a hatéves erőfeszítés egy nemzetközi kutató konzorcium bevonásával történt, amely a kérődző Fajok első teljes genomszekvenciája. A kérődzők abban különböznek egymástól, hogy négykamrás gyomruk van, amely-a rezidens mikrobák sokaságának segítségével – lehetővé teszi számukra az alacsony minőségű takarmányok, például a fű megemésztését.
a szarvasmarha genomja legalább 22 000 fehérjét kódoló génből áll, és jobban hasonlít az emberekhez, mint az egerek vagy patkányok genomjához. Úgy tűnik azonban, hogy a szarvasmarha-Genom jelentősen átalakult, mivel származása eltér a többi emlősétől, – mondta Harris Lewin, az Illinoisi Egyetem Állattudományi professzora, akinek laboratóriuma elkészítette a szarvasmarha-kromoszómák nagy felbontású fizikai térképét, amelyet a szekvencia összehangolására használtak. Lewin, aki a genomikai biológiai Intézetet irányítja, két kutatócsoportot is vezetett a szekvenálási projekten, és a science on the bovine genome sequence című cikk, valamint a Bovine Genome and Analysis Consortium kísérő tanulmányának szerzője.
“az emlősök közül a szarvasmarhák genomja az egyik leginkább átrendeződött” – mondta Lewin. “Úgy tűnik, hogy több transzlokációjuk és inverziójuk van (a kromoszóma-fragmentumok), mint más emlősöknek, például macskáknak vagy akár sertéseknek, amelyek szoros kapcsolatban állnak a szarvasmarhákkal.
“az ember valójában egy nagyon konzervált Genom, összehasonlítva az összes placenta emlős ősi genomjával, ha megnézzük annak általános szerveződését.”
a tehén 29 pár kromoszómájának és X kromoszómájának szekvenciája (az Y kromoszómát nem vizsgálták) új betekintést nyújt a szarvasmarhák evolúciójába és azon egyedi tulajdonságokba, amelyek a szarvasmarhákat az emberek számára hasznossá teszik ” – mondta Lewin.
például Denis Larkin, az Illinois-i Állattudományi kutató professzor elemezte azokat a kromoszómarégiókat, amelyek hajlamosak a törésre, amikor egy sejt reprodukálja genomját a sperma és a petesejtek létrehozására való felkészülés során. Kimutatta, hogy a szarvasmarha genomjában ezek a töréspontok repetitív szekvenciákban és szegmentális duplikációkban gazdagok, és a laktációval és az immunválasszal kapcsolatos gének fajspecifikus variációit tartalmazzák.
Lewin laboratóriumának egy korábbi tanulmánya, amelyet ebben a hónapban tettek közzé a Genome Research-ben, kimutatta, hogy sok faj kromoszómájának töréspont régiói duplikált génekben gazdagok, és hogy az ezekben a régiókban található gének funkciói jelentősen eltérnek a kromoszómák másutt előforduló funkcióitól.
ezek az ismétlődések és szegmentális duplikációk számos különböző mechanizmus révén fordulnak elő, amelyek közül az egyik a genetikai anyag rövid darabjainak, az úgynevezett retropozonoknak a genomba történő szórványos és ismételt beillesztését foglalja magában.
“a tehén genomjának sokféle ismétlődése van, amelyek idővel felhalmozódnak” – mondta Lewin. “És az egyik dolog, amit találtunk, Az, hogy az újak ott robbantanak, ahol a régiek a törésponti régiókban vannak, és széttörik őket. Ez az első alkalom, hogy ezt látják.”
“az ismétlések sok mindent csinálnak” – mondta. “Megváltoztathatják a gének szabályozását. Instabillá tehetik a kromoszómákat, és nagyobb valószínűséggel rekombinálódnak más kromoszómadarabokkal nem megfelelő módon.”
Lewin a töréspont-régiókat “az evolúció hotspotjainak nevezi a genomban.”
egy másik, Lewin által vezetett elemzés, a Lewin laboratóriumában posztdoktori ösztöndíjas seongwon Seo által végzett metabolikus gének vizsgálata, amely jelenleg a dél-koreai Chungnam Nemzeti Egyetem professzora, megállapította, hogy az emberek metabolikus funkcióinak szentelt 1032 gén közül öt hiányzik a szarvasmarha genomjából, vagy radikálisan eltértek egymástól. Ez arra utal, hogy a szarvasmarháknak van néhány egyedi anyagcsere-útvonala-mondta Lewin.
ezek az anyagcsere-különbségek, valamint a szaporodásra, laktációra és immunitásra szánt gének változásai nagy részét képezik annak, hogy” mitől lesz egy tehén tehén ” – mondta Lewin.
például az egyik megváltozott gén, a hisztaterin olyan fehérjét termel a tehéntejben, amely antimikrobiális tulajdonságokkal rendelkezik. A kutatók egy fontos tejfehérje, a kazein génjének több példányát is megtalálták az egyik kromoszóma töréspont-régiójában.
“a genomszekvencia megléte most az ablak annak megértéséhez, hogy ezek a változások hogyan következtek be, hogyan kerültek a kérődzők egy helyett négykamrás gyomorba, hogyan működik a tehén immunrendszere, és hogyan képes nagy mennyiségű fehérjét kiválasztani a tejében”-mondta Lewin.
a szekvenálási projektet és elemzést Richard Gibbs és George Weinstock, a Baylor Orvostudományi Főiskola, Chris Elsik, a Georgetown Egyetem és Ross Tellam, az Ausztrál Nemzetközösség tudományos és Ipari Kutatási szervezete (CSIRO) koordinálta. Lawrence Schook, az Illinoisi Egyetem Állattudományi professzora abban a csapatban volt, amely megírta a szekvenálási projekt fehér könyvét, amely fontos szerepet játszott a kezdeményezés finanszírozásának biztosításában.
a szarvasmarha-Genom szekvenálási projekt finanszírozását egy nemzetközi csoport biztosította, amely a nemzeti emberi genom Kutatóintézet a Nemzeti Egészségügyi Intézetek; az USDA kutatási szolgálata; az USDA Cooperative State Research, Education and Extension Service (CSREES) nemzeti kutatási kezdeményezés különleges támogatása; Texas állam; Genome Canada keresztül Genome British Columbia; az Alberta tudományos és kutatási Hatóság; CSIRO; Agritech Investments Ltd., Új Zéland; Dairy Insight Inc., Új-Zéland; AgResearch Ltd., Új-Zéland; A Norvég Kutatási Tanács; a Kleberg Alapítvány; valamint a Nemzeti, texasi és dél-dakotai marhahús ellenőrző alapok.
az Illinoisi munkát az USDA CSREES nemzeti kutatási kezdeményezés finanszírozásával és az USDA-CSREES speciális támogatásával végezték az állattenyésztési Genom szekvenálási kezdeményezés számára.
a tudományos cikkekkel együtt a kutatók 20 kísérő jelentést tettek közzé, amelyek részletesebb elemzéseket írtak le a házi szarvasmarha genomszekvenciájáról a BioMed Central nyílt hozzáférésű kiadó folyóirataiban. Az összes cikk szabadon elérhető a http://www.biomedcentral.com/series/bovine címen.