den seksårige innsatsen involverte et internasjonalt konsortium av forskere og er den første fulle genomsekvensen av noen drøvtyggende arter. Drøvtyggere er særegne ved at de har en firekammerat mage som-ved hjelp av en rekke bosatt mikrober – tillater dem å fordøye mat av lav kvalitet som gress.
bovint genom består av minst 22.000 proteinkodende gener og ligner mer på mennesker enn genomene til mus eller rotter, rapporterer forskerne. Imidlertid ser storfegenomet ut til å ha blitt betydelig omorganisert siden sin avstamning divergerte fra andre pattedyr, Sa University Of Illinois dyrevitenskapsprofessor Harris Lewin, hvis laboratorium opprettet det høyoppløselige fysiske kartet av bovine kromosomer som ble brukt til å justere sekvensen. Lewin, som leder Institutt For Genomisk Biologi, ledet også to team av forskere på sekvenseringsprosjektet og er forfatter av En Perspektivartikkel I Science on the bovine genome sequence og en tilhørende studie av Bovine Genome and Analysis Consortium.
«blant pattedyrene har storfe et av de mer omarrangerte genomene,» Sa Lewin. «De ser ut til å ha flere translokasjoner og inversjoner (av kromosomfragmenter) enn andre pattedyr, som katter og til og med griser, som er nært knyttet til storfe.
» mennesket er faktisk et veldig konservert genom i forhold til det forfedre genomet av alle placentapattedyr, når du ser på sin overordnede organisasjon.»
sekvensen av kuens 29 par kromosomer og Dets X-kromosom (Y-kromosomet ble ikke studert) gir også ny innsikt i bovin evolusjon og de unike egenskapene som gjør storfe nyttig for mennesker, Sa Lewin.
For eksempel, Illinois animal sciences research professor Denis Larkin gjennomført en analyse av kromosom regioner som er utsatt for brudd når en celle replikerer sitt genom i forberedelse til etableringen av sædceller og eggceller. Han viste at i storfe genomet disse stoppunkt regioner er rike på repeterende sekvenser og segmental duplikasjoner og inkluderer artsspesifikke variasjoner i gener assosiert med amming og immunrespons.
En tidligere studie fra Lewins laboratorium publisert denne måneden i Genome Research viste at brytpunktregioner av mange arters kromosomer er rike på dupliserte gener, og at funksjonene til gener som finnes i disse regionene, avviker vesentlig fra de som forekommer andre steder i kromosomene.
disse repetisjonene og segmentduplikasjonene skjer ved hjelp av mange forskjellige mekanismer, hvorav den ene innebærer sporadiske og gjentatte innsettinger av korte biter av genetisk materiale, kalt retroposoner, inn i genomet.
«kugenomet har mange typer gjentakelser som akkumuleres over tid,» Sa Lewin. «Og en av de tingene vi fant er at de nye sprenger inn i hvor de gamle er i breakpoint-regionene og bryter dem fra hverandre. Det er første gang det er sett.»
«repetisjonene gjør mange ting,» sa han. «De kan endre reguleringen av gener. De kan gjøre kromosomene ustabile og gjøre dem mer sannsynlig å rekombinere med andre deler av kromosomer uhensiktsmessig.»
Lewin kaller stoppunkt regioner » hotspots av evolusjon i genomet.»
En annen analyse ledet Av Lewin, en studie Av metabolske gener utført Av Seongwon Seo, en postdoktor i Lewin lab og nå professor Ved Chungnam National University I Sør-Korea, fant at fem av de 1,032 gener viet til metabolske funksjoner hos mennesker mangler fra storfe genom eller har radikalt diverged. Dette antyder at storfe har noen unike metabolske veier, Sa Lewin.
disse forskjellene i metabolisme, sammen med endringer i gener viet til reproduksjon, amming og immunitet er en stor del av «hva gjør en ku en ku,» Lewin sa.
for eksempel produserer et av de forandrede genene, histatherin, et protein i kumelk som har antimikrobielle egenskaper. Forskerne fant også flere kopier av et gen for et viktig melkeprotein, kasein, i et brytningsområde av en av kromosomene.
» Å Ha genomsekvensen er nå vinduet for å forstå hvordan disse endringene skjedde, hvordan drøvtyggere endte opp med en firekammerat mage i stedet for en, hvordan kuens immunsystem fungerer og hvordan det er i stand til å utskille store mengder protein i sin melk,» Sa Lewin.
sekvenseringsprosjektet og analysen ble koordinert av Richard Gibbs og George Weinstock, Fra Baylor College Of Medicine; Chris Elsik, Fra Georgetown University; Og Ross Tellam, Fra Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization Of Australia (CSIRO). University Of Illinois animal sciences professor Lawrence Schook var med på laget som skrev sequencing project white paper, som var medvirkende til å sikre finansiering for initiativet.
Finansiering for cattle genome sequencing project ble gitt av en internasjonal gruppe bestående Av National Human Genome Research Institute Ved National Institutes Of Health; USDA Research Service; et spesielt tilskudd FRA USDA Cooperative State Research, Education And Extension Service (CSREES) National Research Initiative; staten Texas; Genome Canada gjennom Genome British Columbia; Alberta Science And Research Authority; CSIRO; Agritech Investments Ltd. Restauranter I Nærheten Av Dairy Insight Inc., New Zealand; AgResearch Ltd., New Zealand; Norges Forskningsråd; Kleberg Foundation; Og De Nasjonale, Texas og South Dakota Biff Check-off Midler.
Arbeid I Illinois ble utført med finansiering FRA USDA CSREES National Research Initiative og ET Usda-CSREES Special Grant for Livestock Genome Sequencing Initiative.
sammen Med Vitenskapspapirene publiserte forskere 20 ledsagerrapporter som beskriver mer detaljerte analyser av husdyrgenomsekvensen i tidsskrifter fra Open access-utgiveren BioMed Central. Alle artiklene kan fritt nås på http://www.biomedcentral.com/series/bovine.