La maggior parte delle mutazioni provengono da papà

6 09 2012

New insights into età, altezza e sesso rimodellare viste dell'evoluzione umana

 

Da R. ALAN LEO. gli esseri umani ereditano più di tre volte come molte mutazioni dai loro padri a partire dal loro madri, e tassi di mutazione aumentano con l'età del padre ma non la madre, i ricercatori hanno trovato nel più grande studio delle mutazioni genetiche umane per data.

Lo studio, basato sul DNA dei dintorni 85,000 Islandesi, inoltre calcola il tasso di mutazione umana ad alta risoluzione, fornire stime di quando gli antenati umani discostato da primati. È uno dei due articoli pubblicati questa settimana dalla rivista Nature Genetics così come uno pubblicato a Natura che uscita drammatica nuova luce sull'evoluzione umana.

James Sun/Harvard Medical School

James sole/Harvard Medical School

"La maggior parte delle mutazioni provengono da papà,"ha detto David Reich, professore di genetica presso la Harvard Medical School e un co-leader dello studio. Oltre a trovare 3.3 mutazioni germinali paterna per ogni mutazione materna, lo studio ha anche trovato che il tasso di mutazione nel doppio padri dall'età 20 A 58 ma che non non c'è alcuna associazione con l'età nelle madri — una constatazione che può far luce sulle condizioni di, come l'autismo, che correlano con l'età del padre.

Primo autore dello studio è James Sun, uno studente laureato nel laboratorio del Reich, che ha lavorato con i ricercatori di deCODE Genetics, un'azienda biopharma basata a Reykjavik, Islanda, per analizzare circa 2,500 brevi sequenze di DNA prelevati 85,289 Islandesi in 24,832 trii di padre-madre-bambino. Le sequenze, chiamato microsatelliti, variare il numero di volte che si ripetono, e sono noti a mutare a un tasso più elevato rispetto a luoghi medi nel genoma.

Squadra del Reich identificato 2,058 cambiamenti mutazionali, producendo un tasso di mutazione che suggerisce umana e popolazioni ancestrali di scimpanzé divergevano tra 3.7 milioni e 6.6 milioni di anni fa.

Una seconda squadra, anche in base a deCODE Genetics (ma non che coinvolge ricercatori di HMS), una carta ha pubblicato questa settimana in natura su una stima diretta su larga scala del tasso di sostituzioni di singoli nucleotidi nel genoma umano (un diverso tipo di processo di mutazione), ed è venuto a scoperte in gran parte coerente.

La constatazione complica le teorie tracciate dalle testimonianze fossili. Il limite superiore, 6.6 milioni di anni, è minore rispetto alla data di pubblicazione del Sahelanthropus tchadensis, un fossile che è stato interpretato per essere un antenato umano poiché la separazione degli scimpanzé, ma è stata datata intorno 7 milioni di anni. Il nuovo studio suggerisce che questo fossile può essere interpretato in modo errato.

Great Heights

Un secondo studio condotto da ricercatori della HMS, anche pubblicato in Nature Genetics Questa settimana, aggiunge all'immagine dell'evoluzione umana, descrivendo una forma appena osservabile di recente adattamento genetico.

Il team guidato da Joel Hirschhorn, Concordia professore di pediatria e professore di genetica presso l'ospedale dei bambini di Boston e la HMS, in primo luogo ha chiesto perché popolazioni strettamente correlati possono avere notevolmente diverse altezze medie. David Reich ha anche contribuito a questo studio.

Hanno esaminato i dati di associazione genome-wide e trovato che medie differenze in altezza in tutta Europa sono in parte a causa di fattori genetici. Poi hanno mostrato che queste differenze genetiche sono il risultato di un processo evolutivo che agisce sulla variazione in molti geni contemporaneamente. Questo tipo di evoluzione era stato proposto di esistere, ma non era stato precedentemente rilevato negli esseri umani.

Anche se la recente evoluzione umana è difficile da osservare direttamente, alcuni dei suoi effetti possono essere dedotte mediante lo studio del genoma umano. Negli ultimi anni, studi genetici hanno scoperto molti esempi dove la recente evoluzione ha lasciato una firma distintiva sul genoma umano. "Footprints" più evidenti dell'evoluzione sono stati visti nelle regioni di DNA che circondano le mutazioni che si è verificato abbastanza recente (in genere in mille diversi ultimi anni) e conferire una caratteristica vantaggiosa, quali la resistenza alla malaria. Squadra di Hirschhorn osservato, per la prima volta negli esseri umani, una firma diversa evoluzione recente: cambiamenti piccoli ma coerenti diffusi in molti luoghi diversi del genoma, tutti che interessano il tratto stesso, altezza adulto.

"Questo libro offre il primo esempio di prova e chiaro di un nuovo tipo di evoluzione umana per un tratto specifico,"ha detto Hirschhorn, che è anche un membro associato della Broad Institute. "Forniamo una dimostrazione di come gli esseri umani sono stati in grado di adattarsi rapidamente senza dover attendere nuove mutazioni accadere, disegnando invece sulla diversità genetica esistenti all'interno della popolazione umana."

Altezze medie possono variare tra le popolazioni, anche popolazioni geneticamente molto simili, che suggerisce che l'altezza umana potrebbe avere stato evolvendo diversamente attraverso queste popolazioni. Squadra di Hirschhorn studiato varianti nel genoma che sono noti per avere effetti piccoli ma coerenti su altezza: persone che ereditano la versione "alta" di queste varianti sono noti per essere leggermente più alto in media rispetto alle persone che ereditano le versioni "breve" delle stesse varianti.

I ricercatori hanno scoprirono che, nel nord Europa, le versioni "alte" di queste varianti sono costantemente un po ' più comune di essi sono in Europa meridionale. Gli effetti combinati delle versioni "tall" essendo più comuni possono parzialmente spiegare perché gli europei del Nord sono mediamente più alti di europei meridionali. I ricercatori hanno poi mostrato che queste differenze sono sorti a seguito di evoluzione che agisce in molte varianti, e agendo in modo diverso nel nord che nel sud Europa.

"Questo libro spiega, almeno in parte, perché alcune popolazioni europee, quali persone dalla Svezia, sono mediamente più alti rispetto ad altri, quali persone dall'Italia,"Detto Hirschhorn.

I ricercatori sono stati in grado di rilevare questa firma di evoluzione utilizzando i risultati di recenti studi di associazione genome-wide da solo la Consorzio GIGANTESCA, che identificato centinaia di varianti genetiche che influenzano l'altezza.

Finanziamenti

Lo studio Reich/decodificare è stato sostenuto da una sovvenzione di formazione bioinformatica e Integrative Genomics PhD (JXS), un Burroughs Wellcome Travel Grant JXSS), Burroughs Wellcome Career Development Award nelle scienze biomediche (DR), una sovvenzione di seme HUSEC dall'Università di Harvard (DR), un premio SPARC dalla vasta Institute di Harvard e MIT (DR), Concessione di National Science Foundation OMINIDE 1032255 (DR), e il National Institute of HealDR concedere R01HG006399 (DR).

Lo studio di Hirschhorn era sostenuto dal National Heart, Polmone e FHS di sangue Istituto (contract no. N01-HC-25195) e il suo contratto con Affymetrix, Inc., per i servizi di genotipcontratto nocontract no. N02-HL-6-4278). Una parte di questa ricerca utilizzati Linux Cluster per analisi genetiche (LinGA-II) finanziato da Robert Dawson Evans dotazione del reparto di medicina presso la Boston University School of Medicine e Boston Medical Center. Questo lavoro è stato supportato anche da una borsa di ricerca post-laurea della National Science Foundation (di C.W.K.C.), The March of Dimes (6-FY09-507 a J.N.H.) l'Istituto nazionale di diabete e digerente e malattie renali (1R01DK075787 per J.N.H.).

hms.harvard.edu [en línea] Boston(STATI UNHMS.Harvard.edu hms.harvard.edu, 06 de septiembre de 2012 [Ref. 23 de agosto de 2012] Disponibile su Internet: http://HMS.Harvard.edu/content/most-mutations-come-Dad



Nuovo strumento Web aiuta i ricercatori esplorare come il genoma cambia in cancro

5 07 2012

Scienziati al Memorial Sloan-Kettering hanno lanciato un nuovo strumento basato sul web per rendere più facile per i ricercatori di navigare ed esplorare informazioni da grandi progetti di sequenziamento del genoma.

Lo strumento accessibile pubblicamente — chiamato il cBio Cancer Genomics Portal — autorizza biologi di cancro e ai medici di tradurre i dati complessi riuniti sulle alterazioni del gene nelle nuove intuizioni di cancro e applicazioni cliniche, gli inventori di scrivere un rapporto pubblicato nel maggio della rivista Scoperta del cancro.

 

Gynecologic oncologist Douglas Levine (left) and postdoctoral research fellow Petar Jelinic are using the new web tool to explore genetic changes that occur in ovarian cancer.

Oncologo ginecologico Douglas Levine (sinistra) e ricercatore post-dottorato Petar Jelinic utilizza il nuovo strumento web per esplorare i cambiamenti genetici che si verificano nel cancro ovarico.

"Ora gli scienziati possono rapidamente estrarre la fetta particolare di informazioni di cui hanno bisogno dai database del genoma senza avere a che fare con la massa di dati che non sono pertinente alla loro ricerca,"spiega il biologo computazionale Nikolaus Schultz, che ha guidato lo sviluppo del cBio Cancer Genomics portale co-autore insieme a Ethan Cerami. Inoltre, la risorsa facilita l'analisi dei diversi tipi di dati e presenta i risultati in sintesi grafiche.

"Essenzialmente, è possibile trasformare i fogli di calcolo con milioni di numeri in diagrammi che rivelano cosa succede ai geni cancro — senza dover essere un esperto di analisi del genoma,"Dr. Schultz aggiunge.

Sovraccarico di informazioni

Gli investigatori nel campo hanno collaborato a livello nazionale e a livello mondiale negli ultimi anni per catalogare le innumerevoli cambiamenti genetici che si verificano nei tumori. Per esempio, Il Cancer Genome Atlas (TCGA) — un progetto di sequenziamento del genoma lanciato dal National Cancer Institute e il genoma umano National Research Institute in 2006 — è accumulare informazioni genomiche e cliniche di pazienti affetti da più di 20 tipi di cancro.

Un obiettivo di questi tipi di collaborazioni è rapida la comprensione dei meccanismi fondamentali del cancro — ad esempio, determinando come certe alterazioni del genoma possono avviare la formazione di tumori, modificare il comportamento dei tumori dopo hanno formato, o possono influenzare la loro risposta alla terapia. Tale conoscenza, infine, potrebbe tradursi in migliori metodi per diagnosticare e controllare i tumori, o impedire la malattia in primo luogo.

Ma secondo Chris Sander, Sedia di Sloan-Kettering Institute Programma di biologia computazionale e uno degli autori del rapporto, la velocità di avanzamento è ora limitata dal complesso compito di tradurre intuizioni che in definitiva potrebbero beneficiare i pazienti dati molecolari massicci del.

"La quantità di informazioni dettagliate da migliaia di campioni tumorali archiviati nei database pubblici genoma è travolgente e continua a crescere rapidamente, come risultato di sforzi nazionali e internazionali,"Dr. Levigatrice spiega. Una volta completato, Il Cancer Genome Atlas sarà hanno mappato il genoma di oltre 20,000 tumori, con diversi tipi di mutazioni genetiche documentate per ciascun campione.

"La comunità dei ricercatori del cancro è ora affrontare la sfida di tradurre l'Atlante utili approfondimenti sui geni e processi fisiologici che sono ricablati nel cancro del, e il modo che questi cambiamenti possano influenzare l'esito della malattia,"Dr. Levigatrice aggiunge.

Colmare un divario di conoscenza

La relazione tra geni e cancro è intrinsecamente complicata. Per esempio, la funzione di un gene può essere influenzata da alterazioni della sequenza del DNA, così come da cambiamenti epigenetici, che lasciare il codice genetico invariato pur modificando l'attività dei geni. Il cancro è spesso il risultato di una complessa miscela di modifiche genetiche ed epigenetiche che si verificano in molti geni nel tempo.

Fino ad oggi, la nuova risorsa fornisce ricercatori hanno facile accesso a cinque tipi di cambiamenti che interessano migliaia di geni associati al cancro, che sono stati mappati in 17 malattie. I dati sono stati generati da TCGA e da due progetti indipendenti del Memorial Sloan-Kettering, che hanno fornito le analisi complete prime delle modifiche del gene in cancro alla prostata e sarcoma. Informazioni generate in altri progetti — compresi quelli coordinati da International Cancer Genome Consortium — sarà presto incluso.

"Il nostro strumento è stato progettato per colmare un divario di conoscenze tra computazionali e sistemi biologi su una mano, e cancro ricercatori ed esperti di malattia, d'altra parte,"dice il Dott. Levigatrice. "Il feedback da parte della comunità scientifica è stata molto entusiastico".

"È incredibilmente gratificante per sapere che sempre più persone utilizzano la nostra risorsa,"aggiunge Dr. Schultz, "e sentire che li sta aiutando catturare l'essenza di ciò che accade con il genoma in cancro".

Questa ricerca è stata sostenuta dal National Cancer Institute del National Institutes of Health, sotto numeri premio NCI-U24CA143840 e NCI-R21CA135870.

 

Mskcc.org [en línea] NY(STATI UNMSKCC.orgRICA): mskcc.org, 05 nel luglio del 2012 [Ref. 21 nel giugno del 2012] Disponibile su Internet: http://www.MSKCC.org/ news/announcement/new-web-tool-helps-researchers-explore-how-genome-changes