoom uit.

Die fisiese struktuur van die menslike genoom

Binne elkeen van ons selle lê 'n kern, 'n membraangrens streek wat 'n toevlugsoord bied vir genetiese inligting.

Die invloed van DNA -struktuur en bindende domeine

Rye wat belangrik is in reguleer transkripsie kodeer nie noodwendig transkripsiefaktore of ander proteïene nie.

Die Fisiese Struktuur van die Menslike Genoom

Binne elkeen van ons selle lê 'n kern, a membraan-grensgebied wat 'n toevlugsoord bied vir genetiese inligting.

Genvoorspelling Gebruik Rekenaars

As die volledige mRNA -volgorde vir 'n geen bekend is, rekenaar programme word gebruik om die mRNA -volgorde in lyn te bring met die toepaslike gebied van die genomiese DNA -volgorde.

Genewisseling: Genes aan en afskakel

Die geskatte aantal gene vir mense, minder as 30 000, verskil nie so baie van die 25 300 bekende gene van Arabidopsis thaliana nie, algemeen bekend as mosterd gras.

Transkripsie, die sintese van 'n RNA -kopie uit 'n volgorde van DNA, is uitgevoer deur 'n ensiem genaamd RNA-polimerase.

Van gene tot proteïene: begin tot einde

Ons net bespreek dat die reis van DNA na mRNA na proteïen vereis dat 'n sel identifiseer waar 'n geen begin en eindig.

Veertig tot vyf en veertig persent van ons genoom bestaan ​​uit kort rye wat herhaal word, soms honderde kere.

'n Klas rye wat regulatoriese rye genoem word, maak 'n numeries onbeduidende uit breuk van die genoom, maar bied kritieke funksies.

Die Fisiese Struktuur van die Menslike Genoom

Binne elkeen van ons selle lê 'n kern, 'n membraangrensde gebied wat 'n heiligdom vir genetiese inligting.

Van een geen-een-proteïen tot 'n meer wêreldwye Perspektief

Slegs 'n klein persentasie van die 3 miljard basisse in die menslike genoom word 'n uitgedrukte geenproduk.

'N Klas rye wat regulatoriese rye genoem word, vorm numeries onbeduidend fraksie van die genoom, maar verskaf kritieke funksies.

Die kerngeenvolgorde: introne en eksons

Gene maak ongeveer 1 uit persent van die totale DNA in ons genoom.

Die fisiese struktuur van die menslike genoom

Binne elkeen van ons selle lê 'n kern, 'n membraan- begrens gebied wat 'n toevlugsoord bied vir genetiese inligting.

Veertig tot vyf en veertig persent van ons genoom bestaan ​​uit kort reekse wat is herhaal, soms honderde kere.

Uitdrukking van geërfde gene

Geenuitdrukking, soos weerspieël in 'n organisme se fenotipe, is gebaseer op voorwaardes spesifiek vir elke kopie van 'n geen.

As die kind BB of BO is, het hulle 'n bloedgroep B. As die kind OO is, sal hy of sy 'n bloedgroep O hê.

Pleiotropisme, of pleotrofie, verwys na die verskynsel waarin 'n enkele geen verantwoordelik is vir die vervaardiging van veelvuldige, afsonderlike en oënskynlik onverwante fenotipiese eienskappe, dit wil sê, 'n individu kan baie verskillende fenotipiese eienskappe vertoon. uitkomste.

Die fisiese struktuur van die menslike genoom

Binne elkeen van ons selle leuens 'n kern, 'n membraangrensde gebied wat 'n heiligdom bied vir genetiese inligting.

Mendel se wette-hoe ons ons gene erf

In 1866 bestudeer Gregor Mendel die oordrag van sewe verskillende ertjie-eienskappe deur baie noukeurig te toets afsonderlik variëteite van ertjies.

As die kind BB of BO is, het hulle bloedgroep B. As die kind OO is, sal hy of sy bloedgroep O hê.

Pleiotropisme, of pleotrofie, verwys na die verskynsel waarin 'n enkele geen verantwoordelik is vir die vervaardiging van veelvuldige, duidelike en skynbaar onverwante fenotipiese eienskappe, dit wil sê dat 'n individu baie verskillende fenotipiese uitkomste kan toon.

Die invloed van DNA-struktuur en -binding Domeine

Sekwensies wat belangrik is vir die regulering van transkripsie, kodeer nie noodwendig transkripsiefaktore of ander proteïene nie.

Van One Gene-One Protein tot 'n meer globale perspektief

Slegs 'n klein persentasie van die 3 miljard basisse in die menslike genoom word 'n uitgedrukte geenproduk.

Alhoewel DNA die draer van genetiese inligting in 'n sel is, doen proteïene die grootmaat van die werk.

Die fisiese struktuur van die menslike genoom

Binne elkeen van ons selle lê 'n kern, 'n membraanbegrensde streek wat 'n toevlugsoord vir genetiese inligting bied.

Uitdrukking van geërfde gene

Gene -uitdrukking, as weerspieël in die fenotipe van 'n organisme, is gebaseer op spesifieke toestande vir elke kopie van 'n geen.

Veertig aan veertig-vyf persent van ons genoom bestaan ​​uit kort reekse wat herhaal word, soms honderde kere.

Mendel se wette - hoe ons ons gene erf

In 1866 bestudeer Gregor Mendel die oordrag van sewe verskillende ertjie -eienskappe noukeurig toets-kruis baie verskillende variëteite ertjies.

Genevoorspelling met behulp van rekenaars

As die volledige mRNA -volgorde vir 'n geen bekend is, rekenaar programme word gebruik om die mRNA -volgorde in lyn te bring met die toepaslike gebied van die genomiese DNA -volgorde.

Die Fisies Struktuur van die menslike genoom

Binne elkeen van ons selle lê 'n kern, 'n membraangrensde gebied wat 'n heiligdom bied vir genetiese inligting.

Die Invloed van DNA -struktuur en bindende domeine

Sekwensies wat belangrik is vir die regulering van transkripsie, kodeer nie noodwendig transkripsiefaktore of ander proteïene nie.

Uitdrukking van oorgeërfde gene

Gene uitdrukking, soos weerspieël in 'n organisme se fenotipe, is gebaseer op toestande spesifiek vir elke kopie van 'n geen.

Veertig tot vyf en veertig persent van ons genoom bestaan ​​uit kort reekse wat is herhaal, soms honderde kere.

Nie alle genetiese inligting word in kern DNA gevind.

Mendel se wette - hoe ons ons gene erf

In 1866 het Gregor Mendel die oordrag van sewe verskillende ertjie-eienskappe bestudeer deur noukeurige toets- kruising baie afsonderlike variëteite van ertjies.


Gevolgtrekkings

Sal DNA dan ooit gebruik word om 'n reisende verkoopsmanprobleem met 'n groter aantal stede op te los as wat met tradisionele rekenaars gedoen kan word? Aangesien die rekord maar liefst 13 509 stede is, sal dit beslis nie gedoen word met die prosedure hierbo beskryf nie. Dit het hierdie groep slegs drie maande geneem, met drie Digital AlphaServer 4100's ('n totaal van 12 verwerkers) en 'n groep van 32 Pentium-II-rekenaars. Die oplossing was moontlik nie as gevolg van rekenkracht met brute krag nie, maar omdat hulle baie effektiewe vertakkingsreëls gebruik het. Hierdie eerste demonstrasie van DNA -rekenaar het 'n taamlik ongesofistikeerde algoritme gebruik, maar namate die formalisme van DNA -berekening verfyn word, sal nuwe algoritmes eendag DNA moontlik maak om konvensionele berekening in te haal en 'n nuwe rekord op te stel.

Aan die kant van die 'hardeware' (of moet ek 'natware' sê), vind verbeterings in biotegnologie plaas, soortgelyk aan die vooruitgang in die halfgeleierbedryf. Kyk byvoorbeeld na volgorde wat 'n gegradueerde een keer 5 jaar geneem het om 'n doktorale proefskrif te doen, neem Celera net een dag. Aangesien die hoeveelheid navorsingsgeld wat deur die regering gefinansier word, na geneties-verwante O&O vloei en met die groot potensiële uitbetalings uit die winsgewende farmaseutiese en mediesverwante markte, is dit nie verbasend nie. Kyk net na die aantal vorderinge in DNA-verwante tegnologie wat die afgelope vyf jaar gebeur het. Vandag het ons nie een nie, maar verskeie maatskappye wat "DNA-skyfies" maak, waar DNA-stringe in groot skikkings aan 'n silikonsubstraat geheg word (byvoorbeeld Affymetrix se genechip). Produksietegnologie van MEMS vorder vinnig, wat nuwe geïntegreerde kleinskaalse DNA-verwerkingstoestelle moontlik maak. Die Human Genome -projek lewer vinnige innovasies op in volgorde -tegnologie. Die toekoms van DNA -manipulasie is spoed, outomatisering en miniatuur.

En natuurlik praat ons hier van DNA, die genetiese kode van die lewe self. Dit was beslis die molekule van hierdie eeu en waarskynlik die volgende een. Met inagneming van al die aandag wat DNS getrek het, is dit nie te moeilik om te dink dat ons eendag die gereedskap en talent sal hê om 'n klein geïntegreerde lessenaarmasjien te vervaardig wat DNS, of 'n DNS-agtige biopolimeer, as 'n rekenaarsubstraat saam gebruik. met 'n stel ontwerperensieme.Miskien sal dit nie gebruik word om Quake IV te speel of op die internet te surf nie - dinge waarmee tradisionele rekenaars goed is - maar dit kan beslis gebruik word in die studie van logika, kodering, genetiese programmering en algoritmes, outomate, taalstelsels, en nog baie ander interessante dinge wat nog nie eers uitgevind is nie.


Bemeestering van biologie: Hoofstuk 1.

Alle lewende dinge deel 'n gemeenskaplike genetiese taal van DNA omdat hulle 'n gemeenskaplike afkoms het.

*Die genetiese kode is arbitrêr, ten minste tot 'n mate. Die feit dat alle organismes 'n enkele genetiese kode deel, is te danke aan hul gemeenskaplike afkoms. Lees meer oor die kerntema van biologie: Evolusie is verantwoordelik vir die eenheid en diversiteit van die lewe.

Metaboliese samewerking tussen prokariotiese selle vorm 'n biofilm wat bakteriese kolonies toelaat om voedingstowwe en afvalstowwe te vervoer. Biofilms kan industriële toerusting beskadig of tandbederf veroorsaak.

*Hierdie opkomende eiendom kom op gemeenskapsvlak na vore as gevolg van die interaksie tussen prokariotiese spesies wat die biofilm vorm. Lees meer oor vlakke van biologiese organisasie in en opkomende eiendomme.

'N Boom en sy fisiese omgewing verander mekaar.

*Hierdie antwoord is die akkuraatste stelling. Lees die temas oor die interaksies tussen organismes en hul fisiese omgewing.

Dit is moontlik om hipoteses, soos dié met betrekking tot historiese gebeure, te toets sonder om eksperimente uit te voer.

*Alhoewel dit nie moontlik is om eksperimente uit te voer om hipoteses oor evolusionêre verhoudings tussen lewende groepe of oor die tydsberekening van die oorsprong van groot evolusionêre innovasies te toets nie, kan sulke hipoteses geëvalueer word deur voorspellings te maak oor die verwagte bevindinge wat uit hierdie hipoteses sou voortspruit. Data kan dan ingesamel word om te toets of hierdie voorspellings korrek is. Lees oor die vorme van wetenskaplike ondersoek en die wetenskaplike metode.

Jy het op laerskool geleer dat soos die temperatuur daal, vloeistowwe in vaste vorm verander. U kry 'n onbekende vloeistof en vermoed dat dit stewig sal word as u dit in die vrieskas sit.

*Dit is deduktiewe redenasie. Jy voorspel spesifieke resultate gebaseer op algemene beginsels.

Huidige gebeure: Genoom -speurders los 'n hospitaal se dodelike uitbraak op (New York Times, 22.8.2012)

Hoeveel mense sterf jaarliks ​​in die VSA aan infeksies wat deur die hospitaal verkry is?

Huidige gebeure: Genoom -speurders los 'n hospitaal se dodelike uitbraak op (New York Times, 22.8.2012)

U is 'n epidemioloog wat spesialiseer in antibiotika-weerstandige bakteriestamme. Vir die beste hoop om 'n pasiënt se lewe te red, wil jy die infeksie stop voordat dit waar kom?

Huidige gebeure: Genoom -speurders los 'n hospitaal se dodelike uitbraak op (New York Times, 22.8.2012)

Watter van die volgende is waar?

Bakterieë kan nie in die menslike liggaam leef nie.

As hulle eers in die menslike liggaam is, kan hulle nie muteer nie.

Bakterieë kan binne die menslike liggaam muteer.

Huidige gebeure: Genoom -speurders los 'n hospitaal se dodelike uitbraak op (New York Times, 22.8.2012)

Watter van die volgende het wetenskaplikes oor Klebsiella pneumoniae ontdek?

Huidige gebeure: Genoomspeurders los 'n hospitaal se dodelike uitbraak op (New York Times, 22/8/2012)

Watter van die volgende sou waarskynlik soveel sterftes as gevolg van Klebsiella pneumoniae in hierdie National Institutes of Health -hospitaal voorkom het?

Bou woordeskat: woordwortels - metriese voorvoegsels

Kan u hierdie voorvoegsels, agtervoegsels en woordwortels ooreenstem met hul definisies?

Huidige gebeure: Wetenskaplike artikels word aanvaar (ook persoonlike kontrole) (New York Times, 7/7/2013)

Watter van die volgende is waarskynlik die beste om die toenemende hoeveelheid twyfelagtige tydskrifte wat studies van onbekende wetenskaplike waarde publiseer, te beperk?

Huidige gebeure: Wetenskaplike artikels aanvaar (ook persoonlike tjeks) (New York Times, 4/7/2013)

U is 'n gegradueerde in plantfisiologie en wil leer hoe om betroubare wetenskaplike publikasies te onderskei van diegene wat nie betroubaar is nie. Watter van die volgende tydskrifte het onlangs 'n kontrolelys opgestel om u te help om aan die gang te kom?

Huidige gebeure: Wetenskaplike artikels word aanvaar (ook persoonlike kontrole) (New York Times, 7/7/2013)

U is 'n toksikoloog en wil u onlangse navorsing oor die effek van endokriene ontwrigtings op die skildklierfunksie publiseer. Hoe vind jy 'n betroubare tydskrif om jou bevindinge te publiseer?

Huidige gebeure: Wetenskaplike artikels word aanvaar (ook persoonlike kontrole) (New York Times, 7/7/2013)

Wat was die algemene reaksie op oop toegang toe dit sowat 10 jaar gelede begin het?

Huidige gebeure: Wetenskaplike artikels aanvaar (ook persoonlike tjeks) (New York Times, 4/7/2013)

Hoe vind baie van hierdie roofjoernale artikels om te publiseer en mense om op hul redaksies te dien?

Huidige gebeure: Met grawe en wetenskap word 'n grimmige storie vertel (New York Times, 24/3/2013)

Op watter van die volgende maniere sal u die meeste geneig wees om cholera op te doen?

Huidige gebeure: Met grawe en wetenskap word 'n grimmige storie vertel (New York Times, 24/3/2013)

Jy spesialiseer in die ooreenstemming van tandheelkundige rekords van vermiste mense met tande en kake van kriminele sake. Wat is jy?

Huidige gebeure: Met grawe en wetenskap word 'n grimmige verhaal vertel (New York Times, 24/03/2013)

Waardeur is probeer om die cholera -uitbraak in die kothuis te beheer?

Huidige gebeure: Met grawe en wetenskap word 'n grimmige storie vertel (New York Times, 24/3/2013)

Waarom het hierdie span 'n geofisikus aangestel?

Huidige gebeure: Met grawe en wetenskap word 'n grimmige verhaal vertel (New York Times, 24/03/2013)

Watter van die volgende het daartoe gelei dat navorsers John Ruddy se oorskot na Ierland teruggestuur het?

Huidige gebeure: Fokus op vrugtevlieë, nuuskierigheid vlieg (New York Times, 7/7/2013)

Jy is 'n entomoloog wat spesialiseer in die visie van die anthomiïed vlieë. Wat is u vakgebied?

Huidige gebeure: Fokus op vrugtevlieë, nuuskierigheid vlieg (New York Times, 7/7/2013)

Jou neef is 'n lid van 'n span wetenskaplikes wat verskillende spesies vrugtevlieë oor die hele wêreld bestudeer. Watter kontinent moet die span vermy?

Huidige gebeure: Fokus op vrugtevlieë, nuuskierigheid vlieg (New York Times, 10/7/2013)

Wetenskaplikes wat kolibrievlug bestudeer, gebruik dieselfde tegniek as dié wat vrugtevlieë bestudeer. Wat gebruik hulle?

Huidige gebeure: Fokus op vrugtevlieë, nuuskierigheid vlieg (New York Times, 7/7/2013)

Watter van die volgende is nodig om vrugtevlieë te kan vlieg?

Huidige gebeure: Fokus op vrugtevlieë, nuuskierigheid vlieg (New York Times, 10/7/2013)

Jou vriend is 'n entomoloog wat die reaksie op potensiële roofdiere in die gewone krieket bestudeer. Om te bepaal of die reaksie 'n refleks of 'n besluit is, op watter van die volgende liggaamsdele moet hy fokus?

Huidige gebeure: Beeld van Hindenburg Haunts Waterstoftegnologie (New York Times, 29/10/2013)

Hoekom is so baie mense bekommerd oor die gebruik van waterstof as brandstof?

Huidige gebeure: Beeld van Hindenburg Haunts Waterstoftegnologie (New York Times, 29/10/2013)

U begin 'n werk as 'n spesialis vir ertsontwerp en -tegnologie. Wat probeer jy gebruik om waterstof te kry om as brandstof te gebruik?

Huidige gebeure: Beeld van Hindenburg Haunts Waterstoftegnologie (New York Times, 29/10/2013)

Jy koop 'n waterstofbrandstofselvoertuig. Watter van die volgende sal teenwoordig moet wees vir jou motor om te werk?

Huidige gebeure: Beeld van Hindenburg Haunts Waterstoftegnologie (New York Times, 29/10/2013)

Op hierdie tydstip, watter staat lei die pad vir waterstofbrandstofselvoertuie?

Huidige gebeure: Beeld van Hindenburg Haunts Waterstoftegnologie (New York Times, 29/10/2013)

Op watter van die volgende ry motors met waterstofbrandstofselle?

Aktiwiteit: Die vlakke van die lewe Kaartspel

'N Orrel, soos die lewer, bestaan ​​uit _____.

*Organe bestaan ​​uit twee of meer verskillende soorte weefsels.

Aktiwiteit: The Levels of Life Card Game

Watter van hierdie is 'n orgaanstelsel?

*Die spysverteringstelsel bestaan ​​uit strukture soos die maag en dunderm.

Aktiwiteit: Die vlakke van die lewe Kaartspel

Wat is die twee hooftipes selle?

prokariote en eukariote

*Prokariotiese selle het nie die kern en ander organelle wat in eukariotiese selle voorkom nie.

Aktiwiteit: Oorerflike inligting: DNA

DNS bestaan ​​uit boublokke wat _____ genoem word.

*DNS bestaan ​​uit nukleotiedeenhede.

Aktiwiteit: Oorerflike inligting: DNA

In eukariotiese selle het DNA die voorkoms van 'n _____.

*Eukariotiese DNA is georganiseer as 'n dubbele heliks.

molekule, organel, sel, weefsel, orgaan, orgaanstelsel, organisme, bevolking, gemeenskap, ekosisteem

*Elke vlak van biologiese struktuur bou voort op die vlak voor dit.

*'n Molekule soos 'n proteïen het eienskappe wat nie deur enige van sy samestellende dele vertoon word nie (bv. aminosure). Daarom kom nuwe eienskappe na vore wat nie op 'n eenvoudiger vlak van organisasie teenwoordig was nie.

Watter van die volgende stellings is waar oor chemiese voedingstowwe in 'n ekosisteem?

Hulle is afhanklik van sonlig as hul bron.

Hulle herwin binne die ekosisteem en word voortdurend hergebruik.

Hulle verlaat die ekosisteem in die vorm van hitte.

Hulle vloei deur die stelsel en verloor 'n paar voedingstowwe in die proses.

Hulle kan nie deur ontbinding verkry word nie.

Hulle herwin binne die ekosisteem en word voortdurend hergebruik.

*Voedingstowwe siklus deur die ekosisteem deur prosesse soos die ontbinding van organiese puin.

die gebruik van DNA as die inligtingstoormolekule

Alle selle (wat tot dusver ontdek is) gebruik DNS om inligting te stoor.

Watter van die volgende stellings is ONWAAR met betrekking tot die kompleksiteit van biologiese stelsels?

'N Ekosisteem vertoon komplekse eienskappe wat nie in die individuele gemeenskappe daarin voorkom nie.

'n Begrip van die interaksies tussen verskillende komponente binne 'n lewende sisteem is 'n sleuteldoelwit van 'n sisteembiologie-benadering om biologiese kompleksiteit te verstaan.

Om die chemiese struktuur van DNS te verstaan, onthul hoe dit die funksionering van 'n lewende sel rig.

Deur die funksie van 'n komponent van 'n lewende stelsel te ken, kan u insig gee in die struktuur en organisasie daarvan.

*Plante en sekere alge is meersellige fotosintetiese organismes wat ingesluit is in die koninkryk Plantae van die domein Eukarya.

Organismes produseer gewoonlik te veel nageslag, en hulpbronne is beperk.

*Hulpbronkompetisie is een van die belangrikste bestanddele vir natuurlike seleksie. Organismes moet meeding om beperkte hulpbronne, en slegs die best aangepaste sal oorleef en voortplant.

Watter van die volgende is 'n voorbeeld van "eenheid in diversiteit"?

Alle organismes, insluitend prokariote en eukariote, gebruik in wese dieselfde genetiese kode.

Die voorpote van alle soogdiere het dieselfde basiese struktuur, aangepas vir verskillende omgewings.

Die struktuur van DNS is dieselfde in alle organismes.

Al die bogenoemde is korrek.

Al die bogenoemde is korrek.

*Dit is alles voorbeelde van eenheid in diversiteit.

Om te verstaan ​​hoe die wetenskaplike metode gebruik kan word om na natuurverklarings te soek.

Die wetenskaplike metode is 'n prosedure wat gebruik word om na verklarings van die natuur te soek. Die wetenskaplike metode bestaan ​​uit die maak van waarnemings, die formulering van hipoteses, die ontwerp en uitvoering van eksperimente en die herhaling van hierdie siklus.

Waarnemings kan kwantitatief of kwalitatief wees. Kwantitatiewe waarnemings is metings wat bestaan ​​uit getalle en eenhede, soos die waarneming dat ys by 0∘C smelt. Daarteenoor is kwalitatiewe waarnemings waarnemings wat nie op getalle of eenhede staatmaak nie, soos die waarneming dat water helder is.

'N Hipotese is 'n voorlopige verduideliking van die waarnemings. Die hipotese is nie noodwendig korrek nie, maar dit plaas die wetenskaplike se begrip van die waarnemings in 'n vorm wat deur eksperimentering getoets kan word.

Eksperimente word dan uitgevoer om die geldigheid van die hipotese te toets. Eksperimente is waarnemings wat verkieslik gedoen word onder omstandighede waarin die veranderlike van belang duidelik van ander onderskei kan word.

As die eksperiment toon dat die hipotese verkeerd is, kan die hipotese gewysig word en kan verdere eksperimente uitgevoer word om die gewysigde hipotese te toets. Hierdie siklus word herhaal, wat die hipotese voortdurend verfyn.

As 'n groot stel waarnemings 'n reproduceerbare patroon volg, kan hierdie patroon in 'n wet opgesom word - 'n verbale of wiskundige veralgemening van 'n verskynsel. Byvoorbeeld, deur die jare het mense opgemerk dat die son elke oggend in die ooste opkom en elke aand die son in die weste ondergaan. Hierdie waarnemings kan beskryf word in 'n wet wat sê: "Die son kom altyd op in die ooste en sak in die weste."

Na baie verfyning kan 'n hipotese tot 'n teorie lei. 'n Teorie is 'n verduideliking van hoekom iets gebeur. Byvoorbeeld, Newton se gravitasieteorie verduidelik hoekom voorwerpe geneig is om na die Aarde te val (sowel as om die interaksies tussen die Aarde en die ander planete te verduidelik, ens.). Teorieë kan egter steeds verder verfyn of selfs vervang word. Einstein se teorie van algemene relatiwiteit was in staat om sekere astronomiese waarnemings wat met swaartekrag verband hou beter te verklaar, en daarom het dit Newton se gravitasieteorie vervang (hoewel Newton se teorie steeds geld onder die meeste alledaagse toestande). Net so is die geosentriese teorie (dat die aarde die middelpunt van die heelal is) vervang deur die heliosentriese teorie (dat die aarde om die son draai) gebaseer op verdere waarnemings en toetsing van voorspellings. Let daarop dat 'n wetenskaplike teorie nie dieselfde is as die algemene definisie van 'n teorie nie, naamlik 'n 'raai' of 'spekulasie'. In plaas daarvan is 'n teorie 'n verklaring wat herhaalde eksperimente kan weerstaan. Dit is dalk nie perfek nie, maar dit is die beste verduideliking moontlik gebaseer op beskikbare bewyse.

In die loop van 'n gesprek sien jy dat drie van jou vriende van horrorfilms hou. Gruwelfilms is ook toevallig jou gunsteling tipe fliek. U weet ook dat al hierdie vriende gebore is in dieselfde week as u, selfs in dieselfde jaar.

'N Vriend wat astrologie liefhet, veronderstel dat mense wat in daardie week gebore is, meer hou van rillerfilms as ander genres films. U besluit om die wetenskaplike metode te gebruik om hierdie hipotese te toets.

Watter van die volgende eksperimente sal jou hipotese die beste toets?In die loop van 'n gesprek neem jy waar dat drie van jou vriende van gruwelflieks hou. Gruwelfilms is ook toevallig jou gunsteling tipe fliek. Jy weet ook dat al hierdie vriende in dieselfde week gebore is as wat jy was, selfs in dieselfde jaar.

'n Vriend wat lief is vir astrologie, veronderstel dat mense wat in daardie week gebore is, meer van gruwelflieks hou as ander genres van flieks. Jy besluit om die wetenskaplike metode te gebruik om hierdie hipotese te toets.

U wil so versigtig as moontlik wees dat die veranderlike van belang-naamlik die gunsteling filmgenre-duidelik van ander veranderlikes onderskei kan word. Om dit te kan doen, moet u eers versigtig wees om 'n steekproef te vind van mense wat u geboorteweek deel, en vermy bloot om te praat met vriende met wie u gemeenskaplike belange deel. Tweedens moet jy jou proefpersone van 'n vraelys voorsien waarop hulle gevra word om hul gunsteling genre uit 'n lys te omkring, sodat jy nie in die versoeking kom om hul antwoorde in jou guns te interpreteer nie. U moet seker wees dat u hulle nie vertel wat u wil bewys of weerlê nie, sodat hul antwoorde nie deur u doelwit beïnvloed sal word nie. U moet ook die opnames anoniem maak om te verseker dat u vakke nie net die antwoorde gee wat hulle dink u wil hê hulle moet gee nie.

Nadat u 'n ewekansige steekproef van 10 mense in dieselfde week as u en u vriende gebore het, kry u die resultate uit hul vraelyste:

4 van hulle verkies komedies,
3 van hulle verkies dramas,
2 van hulle verkies aksiefilms, en
1 van hulle verkies westers.

As 'n kontrole voer jy ook 'n onderhoud met 14 ewekansige mense met verjaarsdae deur die jaar. U kry resultate soortgelyk aan die resultate van u eksperimentele groep en u vriende:

3 van hulle verkies komedies,
4 van hulle verkies dramas,
3 van hulle verkies aksiefilms, en
1 van hulle verkies westerse

GraphIt!: 'n Inleiding tot grafieke

Watter stelling gee 'n opsomming van die tendens wat in die grafiek getoon word, vir die grafiek van die data oor stamdigtheid en digtheid van sneeuskoene in stap 6?

GraphIt !: 'n Inleiding tot grafiek

Aangesien die stamdigtheid van ongeveer 35 000 stingels tot ongeveer 55 000 stingels per hektaar toeneem, wat is die toename in die digtheid van sneeuskoene?

GraphIt!: 'n Inleiding tot grafieke

Toenemende digtheid van boom- en bosstingels het 'n positiewe uitwerking op die oorvloed van sneeuskoene.

GraphIt !: 'n Inleiding tot grafiek

Gebiede met meer as 100 000 stamme per hektaar moet hase digthede hê wat 4 hase per hektaar nader.

GraphIt !: 'n Inleiding tot grafiek

Groter oorvloed van boom- en bosstingels lei tot hoër geboortesyfers vir sneeuskoenhase.

GraphIt !: 'n Inleiding tot grafiek

Vir die grafiek in Stap 7 wat vis se liggaamslengtes en die persentasie stertdiëte waaruit hulle bestaan, aandui, watter stelling som die neiging wat in die grafiek getoon word die beste op?

GraphIt !: 'n Inleiding tot grafiek

Vir watter groottes vis is die minste oorvleueling in die diëte van hierdie twee tersoorte?

GraphIt!: 'n Inleiding tot grafieke

Vir die rooi tern is daar 'n konstante afname in die persentasie dieet, aangesien die vislengte van 6 cm tot 0 cm afneem.

GraphIt !: 'n Inleiding tot grafiek

Die roetagtige teer vreet meer vis as die blougrys knerser.

GraphIt!: 'n Inleiding tot grafieke

Alhoewel hulle op dieselfde plek woon, ondervind hierdie twee spesies waarskynlik minimale mededinging om voedsel.

GraphIt!: 'n Inleiding tot grafieke

Aangesien die punte nie 'n reguit lyn vorm nie, sou dit beter gewees het om dit as 'n spreidiagram te teken.

GraphIt !: 'n Inleiding tot grafiek

Dit sou redelik gewees het om stroomvloei op die X-as te plaas in plaas van jaar.

GraphIt!: 'n Inleiding tot grafieke

Stroomvloeitempo's het glo sedert 1966 wêreldwyd afgeneem.

GraphIt!: 'n Inleiding tot grafieke

Tussen 1966 en 1995, wat was die benaderde afname in stroomstromings in Monteverde?

Aktiwiteit: Inleiding tot eksperimentele ontwerp

Watter van die volgende stellings geld nie vir wetenskaplike eksperimente nie?

Aktiwiteit: Inleiding tot eksperimentele ontwerp

In 'n eksperiment probeer ondersoekers al die veranderlikes behalwe een beheer - die een wat die hipotese toets. Watter van die volgende redes is die primêre rasionaal vir die beheer van veranderlikes in 'n eksperiment?

Om alternatiewe verklarings vir die resultate van 'n eksperiment uit te skakel

Deur al die veranderlikes maar een te beheer, verseker u dat 'n ander faktor nie verantwoordelik is vir die resultate van 'n eksperiment nie.

Aktiwiteit: Inleiding tot eksperimentele ontwerp

Watter van die volgende stellings kon nie deur 'n wetenskaplike eksperiment ondersteun of verwerp word nie?

Die eerste lewende sel op aarde kom uit die buitenste ruimte

'N Eksperiment kon nie ontwerp word om hierdie stelling te toets nie. Die wetenskap ondersteun of verwerp hierdie idee nie.

Aktiwiteit: Inleiding tot eksperimentele ontwerp

Watter van die volgende stellings geld vir 'n hipotese?

'n Hipotese kan deur eksperimentering ondersteun of verwerp word.

'N Hipotese word ondersteun of verwerp op grond van die uitslag van een of meer eksperimente.

Aktiwiteit: Inleiding tot eksperimentele ontwerp

Watter van die volgende veranderlikes het Pasteur in sy eksperiment verander om die hipotese van spontane generering te toets?

Deur 'n swaanekfles vir die eksperimentele behandeling te gebruik, het Pasteur verseker dat geen selle die fles uit die lug binnedring nie. Enige organismes wat in die proefkolf verskyn het, sou dus spontaan ontstaan ​​het.

Aktiwiteit: Inleiding tot eksperimentele ontwerp

Waarom het hy in albei flesse se sous in Pasteur se eksperiment om die hipotese van spontane generasie te toets, gekook?

Om enige bestaande organismes in die sous dood te maak

Pasteur het die sous gekook om bestaande organismes dood te maak en sodoende verseker dat die toestande in elke kolf identies was (dit wil sê sonder organismes) aan die begin van die eksperiment.

Aktiwiteit: Inleiding tot eksperimentele ontwerp

Watter resultate van die Zonosemata-eksperiment ondersteun die sub-hipotese dat vlerkwaai alleen predasie verminder deur spinnekoppe te spring?

Zonosemata-vlieë met huisvliegvlerke word minder gereeld aangeval.

Hierdie eksperimentele groep toets die uitwerking van vlerkwaai alleen.

Aktiwiteit: Inleiding tot eksperimentele ontwerp

Gestel dat Zonosemata -vlieë wie se eie vlerke geknip en weer vasgemaak is, meer gereeld aangeval word as onbehandelde Zonosemata -vlieë. Hoe sou hierdie resultaat die betroubaarheid van die ander eksperimentele resultate beïnvloed?

Alle resultate vir die eksperimentele groepe wat vleuelchirurgie behels, sou ongeldig wees.

Hierdie resultaat dui daarop dat die teenwoordigheid of afwesigheid van 'n vleueloperasie self die reaksie van die springende spin kan beïnvloed. Daar is dus nie genoeg inligting om gevolgtrekkings uit die data te maak nie, want daar is 'n alternatiewe verklaring vir die resultate van die eksperiment.

Die meeste spesies in die insekorde Orthoptera (krieke, sprinkane, sprinkane) produseer 'n lied deur hul vlerke of bene teen mekaar te vryf. By die meeste spesies wat sing, produseer slegs die mannetjie 'n liedjie.

Krieke is 'n algemene voorbeeld dat hul liedjies 'n bekende nagklank is in die meeste dele van die kontinentale Verenigde State. Sommige krieke lewer 'n liedjie wat vir 'n paar sekondes of langer aaneen is, terwyl ander hul liedjie in 'n reeks tjirpe verdeel, gewoonlik met 10-50 tjirpe per minuut.

Op grond van die waarneming dat slegs manlike krieke 'n liedjie produseer, veronderstel u dat 'n mannetjie 'n vorm van kommunikasie met potensiële maats is.

U het 'n eenvoudige eksperiment opgestel om hierdie hipotese te toets. In die laboratorium plaas jy 'n manlike sneeuboomkrieket in omhulsel A, wat langs omhulsel B is. In omhulsel B plaas jy ander insekte, een op 'n slag, en neem hul reaksies op die mannetjie se lied waar.

Die omhulsels is so ontwerp dat die twee insekte wat getoets word nie mekaar kan sien of ruik nie, maar geluid word oorgedra van omhulsel A na omhulsel B.

Dui vir elke insek hieronder aan of dit deel is van 'n eksperimentele groep of 'n kontrolegroep wanneer dit in omhulsel B geplaas word. Etikette mag een keer, meer as een keer of glad nie gebruik word nie.

manlike sneeuboomkrieket - kontrolegroep

vroulike sneeuboomkrieket - eksperimentele groep

vroulike veldkrieket - kontrolegroep

*In hierdie eksperiment is u hipotese dat die mannetjie se liedjie inligting aan potensiële maats kommunikeer. Die eksperimentele groep lewer 'n direkte toets van die hipotese. Vroulike sneeuboomkrieke vorm die eksperimentele groep omdat hulle die potensiële maats van manlike sneeuboomkrieke is en daarom sal verwag word om uniek op die mannetjie se liedjie te reageer. Versuim van die eksperimentele groep om op die mannetjie se liedjie te reageer sal vereis dat jy jou hipotese verwerp.

Daarbenewens toets kontrolegroepe ander faktore wat die eksperimentele uitkoms kan beïnvloed. In hierdie eksperiment toets die kontrolegroepe of die mannetjie se liedjie funksioneer in die skrikwekkende potensiële mededingers vir maats (ander manlike sneeubome) of deelnemers vir kos (vroulike veldkrieke). As een of albei van die kontrolegroepe op die manlike sneeuboomkrieket se lied reageer, sal jy jou hipotese moet verwerp.

In die werklike eksperiment draai die vroulike sneeuboomkrieke na die mannetjie in reaksie op sy liedjie, maar die kontrolegroepe beweeg ewekansig in reaksie op die liedjie. Hierdie resultate ondersteun jou hipotese.

In 'n gekontroleerde eksperiment toets die behandeling of evaluering van die eksperimentele groep die hipotese direk. In hierdie eksperiment is die hipotese dat die mannetjie se liedjie 'n vorm van kommunikasie aan potensiële maats is.

Watter van die volgende groepe is potensiële maats van die manlike sneeuboomkrieket?

vroulike sneeuboomkrieke

In veldeksperimente of eksperimente met lewende organismes is dit dikwels nie moontlik om elke veranderlike behalwe die een wat getoets word te beheer (konstant te hou) nie. In hierdie gevalle dien kontroles dikwels die meer algemene funksie om alternatiewe verduidelikings vir eksperimentele resultate te toets.

In hierdie eksperiment sluit 'n paar alternatiewe verduidelikings vir hoekom die ander krieke op die mannetjie se liedjie kan reageer in:

Die reaksie van manlike krieke op die liedjies van ander mans verminder die mededinging om potensiële maats.
Die reaksie van vroulike krieke op die liedjies van ander krieke (ongeag geslag of spesie) verminder die mededinging om voedsel.
Krieke reageer op enige klanke wat soos krieketliedjies lyk.

Die kontrolegroepe in hierdie eksperiment toets of die mannetjie se liedjie 'n ander funksie dien as om met potensiële maats te kommunikeer. As een of albei van die kontrolegroepe op die manlike sneeuboomkrieket se lied reageer, sal jy jou hipotese moet verwerp.

Daar is baie berigte dat die aantal tjirpe per minuut wat 'n krieket produseer, gekorreleer is met die omgewingstemperatuur. U klas besluit om hierdie hipotese te toets deur verskeie mannetjies uit twee krieksoorte te versamel: die sneeuboomkrieket (Oecanthus fultoni) en die gewone veldkrieket (Gryllus pennsylvanicus). In die laboratorium meet u die tjirp -tempo van elke krieket by vier verskillende temperature. Die data word in die tabel hieronder getoon.

Temp: gemiddelde chirp -koers (cpm)
Temp: sneeubome-krieket-algemene veldkrieket
(20:108-82)
(30:128-100)


Abstrak

Hoë deurset-volgordebepalingstegnologieë het noodsaaklik geword in studies oor genomika, epigenomika en transkriptomika. Alhoewel sekwensie -inligting tradisioneel toegelig is met behulp van 'n lae deursettegniek genaamd Sanger -volgordebepaling, is sekwensiëringstegnologieë met 'n hoë deurset in staat om veelvuldige DNA -molekules gelyktydig te volg, sodat honderde miljoene DNA -molekules op 'n slag op volgorde geneem kan word. Met hierdie voordeel kan volgordebepaling met 'n hoë deurset gebruik word om groot datastelle te skep, wat meer omvattende insigte bied oor die sellulêre genomiese en transkriptomiese handtekeninge van verskillende siektes en ontwikkelingsfases. Binne sekwensiëringstegnologieë met hoë deurset kan hele exome -volgordebepaling gebruik word om nuwe variante en ander mutasies te identifiseer wat baie genetiese hartafwykings kan onderlê, terwyl RNA -volgorde gebruik kan word om te analiseer hoe die transkriptoom verander. Chromatien immunoprecipitasie volgorde en metilering volgorde kan gebruik word om epigenetiese veranderinge te identifiseer, terwyl ribosoom volgorde gebruik kan word om te bepaal watter mRNA transkripsies aktief vertaal word. In hierdie oorsig sal ons die verskille in verskillende volgorde -modaliteite uiteensit en die belangrikste volgordeplatforms op die mark ondersoek in terme van hul relatiewe leesdieptes, snelhede en koste. Laastens sal ons die ontwikkeling van toekomstige volgordeplatforms bespreek en hoe hierdie nuwe tegnologie op huidige volgordeplatforms kan verbeter. Uiteindelik sal hierdie opeenvolgingstegnologieë 'n belangrike rol speel in hoe die kardiovaskulêre stelsel ontwikkel en hoe versteurings in DNA en RNA tot kardiovaskulêre siektes kan lei.

Inleiding

Tot die ontdekking van retrovirusse, het die sentrale dogma van molekulêre biologie gesê dat gene getranskribeer word om RNA te maak en RNA op sy beurt in proteïene vertaal word. 1,2 Hierdie dogma beskryf hoe die veranderlike uitdrukking van gene die funksionaliteit en identiteit van 'n enkele genoom dinamies kan beheer. Genuitdrukking word dinamies beheer en variasies in transkripsie en translasie kan lei tot groot funksionele veranderinge binne die sel. As die onderliggende DNA -volgorde gemuteer word of as die stroomaf -boodskap verander word tydens transkripsie en translasie, kan die sellulêre funksie in die gedrang kom, wat tot verskillende siektepatologieë kan lei. Alhoewel ons omgewing die manifestasie van siektes beïnvloed, het baie siektes ook 'n sterk onderliggende genetiese komponent. Siektes wat 'n sterker genetiese komponent as omgewingskomponent het, kan dié insluit wat by geboorte opduik (aangebore siektes) en dié wat in families voorkom (familiële oorerwingsiektes). 'N Groot versameling genomiese en transkriptomiese datastelle is nodig om te bepaal hoe 'n mens se genetiese agtergrond tot siektes bydra. Deur die opeenvolging van veelvoudige genome is dit dus moontlik om die genomiese diversiteit van die mens te evalueer, soos aangetoon deur die 1000 Genomes -projek. 3,4 Daarbenewens het die ENCyclopedia Of DNA Elements 5 en HapMap-projek 6 baie van die hoë deurvloei-volgordebepaling (HTS) toepassings wat hieronder uiteengesit word gebruik om die funksionele eienskappe van elke streek van die genoom te verstaan. Met die vordering in HTS -tegnologie, het die opeenvolgingskoste nou dramaties verminder, en dit kan binnekort moontlik wees om die hele menslike genoom vir ≤ $ 1000 te rangskik. 7 Namate die prys van volgordebepaling afneem, kan volgordebepaling alledaags word, wat 'n groot bydrae sal lewer tot ons begrip van genomiese veranderlikheid en hoe hierdie veranderlikheid 'n mens se vatbaarheid vir die ontwikkeling van kardiovaskulêre siektes kan verhoog. Uiteindelik sal die implementering van HTS -tegnologie van onskatbare waarde wees by die bepaling van die molekulêre paaie wat betrokke is by kardiovaskulêre ontwikkeling en siektes, deur die opeenvolgingskoste te verlaag en die volgorde -tegnologie hoofsaaklik te maak.

Eerste generasie Sanger-volgorde

DNS -volgorde -inligting is tradisioneel toegelig met behulp van Sanger -volgordebepaling. 8 Hierdie tegniek is ontwikkel deur dr Sanger, wat later die Nobelprys vir chemie in 1980 ontvang het. 9 In hierdie metode word 'n komplementêre DNA-string gemaak van die inset-sjabloon-DNA uit 'n mengsel van 2'-deoksinukleotiede, insluitend 2 ', 3'-dideoxynucleotides, wat gemerk is met fluoresserende kleurstowwe. 8 2',3'-dideoksinukleotiede is nukleotiede wat nie 'n 3'-OH-groep benodig vir cDNA-verlenging nie en wanneer 'n 2',3'-dideoksinukleotied in die verlengde DNA-string geïnkorporeer word, word verlenging beëindig, wat lei tot die generering van veelvuldige DNA fragment groottes. Die groottes van hierdie fragmente word geskei deur gebruik te maak van enkel basispaar resolusie kapillêre elektroforese, wat 'n elektroferagram lewer wat blykbaar 'n direkte uitlees van die nukleotiedvolgorde vanaf die oorspronklike sjabloonmolekule is. 10 Sanger-volgordebepaling kan 'n gemiddelde leeslengte van 800 basispare hê, maar dit word beperk deur die hoeveelheid DNS wat op 'n gegewe tydstip verwerk kan word. Om die lae deurset aan te spreek, is nuwer sekwensietegnologieë ontwikkel wat die volgorde van veelvuldige DNA -molekules parallel kan lees. Parallelle kapillêre stelsels het die deurset van die aantal DNS-stringe wat ontleed kon word aansienlik verhoog met 11,12 omdat 1 tot 6 MB DNS-volgorde per dag in 'n standaard 96-kapillêre instrument verkry kon word. 13 Parallel op kapillêr gebaseerde stelsels word egter steeds beperk deur die hoeveelheid kapillêre kolomme wat op 'n gegewe tydstip verwerk kon word. Omdat die menslike genoom uit GB3 GB bestaan, wat ≈ 20 000 gene bevat wat 45 MB (1,5% van die hele genoom) beslaan, het 14–16 die Human Genome Project meer as 'n dekade en miljarde dollars geneem om met Sanger -volgorde te voltooi . 17,18

Belangrike HTS -platforms

Kommersieel beskikbare volgordeplatforms vergroot die potensiaal van volgordebepaling deur die deurvoer van hul tegnologie eksponensieel te verhoog. Alhoewel daar baie volgordeplatforms beskikbaar is, het Illumina se platforms (http://www.illumina.com/) 'n groot deel van die volgordebedryf oorheers (Figuur 1). 19 Met Illumina se brugversterkingsmetode kan klein groepies met 'n identiese volgorde ontleed word. Klusters wat op 'n Illumina -vloei -sel gevorm word, skep verskeie primerhibridisasie -stappe wat verskeie beginpunte vir die volgorde van volgorde moontlik maak. Dit laat die volgorde van beide kante van die oorspronklike sjabloonmolekule toe, bekend as gepaarde eindvolgorde, toe. Opeenvolgingsinligting van saamgeleide leesstukke speel 'n belangrike rol in Illumina se tegnologie deur die uitset van 'n opeenvolgingslopie te verhoog, splitsvariante in RNA-volgorde (RNA-seq) te identifiseer, en om afleidings (van dubbele kopie verwyder) afkomstig van dieselfde oorspronklike sjabloon molekule. Gepaarde-end-lesings is ook belangrik vir die identifisering van groot strukturele variante, soos inversies van heel-genoomvolgordebepaling, wat ongemerk is met kortvolgordebepalingstegnieke. 'n Derde lees kan ook gebruik word om monsters uit te skei solank elke monster in die volgordebepalingsbiblioteek 'n unieke strepieskodelees gehad het wat in die adapterkonstruksie gemanipuleer is as 'n derde afsonderlike lees. In Illumina-volgordebepaling is al 4 nukleotiede egter beskikbaar tydens inkorporering wat kan lei tot 'n algehele substitusiefoutkoers van 0.11%. 20

Figuur 1. Oorsig van DNA -volgordebepaling met behulp van die Illumina -platform. In die volgende generasie DNA-volgordebepaling word DNA eers in kleiner insetgrootte fragmente gefragmenteer deur ensieme of deur sonikasie. Die punte van hierdie fragmente word herstel en spesifieke adapters word aan die ente van die fragmente gelig, sodat hibridisasie na 'n vloeisel kan plaasvind. 'N Brugversterkingsstap word uitgevoer om 'n groep fragmente met dieselfde volgorde te skep. Een DNA -string word verwyder en fluorescerend gemerkte nukleotiede word deur elke groep verbygesteek. 'N Beeld van die vloeisel word vir die eerste siklus aangeteken en 'n rekenaar verwerk watter nukleotied by elke groep se koördinate opgeneem is. Die fluoresserende etiket word geklief en 'n tweede rondte fluoresserend gemerkte nukleotiede word deur elke groepie geslaag. Weer (siklus 2) word die nukleotied aangeteken en elke siklus lei tot die volgorde van elke fragment ('n lesing). Hierdie lesings word dan in lyn gebring met 'n verwysingsgenoom. Deur leesstukke bymekaar te maak (kort leesstukke saam te voeg), is dit dus moontlik om die ongefragmenteerde oorspronklike volgorde te rekonstrueer.

Beide Ion Torrent (http://www.iontorrent.com/) en 454 (http://www.454.com/) maak gebruik van polimerase kettingreaksies om DNA te versterk binne 'n geëmulgeerde druppel (Figuur 2). Opeenvolgingsinligting word gekorreleer met die opsporing van lig (in 454) of waterstofione (in Ion Torrent) tydens elke opname van nukleotied. Indien meervoudige nukleotied inkorporasie gebeure plaasvind, word dit geïnterpreteer as strekke in die volgorde van 'n spesifieke nukleotied (homopolimere). Alle HTS -tegnologieë het probleme met die opeenvolging van homopolimere, maar die opeenvolging van homopolimere in Ion Torrent en 454 is meer problematies omdat die gebruikte nukleotiede 'n blokkerende eenheid het, wat homopolimere gedurende 1 siklus volledig insluit. Moeilikhede met die interpretasie van homopolimere ontstaan ​​omdat hierdie homopolimeerseine nie-lineêr is en 'n Poisson-verspreiding het. Dit het tot gevolg dat homopolimere van slegs 2 of 3 nukleotiede soms gekontrakteer of uitgebrei word.

Figuur 2. Ion Torrent en 454 volgorde. Beide Ion Torrent en 454 immobiliseer DNA-fragmente op krale. In beide platforms word sjabloonmolekules eers op 'n kraal geïmmobiliseer wat geëmulgeer word sodat daaropvolgende amplifikasie klonaal binne die druppel kan plaasvind. Na klonale versterking word verryking vir DNA-positiewe krale uitgevoer met behulp van addisionele krale wat die beskikbare einde van die biblioteekmolekule kan bind en isoleer en sodoende DNA-negatiewe krale kan verwyder. Verrykte krale word onder in 'n put neergelê en volgorde word uitgevoer deur 1 basis op 'n slag oor die sjablone te vloei. In Ion Torrent word 'n inkorporeringsgebeurtenis gemeet aan 'n pH -verandering as gevolg van die vrystelling van protone as gevolg van die inkorporering, terwyl 454 'n kaskade reaksies gebruik as gevolg van pyrofosfaat wat uit elke inkorporeringsreaksie vrygestel word. Dit lei daartoe dat 'n foton deur die ensiem luciferase vrygestel word. Daarom word die opsporing van lig (in 454) of waterstofione (in Ion Torrent) as adenien oor elke kamer gelei word, geïnterpreteer dat timien die volgende nukleotied in die DNA -volgorde is. Amplifikasie van DNA -fragmente vind plaas in 'n emulsie en elke kraal word in 'n put geplaas wat groot genoeg is vir elke kraal. Nukleotiede word opeenvolgend deur elke put geslaag waar nukleotiedinkorporasie plaasvind. As nukleotiedinkorporasie plaasvind, vind 'n reeks ensiematiese reaksies plaas wat daartoe lei dat lig in die 454-platform opgespoor word. In Ion Torrent-platforms lei nukleotied-inkorporering tot die vrystelling van waterstofione en hierdie ione word deur elke put opgespoor. In Ion Torrent, as homopolimeerherhalings van dieselfde nukleotied teenwoordig is (GGG), sal veelvuldige waterstofione vrygestel word, wat 'n hoër elektriese sein genereer. Dit word vervolgens geïnterpreteer as veelvuldige identiese nukleotiede wat in die volgorde teenwoordig is.

Die Pacific Biosciences Real Time Sequencer (RS) (www.pacificbiosciences.com/) vereis dat elke sirkelvormige biblioteekmolekule aan 'n polimerase-ensiem gebind word as die inset vir volgordebepaling op hul enkel-molekule intydse volgordebepalingselle. Die biblioteek-/polimerase-kompleks word versprei oor die nulmodus-golfgeleiers van die enkelmolekule-intydse sel, sodat die sjabloon soms die lumen van die nul-modus-golfgeleiers kan beset. Die RS gebruik videobeeld van fluorescerende nukleotiede wat onderaan die golflieders van die nulmodus onderbreek, om 'n opname-gebeurtenis op te neem. Omdat die onderbreking van 1 tot 3 sekondes per opname gebeurtenis kan wissel en nukleotiede vrylik in die nul-modus golfgeleiers kan versprei, is invoegings meer algemeen. Dit is moontlik om veelvuldige volgorde rondom dieselfde sirkelbiblioteekmolekule te kry om 'n sogenaamde sirkulêre konsensusvolgorde te genereer vanweë die lang leeslengte. 22 Die RS het skynbaar ewekansige foute, terwyl die ander opeenvolgingstegnologieë geneig is om minder willekeurig te wees met foute. Hierdie ewekansige foute, gekombineer met veelvuldige passe oor dieselfde sirkelfragment, genereer 'n relatief lae aantal hoë kwaliteit lesings, waardeur die RS gebruik kan word as 'n goedkoper variant-validasiehulpmiddel oor Sanger-volgorde. Vir ware enkelmolekule-volgordebepaling moet geen amplifikasie op die monster plaasvind nie om amplifikasie-vooroordeel te vermy. Inheemse DNA bevat gemodifiseerde basisse soos 5-metielsitosien wat direk gemeet kan word op grond van handtekeningpouseseine met Pacific Biosciences-volgordebepaling. Op die oomblik is die gebrek aan versterking moontlik die grootste nadeel van volgordebepaling van enkelmolekules, omdat sommige monsters net te min materiaal bevat. Dit beklemtoon die belangrikheid daarvan om nuwe gereedskap te skep wat kleiner reaksies kan manipuleer en minder insetmateriaal kan gebruik.

Elke volgorde -instrument is beperk tot die aantal rondtes wat dit kan opneem, asook die akkuraatheid van die opname. Daarbenewens is daar 'n beperking op die aantal sjabloonmolekules wat op elke volgorde sel gelees kan word. Tabel 1 som sommige van die hoofvolgordeplatforms op die mark vandag op in terme van hul relatiewe koste, volgordeopbrengs, kwaliteittellings en volgordebepalingstye.

Tabel 1. Vergelyking van die huidige opeenvolgingsplatforms met hoë deurset

'N Kruisvergelyking van Illumnia (Hiseq2500, Miseq), Ion Torrent (PGM 318, Proton I), Pacific Biosciences Real Time Sequencer (PacBio [RS]) en Roche 454 (FS FLX+, GS Junior) platforms word aangebied. Elke instrument is vergelyk om die spesifikasies van die verskaffers aan te toon, insluitend die koste, spoed, akkuraatheid, tipe primêre fout en grootte van die datastel wat van elke instrument verwag kan word. Uit hierdie spesifikasies is 'n koste per megabasis (MB) indeks bereken. Aangesien elke instrument oor tyd in stand gehou moet word, is die instrumentonderhoudskoste ook deur die verkopers verskaf. GB dui gigabase en PacBio RS, Pacific Biosciences Real Time Sequencer aan.

Algemene toepassings in volgorde met hoë deurset

DNS -volgorde

Die volgorde van die DNA -volgorde en die variasie daarvan bepaal menslike ontwikkelingsprosesse, identifiseer elke persoon uniek en kodeer ons vatbaarheid vir siektes. 23–25 Deur gebruik te maak van 'n hoë deurset-DNA-opeenvolgingstegnologie (DNA-seq), is dit moontlik om genetiese variante te identifiseer wat 'n rol speel in die gesondheid van mense. In heelgenoomvolgordebepaling word volgordebepalinginligting van beide die eksons en die introne verkry, 15,26,27 wat kritiese inligting kan verskaf oor versterkerstreke, promotors en cis/trans regulatoriese elemente wat in die introniese streke voorkom, tesame met strukturele variante, soos kopiegetalvariante, inversies en translokasies wat die eksoniese streke beïnvloed. Om 'n vertrouensvlak te gee van hoe akkuraat die volgordebepalinginligting is, word die term diepte gebruik om die gemiddelde aantal kere wat elke nukleotied in die genoom waargeneem word, te definieer. 28 Byvoorbeeld, as elke nukleotied van die genoom gemiddeld 10 × gerapporteer word tydens opeenvolging, word 'n dieptevlak van 10 × verkry. Leesdiepte is belangrik om strukturele variasies te interpreteer, want vir 'n gegewe interval kan 'n toename in die hoeveelheid lees op 'n gegewe leesdiepte dui op 'n toename in kopiegetal, terwyl 'n afname in die hoeveelheid lesings op 'n gegewe leesdiepte kan dui op verwyderings 29 (Figuur 3). In die algemeen, namate die leesdieptevlak toeneem, word die volgorde -inligting meer selfversekerd. Dit word aanbeveel dat 'n gemiddelde leesdiepte van 30 × 'n voldoende dekkingsvlak lewer (die aantal kere wat 'n nukleotied binne 'n saamgestelde volgorde gerapporteer word) vir heelgenoom-analise en op 'n 50 × leesdiepte, ≈94,9% van enkel-nukleotied variante (SNVs) kan waargeneem word. 30–32 Leesdiepte is belangrik om die eksperimentele doelwitte in ag te neem. Om klein veranderinge (dws puntmutasies) wat met komplekse siektes verband hou, waar te neem, is 'n hoë leesdiepte en volgorde van veelvuldige individue nodig. Die waarneming van groot strukturele veranderinge in vergelyking met 'n verwysingsgenoom kan egter met 'n baie lae leesdiepte bereik word. In die meeste gevalle is die verhoging van leesdiepte duurder en alternatiewe, geteikende en meer koste-effektiewe metodes kan verkies word bo HTS (dws pasgemaakte hibridisasieskyfies). Aangesien daar slegs 'n beperkte aantal reeksfragmente in elke sequencer -reeks gelees kan word, kan dit meer koste -effektief wees om slegs die volgorde van die genetiese materiaal wat in mRNA (exons) getranskribeer word, te analiseer, afhangende van die eksperimentele behoeftes. In hierdie verband gebruik die hele exome -volgordebepaling sekwensopnamemetodes om 'n subset van genomiese DNA 33–35 te verryk met behulp van kommersieel beskikbare vangskikkings (Roche NimbleGen, Agilent SureSelect en Illumina 62 MB). Hierdie skikkings werk met 'n stel bindende oligonukleotiede wat komplementeer tot die menslike eksoom wat aan magnetiese krale gebind is. Verdere magnetiese kraal-isolasie verryk nie net eksoom-DNS nie, maar kan ook volgordebepaling-vooroordeel inbring omdat sommige vangmetodes moontlik nie teiken-DNS eenvormig vasvang nie. Om die eksoom te isoleer bied egter relatief goedkoop 100 × dekking van die genoomkoderende streke en kan veral nuttig wees vir die identifisering van seldsame genomiese variante uit 'n populasie van selle.

Figuur 3. Opsporing van enkel-nukleotiedvariante (SNV's) en kopiegetalvariante (CNV's). Kartering van HTS-lesings om aantekeninge te beheer (onaangeraakte familielid, verwysingsaantekening) word gebruik om enkelnukleotiedveranderinge tot groot strukturele DNA-veranderinge te identifiseer. Teenstrydighede tussen die verwysingsannotasie en die gekarteerde volgorde kan genoem word om SNV te annoteer. Meer gekarteerde lesings (dws hoër leesdiepte) lei tot 'n hoër vertrouensvlak na die genoemde SNV ter sprake. As 'n onevenredige hoeveelheid leeswerk na 'n geen gekarteer word vir 'n gegewe leesdiepte, kan hierdie area van DNS as 'n CNV geïnterpreteer word.

Bioinformatika -ontleding van DNS -volgorde het 'n lang pad gekom sedert die oorspronklike tegniek vir chromosome loop wat aan die begin van die Human Genome Project gebruik is. Die opeenvolging van haelgeweer is ontwikkel om kort leestegnologieë met hoë deurset te gebruik om groot genome de novo bymekaar te maak. Groot aaneenlopende streke (kontigs) word saamgestel uit kortere deur oorvleuelende streke te gebruik om aaneenlopende streke te koppel, of leeswerk, en die oorhange word gebruik om die aaneengeslote te verleng. Sodra 'n verwysingsgenoom vir 'n spesie (of soms 'n individu) saamgestel is, is belyning binne die verwysing moontlik. Byvoorbeeld, 'n mens kan leeswerk in lyn bring met die verwysingsgenoom (met behulp van programme, soos borrows-wheeler-belyning, 36 kort oligonukleotied-ontledingspakket 3, 37 en blat-agtige vinnige akkurate soekhulpmiddel 38) of SNV's bel (met behulp van genoomanalise-instrumentstel, 39 kartering en samestelling met eienskappe, 40 of volgordebelyning/kaartgereedskap 41) en vergelyk hele genome deur konsensus met 'n mate van buigsaamheid wat toegelaat word vir variante/verskille van 'n verwysing. Moeilikhede in DNA-volgordebepalingsanalise lê in die verkryging van dekking in streke met uiterste GC/AT-inhoud, die onderskeid van volgordebepaling en amplifikasiefoute van werklike variante (veral in die geval van heterosigotiese variante en seldsame variante van 'n populasie van selle) en om kort leesstukke te gebruik om groot herhalings en groot strukturele variante, soos inversies, bymekaar te maak. Daarbenewens kan foute in die kartering van kort leeswerk ook voorkom gegewe die dubbelsinnige hoogs herhalende genomiese streke en hoogs homoloë geenfamilies. Om hierdie probleme te oorkom, moet nuwer sagtewarealgoritmes, langer leeslengtes en hoër dekking ontwikkel word.

HTS speel 'n belangrike rol in kardiovaskulêre navorsing omdat baie siektes 'n onbekende onderliggende genetiese komponent het. Byvoorbeeld, aritmogene regterventrikulêre displasie (ARVD)/kardiomiopatie word veroorsaak deur mutasies wat met desmosome geassosieer word. Nondesmosomale mutasies in die transformasie van groeifaktor β 3, ryanodienreseptor 2 en transmembraanproteïen 43 is egter ook betrokke by die fenotipe van ARVD. 42 Alhoewel mutasies in veelvuldige gene geïdentifiseer is om ARVD/kardiomiopatie te veroorsaak, kon slegs 'n onderliggende genetiese mutasie by 50% tot 60% van die ARVD/kardiomiopatie -pasiënte gevind word (hersien deur Murray 43). Daarbenewens is sommige kliniese voorstellings van ARVD/kardiomyopatie baie soortgelyk aan Brugada -sindroom (hoofsaaklik uitgestal deur mans, wat verband hou met familiale erfenis, en het idiopatiese ventrikulêre fibrillasie). 44 Histopatologiese of gevorderde beeldmetodes is nodig om tussen hierdie twee siektes te onderskei. 43 Opeenvolging van die hele genoom en eksome sal lei tot die ontdekking van voorheen onbekende mutasies wat kardiovaskulêre siektes veroorsaak en die onderskeid tussen siektes wat baie soortgelyke kliniese voorstellings deel, kan vind.

Hoë deurset DNA-volgordebepaling sal instrumenteel wees in die sifting en diagnostiek van hartsiektes wat verband hou met groter strukturele genomiese veranderinge, soos Down-sindroom, 45 DiGeorge-sindroom, 46 4q-sindroom, 47 en 8p-sindroom, 48 sowel as komplekse siektes wat verband hou met kopie getal variante 49 en enkel-nukleotied veranderinge (enkel-nukleotied polimorfismes [SNPs], SNVs en mutasies). SNV's is veranderlike streke van die DNA waarin enkelnukleotiedverskille in die genetiese kode geïdentifiseer is, terwyl 'n SNP 'n variant is wat met 'n >1% minderjarige alleelfrekwensie in die populasie voorkom. 15,50 Hierdie waargenome polimorfismes kan help om die vatbaarheid van 'n pasiëntgroep vir hartsiektes te voorspel. Dit word geïllustreer in die studie deur Matkovich et al, 51 waar saamgevoegde volgordebepalingdata van 4 kardiale seingene 'n groter verteenwoordiging van spesifieke SNP's binne die kardiovaskulêre hitteskokproteïengeen (hitteskokproteïenfamilie, lid 7 [hitskokproteïenfamilie, lid 7] geïdentifiseer het]HSPB7]) van pasiënte met hartversaking. Daarbenewens, terwyl 1 SNP gevind is binne 'n intron van HSPB7, is daar geen verskille waargeneem in die splitsing of mRNA vlakke van hierdie geen nie. Volgorde van die aangrensende nierchloriedkanaal, spanningsgevoelig Ka (CLCNKA) -gen het egter 'n SNP in 'n ekson van hierdie geen geïdentifiseer, wat die ongelyke balans in verband met die introniese SNP in die HSPB7. Verdere funksionele karakterisering van die nierchloried het 'n ≈50% verlies aan funksie van die variantkanaal getoon. 52 Samevattend het HTS wat in hierdie studies uitgevoer is, gelei tot die identifisering van 'n algemene genetiese risikofaktor vir hartversaking.

Aangesien SNV -analise kan bepaal watter genetiese streke 'n pasiënt se vatbaarheid vir hartsiektes kan beïnvloed, kan SNV -analise ook gebruik word om te bepaal watter geneesmiddelterapie die beste geskik is vir 'n spesifieke pasiënt. Warfarien is byvoorbeeld 'n antistollingsmiddel wat dikwels voorgeskryf word om trombose te voorkom, en pasiënte met algemene SNP's in die sitochroom P450, familie 2, subfamilie C, polipeptied 9 (CYP2C9) en vitamien K epoksiedreduktase kompleks, subeenheid 1 (VKORC1) gene is voorgestel om 'n pasiënt se reaksie op die antikoagulante effekte van warfarin suksesvol te voorspel. 53,54 Verdere kliniese studies sal nodig wees om die gebruik van SNP -data te regverdig om warfarienbehandeling te voorspel. Boonop word SNP -analise gebruik om te identifiseer watter SNP's kardiobeskermend teenoor kardiotoksies kan wees vir die effekte van doxorubicin. 55–57 Toekomstige SNP-ontledingstudies sal belangrik wees vir die optimalisering van pasiëntspesifieke behandeling vir bestaande kardiovaskulêre middels en vir die bepaling van die doeltreffendheid en veiligheid van medisyne wat ontwikkel word. 58

Chromatien Immunopresipitasie volgordebepaling

Genexpressie kan beïnvloed word deur epigenetiese modifikasies wat beoordeel kan word deur chromatien immunoprecipitation sequencing (ChIP-seq). DNA in die kern word verdeel in aktief getranskribeerde streke genoem euchromatien of transkripsie stilgemaakte streke genoem heterochromatien. 59 Hierdie streke verteenwoordig los of dig kompakte DNA-streke en hierdie verskillende toestande word deur histoonproteïenmodifikasies beïnvloed. 60,61 Histoonasetilering en metlyasie is twee modifikasies vir histone, en afhangende van die histoonmodifikasie kan gene aktief getranskribeer of onderdruk word tydens hierdie prosesse. H3K27Me3 -modifikasie onderdruk byvoorbeeld geenuitdrukking, 61 terwyl H3K4Me3 -modifikasie die gene -aktiwiteit verbeter. 62 Deur chromatien -immunopresipitasies uit te voer met teenliggaampies teenoor verskillende histoonmodifikasietoestande en die volgorde van die resulterende immuunprecipteerde DNA, is dit moontlik om verskillende streke van DNA te evalueer wat aktief getranskribeer kan word of transkripsioneel stil is.

In ChIP-seq word formaldehied die eerste keer gebruik om DNA kovalent te bind aan proteïene waarmee hulle interaksie het (Figuur 4). Die DNA -proteïenkompleks is gefragmenteer en immunoglobuliene wat spesifiek is vir die proteïen van belang, word gebruik om die fragment van DNA waaraan dit geheg is, af te trek. 63 Van hier af word die doel -DNA geïsoleer en 'n volgordebiblioteek word gemaak met 'n standaard biblioteekvoorbereidingsmetode. Volgordebepaling van 'n ChIP-seq-biblioteek genereer leeswerk wat in lyn is naby die genomiese streke wat met die teikenproteïen geassosieer word. Beheer sluit 'n negatiewe kontrole -teenliggaam -biblioteek en 'n inset -DNA -biblioteek in. Aangesien sommige teenliggaampies beter is om die doelwit-proteïen-DNA-interaksies af te trek, verbeter die gebruik van 'n ChIP-gesertifiseerde teenliggaam die sein-ruisverhouding in stroomaf-analise aansienlik. Boonop kan onder- of oorparaformaldehiedverknoping, sowel as onder/oor DNA-skering, stroomafwaartse ChIP-seq-analise beïnvloed. Bioinformatiese analise van ChIP-seq-data behels die kartering van lesings na 'n verwysingsgenoom en die gebruik van piekopsporingsprogrammatuur (tans & gt31 open-source programme) 11 om streke te identifiseer wat die kaartfrekwensie verryk het. Daarom kan die piekopsporing van immunopresipitasie uit die H3K27Me3- en H3K4Me3 -histoonveranderingstoestande inligting verskaf oor watter streke van die DNA in 'n aktiewe of oop chromosoom toestand is versus transkripsioneel stil.

Figuur 4. Chromatien immunopresipitasie vir chromatien immunoprecipitasie volgorde (ChIP-seq). Om volgordes van DNS te bepaal wat oop kan wees vir transkripsie, gebruik ChIP-seq die immunopresipitasie van chromatien gebind aan verskillende histoonmodifikasietoestande (transkripsiestil [H3K27me3] en transkripsieaktiewe [H3K4Me3] merkers). Verknoping van chromatien met die histone word eers met formaldehied uitgevoer, en chromatien word in kleiner fragmente gesny. Immunoglobuliene spesifiek vir elke histoonmodifikasietoestand word in aparte reaksiebuise geïnkubeer, en magnetiese of Sepherose-krale wat bekend is om aan immunoglobuliene te bind, word gebruik om gebonde immunoglobulien/chromatienkomplekse te isoleer. Chromatien word van die histone geskei deur omgekeerde verknoping (hoë souttoestande) en proteïenvertering (proteïenase K). DNS-biblioteke word dan van die geïsoleerde DNS gemaak en volgordebepaling van hierdie DNS-fragmente word verwerk deur gebruik te maak van een van die hoë deurvloei-volgordebepalingsplatforms.

'N Bykomende belangrike toepassing van ChIP-seq is om te bepaal watter gene gebind word deur transkripsiefaktore en om te bepaal watter versterkingsstreke aktief in die hart is. In 'n studie deur Blow et al, is 64 ChIP-seq van die transkripsionele ko-aktivator proteïen p300 op embrionale dag 11.5 hartweefsel gebruik om te verduidelik watter versterkingsstreke aktief is in die ontwikkelende muishart. ChIP-seq kan ook gebruik word om te bepaal hoe afwykings in transkripsiefaktorbinding geenuitdrukking kan ontwrig en tot kardiovaskulêre siektes kan lei. Aangesien daar getoon is dat NK2 homeobox 5 (NKX2-5) mutasies hipoplastiese linkerhartsindroom, atriale septale defekte en patente foramen ovale veroorsaak, kan 65 immunopresipitasie van beheer en mutante NKX2-5 gebruik word om te identifiseer hoe NKX2-5 mutasies beïnvloed transkripsie.

Die identifisering van geen- en proteïeninteraksies kan ook bepaal word met behulp van chromosoombevestigingsopname. Die opeenvolging van chromosoombevestiging is belangrik vir die identifisering van funksionele assosiasies tussen distale chromosomale streke (soos versterkers). 66,67 Hierdie DNS-interaksies kan bepaal word deur eers DNS/proteïenkomplekse te kruisbind deur formaldehied te gebruik en dan beperkingsensieme te gebruik om DNS in kleiner fragmente te verteer, wat die verknoopte DNS-fragmente verbind laat. DNA word dan intramolekulêr geligeer en omgekeerd met hitte gekruis. Van hier af kan adapters gelig word om 'n volgordebiblioteek te genereer. In 'n studie deur Korostowski et al, is 68 chromosoom bevestiging vangvolgordebepaling gebruik om te demonstreer hoe veranderinge in chromosomale interaksies plaasvind met die promotor van die kalium spanning-omheinde kanaal, KQT-agtige subfamilie, lid 1 (Kcnq1) en interaksies met die Kcnq1 promotor is gedemonstreer om die oorgang van 'n monoalleliese na 'n biallele uitdrukking van hierdie geen tydens ontwikkeling van die hart te beïnvloed. Toekomstige studies met behulp van die opeenvolging van chromosoombevestiging sal nie net belangrik wees om te bepaal watter distale chromosomale streke interaksie het nie, maar ook om te verduidelik hoe hierdie interaksies tydelik of op 'n weefselspesifieke manier plaasvind. Deur te bepaal watter streke van DNA ruimtelik interaksie het, kan 'n dieper en meer volledige begrip van die meganismes wat kardiovaskulêre siektes veroorsaak, verkry word.

Metieleringsvolgordebepaling

Metilering van DNA is 'n ander epigenetiese modifikasie wat geenuitdrukking kan beïnvloed en die metileringstatus van DNA kan bepaal word deur metileringsvolgorde. 5-metiel sitosien is die algemeenste gemodifiseerde basis by mense en metilering van sitosien vind gewoonlik plaas wanneer sitosien na 'n guaniennukleotied, genaamd sitosien guanien dinukleotiede (CpGs), kom. 24 Gebiede van die genoom met 'n hoë CpG -konsentrasie het 'n toename in metieltransferase -aktiwiteit en kan daarna verwys word as CpG -eilande. Metilering by CpG-eilande verminder die aktiwiteit van promotors en verminder gewoonlik geenuitdrukking. Daar is getoon dat DNA-metilering op CpG-eilande die promotoraktiwiteit sterk onderdruk en dit blyk te wees as 'n funksie van ouderdom, wat funksieverlies veroorsaak, en kan 'n teiken wees vir baie siektes, insluitend hartsiektes. 69 Een metode om gemetileerde streke van DNA op te volg (metieleringsvolgorde) behels dat DNA eers geïsoleer word, die DNA gefragmenteer word en dan die monster in 2 reaksies geskei word. Een reaksie word met bisulfiet behandel en die ander gedeelte word onbehandeld gelaat. Bisulfietbehandeling verander sitosiennukleotiede na urasielnukleotiede, wat gemetileerde sitosiennukleotiede onveranderd laat omdat hulle bestand is teen bisulfietbehandeling. 70

Metieleringsvolgorde-data-analise behels die volgordebepaling van bisulfiet-behandelde DNA en dit te vergelyk met die fraksie wat nie bisulfietbehandeling ondergaan het nie, wat verskille produseer wat die streke kan identifiseer wat nie na uracil omgeskakel het nie. 'n uracil word gelees as 'n timidien tydens volgordebepaling en word as 'n metileringsplek. Onvolledige bisulfaatomskakeling kan problematies wees omdat hierdie streke as 'n gemetileerde plek opgespoor sal word. Een metode om te bepaal of die omskakeling van bisulfaat voltooi is, is die toevoeging van styging in kontrole -DNA waarin die metileringstatus bekend is. Metieleringryke streke kan ook geïmmunopresipiteer word deur gebruik te maak van 'n antimetileerde sitosien-teenliggaam. In 'n studie deur Movasagh et al, het 71 immunopresipitasie van metileringsstreke gelei tot genoomwye DNA-metileringspatrone wat redelik soortgelyk was tussen kontrole- en eindstadium kardiomiopatie-harte. Verder kon verskille in metilering waargeneem word wanneer die metileringspatroon op die enkelgeenvlak ontleed word. Identifikasie van die geenpromotore wat hipermetileer versus hipometileer is, kan dus nuttig wees om te voorspel watter geen aktief sal word tydens verskillende stadiums van hartsiektes.

Transkriptoomvolgordebepaling (RNA-volgorde)

RNA-seq is veral nuttig in die assessering van die huidige toestand van 'n sel of weefsel en die moontlike effekte van siektetoestande of behandelingstoestande op die transkripsie. RNA-seq bied ook inligting oor die verskille tussen die transkriptoom en die eksoom wat voortspruit uit RNA-redigering. Alhoewel mikroskikkings 'n rewolusie in die studie van transkriptomika gemaak het en nuttig bewys is om geenuitdrukkingsprofiele te bepaal, is RNA-volgorde in vergelyking meer sensitief, verskaf absolute hoeveelheidsvlakke, word nie beïnvloed deur op-skyfie volgorde vooroordele nie, en gee addisionele inligting oor geenuitdrukkingsvlakke en splice junction variante. 72,73

In RNA-seq word RNA gewoonlik eers omgeskakel na 'n meer stabiele cDNA deur 'n kombinasie van omgekeerde transkripsie en die seleksieproses om die RNA van die oorvloedige rRNA te isoleer. Die inset-RNA-kwaliteit is baie belangrik in RNA-seq-voorbereiding omdat RNAse-ensieme alomteenwoordig en uiters stabiel is en fragmentasie ook kan plaasvind bloot as 'n tweewaardige katioon teenwoordig is.Biblioteekvoorbereiding en volgordebepaling van cDNA volg dieselfde volgordeprosedure as DNA-seq. Talle variasies van RNA-seq biblioteek voorbereidings is egter ontwikkel, elk met sy voordele en beperkings in terme van relatiewe koste en insetvereistes. Die belangrikste verskille in hierdie verskillende biblioteekpreparate is die metodes om RNA van belang te suiwer en te isoleer (mRNA, uRNA, vollengte-transkripsies, ens.). RNA-seq-biblioteke kan gemaak word met behulp van poliadenyleerde stertseleksie, nie-so-ewekansige primers (vir omgekeerde transkripsie) en ribosomale uitputting. 74–76 Die isolering van polyadenylated mRNA en dan omgekeerde transkribering is die konvensionele metode om 'n RNA-volgende monster voor te berei, maar dit bevoordeel die 3'-kant van transkripsies en werk nie goed met lae kwaliteit of gedegradeerde monsters nie, of verskaf enige inligting oor niekodering RNA. 'N Kommersieel beskikbare kit (Clontech SMARTer) is beskikbaar om cDNA van volledige lengte te genereer uit RNA-monsters van hoë gehalte, met 'n lae inset-RNA-monster met behulp van die 3'-poly-A-stert as die aanleerplek vir eerste-streng cDNA-sintese en deur ensiematies by te voeg op 'n spesifieke primer-hibridisasieplek aan die 5'-punt na eerste-string sintese vir die tweede string. Twee ander algemene metodes is kommersieel ontwikkel om rRNA selektief te verwyder. 'N Metode vir die selektief versterking van nonribosomale RNA wat aangebied word in 'n reeks voorbereidingsstel (NuGEN Ovation) behels byvoorbeeld die gebruik van 'n ontwerpte stel omgekeerde transkripsie primers wat alle variante van ewekansige oligonukleotiede (ewekansige primers) bevat, uitgesluit diegene wat ribosomaal sou versterk RNA (nie-ewekansige primers). Ribosomale uitputting immobiliseer ribosomale RNA om dit te verwyder voor omgekeerde transkripsie. Die gebruik van een van hierdie metodes kan addisionele RNA-seine herwin wat nie andersins via 'n poli-A-seleksie verkry sou word nie as gevolg van die afgebreekte en niekoderende RNA. Om die novo-ontdekking aan te dui, word strandspesifieke RNA-seq gebruik om te bepaal watter string RNA die oorspronklike sjabloon in omgekeerde transkripsie was. Deur RNA vooraf te verwerk om vir polyadenilated mRNA te selekteer, of deur selektief ribosomale RNA te verwyder, kan 'n groter volgordebepalingsdiepte bereik word. Afhangende van die eksperimentele ontwerp, kan 'n groter volgorde -diepte nodig wees wanneer komplekse genome bestudeer word of inligting oor lae transkripsies of splitsingsvariante benodig word.

Oor die algemeen bestaan ​​bioinformatiese analise uit die belyning van die leesvolgorde na 'n verwysingsgenoom, die samestelling van die leesstukke in transkripsies, en die opsporing van verskille in transkripsieuitdrukking tussen of tussen groepe. Die Tuxedo Suite wat bestaan ​​uit Bowtie, 77 Tophat, 78 en Cufflinks 79 kan as oopbronsagtewarepakkette gebruik word om hierdie bewerkings uit te voer en veelvuldige opdaterings van hierdie sagtewarepakkette het die spoed en akkuraatheid in RNA-volgorde-analise verhoog. Addisionele splitsingsvariant-opsporing en alternatiewe eksongebruik kan geïdentifiseer word met behulp van sagtewarepakkette, soos mengsel-van-isovorme 80 en differensiële eksongebruik in RNA-seq, 81 wat lees na individuele eksons kan kwantifiseer. Alhoewel baie van hierdie sagtewarepakkette 'n waarskynlikheidsraamwerk bied om veranderinge in transkripsie -splitsingspatrone te identifiseer, is valse ontdekkingsonderbrekings nodig om ware splitsingsgebeure te identifiseer.

Transkriptome veranderings wat deur RNA-seq beoordeel word, speel 'n waardevolle rol in kardiovaskulêre medisyne, omdat transkriptome veranderinge kan identifiseer hoe kardiovaskulêre siektes mettertyd verander. Lee et al 82 het RNA-seq gebruik om te bestudeer hoe muriene harte verander tydens hartversaking, terwyl Song et al 83 RNA-seq gebruik het om die transkripoomverskille tussen fisiologiese hipertrofie en patologiese hipertrofie te ontsyfer. Daarbenewens het Hu et al 84 die mRNA- en mikroRNA-transkriptoomveranderinge bestudeer wat plaasvind tydens drukoorlaai hipertrofie in muiseharte deur HTS. Deur te identifiseer watter mRNA's en mikroRNA's tydens hipertrofie verander het, en watter mikroRNA-mRNA-interaksie plaasgevind het met immunopresipasies van argonaute 2 RNA-geïnduseerde stilmaak komplekse volgorde, het hulle getoon dat klein veranderinge in die uitdrukking van microRNA kan lei tot globale mRNA veranderinge tydens hartstres. Ander resultate toon dat die gebruik van RNA-seq met ChIP-seq-inligting beduidende vordering gemaak het in die studie van hoe transkripsiefaktorbinding veranderinge in geenuitdrukking kan beïnvloed. Om die potensiaal van hierdie benadering te demonstreer, is RNA-seq uitgevoer op die harte van Tbx20 uitklopmuise wat vinnig hartversaking ontwikkel het. Deur die transkriptome veranderings wat plaasvind as gevolg van die verlies van Tbx20 te kombineer met die vermeende transkripsiefaktor-bindingsplekke van Tbx20 wat voorheen geïdentifiseer is met ChIP-seq, 85, is 'n omvattende analise verkry van hoe die verlies van Tbx20 tot hartversaking lei. 86 Daarbenewens is die kombinasie van ChIP-seq saam met RNA-seq ook gebruik om gene en chromatienmerke suksesvol te identifiseer wat betrokke is by die progressie van kardiomiosiet differensiasie van menslike geïnduseerde pluripotente stamselle. 87

Ribosoom-volgorde (Ribo-seq)

Die RNA-inhoud binne die sel lei nie outomaties tot die produksie van funksionele proteïene nie. Alhoewel die ontleding van die totale RNA 'n oorsig kan gee van die huidige RNA-fragmente wat in die sel teenwoordig is, kan die selektering van die RNA wat aan ribosome gebind is 'n beter aanduiding bied van watter RNA-fragmente in die toestand van translasie is. Bestudeer die volgorde van RNA wat aan ribosome gebind is, word ribosomale voetafdruk genoem, en die volgorde van hierdie kort RNA-fragmente word Ribo-seq genoem. 88,89 Ribo-seq is veral nuttig vir die bestudering van verbygaande transkripsiegebeure wat streng beheer word, insluitend mitose. 90 Om Ribo-seq uit te voer, word sikloheksimiedbehandeling eers gebruik om die verlengingsfase van eukariotiese translasie te blokkeer. 91 Selle word gelys en fragmentasie van RNA word uitgevoer (RNase I-behandeling). Ribosome wat kort fragmente van RNA bevat, word dan deur ultrasentrifugering geskei en die kort RNA-fragmente word van die ribosome geskei deur proteases (protease K) te gebruik. Hierdie geïsoleerde kort RNA-fragmente word in volgorde geplaas om aan te dui watter RNA-fragmente aktief getranslateer is. Alhoewel hierdie tegniek waardevolle inligting kan verskaf oor hoe die sel se translasiemasjinerie werk, is dit ook meer tegnies uitdagend, en gevolglik het slegs 'n paar studies Ribo-seq gebruik om die prosesse van kardiovaskulêre siektes tot op datum te ondersoek.

Toekoms van opeenvolgingstegnologie

Sommige waarnemers het die tempo van vordering in DNA -volgorde vergelyk met die wat in die rekenaarbedryf gesien is, wat sedert die aanvang daarvan in staat was om koste en verwerkingstyd eksponensieel te verminder. Genetiese volgordebepaling is egter minder volwasse as 'n veld en staar baie meer tegniese uitdagings in die gesig. Byvoorbeeld, akkuraatheid is van kardinale belang om volgordebepaling in die kliniek wyer van toepassing te word, 'n doelwit wat beter kan wees met beter algoritmes wat kan regstel vir leesfoute en gevorderde tegnieke en toepassings vir molekulêre biologie. Een toepassing wat nuttig kan wees in kardiovaskulêre medisyne, is selvrye DNA-seq en RNA-seq. Aangesien een van die komponente van volbloed wat sirkuleer, selvrye nukleïensure is, kan die volgorde van hierdie selvrye nukleïensure die huidige toestand van die kardiovaskulêre stelsel aandui. RNA is van korte duur in die teenwoordigheid van RNAse, en dit maak dat RNA in die bloed teenwoordig is 'n goeie tydelike maatstaf van wat in die liggaam voorkom tydens ekstraksie. Daarom kan DNA-seq en RNA-seq van selvrye nukleïensure 'n relatief nie-indringende maatstaf van kardiovaskulêre gesondheid wees.

Onlangse vooruitgang het gelei tot meer presiese beheer van pikoliterskaalvolumes en chemiese reaksies. Die volgende mylpaal kan wees om die volgorde van onveranderde, onveranderde inheemse nukleïensure te volg. Daar is enkelmolekule-tegnologieë, soos die Pacific Bioscience RS, maar hulle benodig wel adapterligasie om die monster te wysig voordat volgordebepaling kan plaasvind. Die toekomstige rigting van volgordebepalingstegnologieë sal waarskynlik metodes behels om enkele molekules van DNA of RNA in inheemse vorm direk vanaf lae-inset-beginmateriaal (bv. 'n paar selle wat ≈50 pg DNA/sel bevat) direk opeenvolging te bepaal sonder om akkuraatheid of koste in te boet. 92 Outomatiese mikrofluïdiese monstervoorbereidingsmetodes word ontwikkel wat 'n enkele sel se genetiese materiaal kan isoleer en verwerk tot 'n volgordebiblioteek in een geslote stelsel.

Nanopore Sequencing Technologies

Oxford Nanopore (http://www.nanoporetech.com/) ontwikkel 'n nanopoortegnologie wat eendag in staat sal wees om ongemodifiseerde miRNA- en mRNA -molekules op te volg. Nanopore -opeenvolgingstegnologieë bestaan ​​uit 'n relatief nuwer stel tegnieke wat deur ondernemings ontwikkel word, soos Oxford Nanopore en NABsys (http://www.nabsys.com/), wat werk aan massief parallelle volgordes wat nie gebaseer is op volgorde deur sintese nie. Die konsep is om elektroforese molekules deur 'n porie van 'n membraan te plaas en dan die elektriese stroom deur die porie te meet terwyl molekules deur 93 gaan (Figuur 5). Deur die stroom van 'n porie oor tyd te kenmerk, kan nanopoortegnologie presies bepaal wat die porie deurgetrek het en in watter volgorde. Hierdie ondernemings hoop om binne 'n kort tydjie produkte te ontwikkel wat die hele genoom, sin en antisense kan bepaal, uit klein hoeveelhede onveranderde insette. 94 Hierdie tegnologie sal ook eendag RNA en proteïene direk meet, en 'n groot uitdaging sal wees om die vloei van DNA deur die porie te beheer en die gevolglike boodskap te ontsyfer. 95,96 Om hierdie probleem aan te pak, gebruik Oxford Nanopore 'n benadering waarin 'n eksonuklease een nukleotied op 'n slag vrystel, terwyl NABsys 'n benadering gebruik het met behulp van 'n reeks oligonukleotiedprobes wat gehybridiseer is met die gedenatureerde monster wat later gesien kan word die porie oorsteek en posisionering langs die sjabloonmolekule.

Figuur 5. Nanopore tegnologie. Daar word verwag dat derde-generasie volgordebepaling die verandering in ioonvloei (stroom) binne 'n membraan sal meet, aangesien klein molekules deur 'n klein porie in die membraan gelei word. Verskillende huidige profiele sal dus aandui watter nukleotied deurgegaan het en in watter volgorde.

Afsluiting

Vooruitgang in HTS-tegnologieë maak 'n meer akkurate en omvattende voorstelling van hartontwikkeling en siekteprosesse moontlik. Alhoewel meer navorsers HTS gebruik om kardiovaskulêre medisyne te bestudeer, moet die volle potensiaal van huidige HTS-volgordebepalingsplatforms in kardiovaskulêre medisyne nog verwesenlik word. HTS sal noodsaaklik wees in die identifisering van biomerkers van siektes, stadiums van progressie van siektes en die koppeling van genotipiese met fenotipiese uitkomste. Gegewe die vinnige ontwikkelingstempo in sekwensiëringstegnologie gedurende die afgelope dekade, belowe toekomstige opeenvolgingstegnologieë om ons verder te help om die rolle te verstaan ​​wat die genoom, transkriptoom en proteoom in die sel speel deur sellulêre meganismes te identifiseer. Dit kan ook lei tot dieper en meer omvattende insigte oor siektemeganismes op 'n subsellulêre vlak, wat moontlik oorsaakseffekte met gene -uitdrukkingsvlakke verbind. Omdat verskillende platforms diepte verbeter (deur die leeslengte te vergroot en die sekwensietyd af te neem) en die koste te verminder, bied verbeterings in HTS -toepassings 'n meer volledige molekulêre beeld van die funksionaliteit van biologiese prosesse. Uiteindelik kan verbeterde begrip van hierdie biologiese prosesse lei tot dramaties veiliger en doeltreffender terapieë vir kardiovaskulêre siektes.


Kyk die video: Watan habarlary 22 10 2021 (September 2022).