后基因组时代,人们已经开发出多种计算方法(例如 PolyPhen、SIFT 和 GERP)来对单核苷酸变异 (SNV) 和短插入/缺失对人类基因组的影响进行排序。组合注释依赖性消耗 (CADD) 就是这些计算方法之一。它是一种基于 60 多个基因组特征(包括 GERP、ENCODE、phyloP、SIFT、PolyPhen)建立的综合指数,用于衡量人类基因组中遗传变异的风险。因此,该方法可以更可靠地评估 SNV 的有害性。CADD 工具分数(C 分数)是根据从进化约束、周围序列背景、表观遗传测量、功能预测和基因模型注释中得出的几种基因组特征计算得出的(Kircher 等人,2014;Rentzsch 等人,2019)。 CADD 是一种广泛使用的指数,用于测量 SNV 对人类严重孟德尔遗传疾病的因果影响。
人们长期以来都认识到,来自人类遗传学研究的信息有可能加速药物发现,这导致了数十年的研究如何利用遗传和表型信息进行药物发现。已建立的简单和高级统计方法允许通过基因组和表型组分析同时分析基因型和临床表型数据,使用来自不同组织的转录组学和蛋白质组学数据集的数量性状基因座数据进行共定位分析,以及孟德尔随机化是后基因组时代药物开发的重要工具。大量研究表明基因组数据如何为识别新药物靶点、药物重新利用和药物安全性分析提供机会。随着生物库数量的增加,它们能够通过电子健康记录将深入的组学数据与丰富的表型性状库联系起来,评估和验证药物靶点的更有效的方法将继续扩展到不同临床研究学科。
Natural products from Actinobacteria,Hsi commonly known as actinomycetes, have historically provided humans with numerous antibiotics (e.g., streptomycin, gentamicin, and vancomycin) ( Schatz et al., 1944 ; Cooper and Yudis, 1967 ; Rake et al., 1986 ), anticancer agents (e.g., doxorubicin, bleomycin, and Calicheamicins(Shastri等,1971; Maiese等,1989)和Agrochemicals(例如Avermectin和pinosad)(West,1996; Molinari et al。,2010)。应强调,所有认可的抗生素中约有三分之二来自放线菌,主要由链霉菌物种衍生出来,强调了这些微生物的重要性(Barka等,2016)。从放线菌对新天然产物的发现和生物学评估是后基因组时代的无尽领域,主要是由微生物基因组学和合成生物学的进步驱动。了解放线菌天然产物的生物合成不仅阐明了自然如何从小型构件(例如氨基酸和酰基-COA)中构建这些复杂分子,而且还为提高工业发展的产量提供了基础。一些天然产品具有前所未有的结构支架和令人印象深刻的生物学活动,激发了合成和药物化学家设计和综合药物的下一代。此外,放线菌具有通过发酵技术实现天然产物的优势。
Nicotiana Benthamiana是一种在植物生物学和生物技术中广泛采用的模型生物。自2012年最初发行以来,其基因组研究已落后。为了进一步提高其实用性,我们生成和相位的同种异体二磷酸n. benthamiana的完整的2.85 GB基因组组装,所有19个centromeres和38个端粒完全分析。我们发现,尽管甲酸溶剂粒粒子被TY3/GYPSY逆转录座子广泛主导,但基于卫星的centromeres在N. Benthamiana中令人惊讶的是,在N. Benthamiana中,有11个Cendromeres中有11个由超级范围层面卫星阵列展出。有趣的是,富含卫星的和无卫星的丝粒被独特的吉普赛逆转录子广泛入侵,其中CENH3蛋白更优选地占据了CENH3蛋白,这表明它们在中心仪功能中至关重要。我们证明rDNA是丝粒卫星的主要起源,线粒体DNA可以用作Centromere的核心成分。亚基因组分析表明,卫星阵列的出现可能会在多倍体化后基因组休克期间驱动着丝粒的形成和成熟。总的来说,我们提出了本氏菌Centromeres通过Neocentromere的形成,卫星扩张,逆转录转座子富集和mtDNA整合而发展。
DNA甲基化在发展和分化中的基因表达中起着至关重要的作用,以及多发性硬化症,糖尿病,精神分裂症,衰老和癌症等疾病。能够访问大量基因或整个基因组的表观遗传信息的能力,应极大地促进对细胞中基因调节的性质以及细胞与环境之间相互作用的表观依赖性机制的理解。这种能力对于人类表观遗传疾病和辅助繁殖的研究也应具有重要意义。基于微阵列的DNA甲基化分析技术已开发出来以实现这一目标。这些甲基化的OD可以分为三个主要类别的甲基化状态询问:(1)歧视甲基诱导的C至T过渡,(2)通过甲基化敏感限制酶裂解基因组DNA,以及(3)用甲基结合的蛋白质或抗甲基甲基甲基甲基化的甲基甲基甲基化的甲基甲基化蛋白质。这些方法中的每一种都有其自身的局限性。例如,甲基化敏感的限制酶不能询问每个CpG位点,而免疫原理方法无法以任何靶向序列以单碱基分辨率提供甲基化信息。对于基于亚硫酸盐的方法,挑战在于基因组DNA的亚硫酸盐转化后基因组复杂性的降低。特定于目标的探针选择和杂交特异性仍然是主要技术障碍。
丝状真菌具有产生各种具有不同生物学活性和结构(例如洛伐他汀和瑞士宁)的二级代谢产物的能力。随着后基因组时代的出现,越来越多的隐性或未表征的次级代谢物生物合成基因簇不断被发现。然而,由于长期缺乏多功能,相对简单且高度有效的遗传操纵技术,迄今为止,对工业重要的次级代谢产物的更广泛探索已经受到阻碍。随着基于CRISPR/CAS9的基因组编辑技术的出现,这一难题可能会得到缓解,因为这项先进的技术彻底改变了遗传研究,并使纤维化真菌的剥削和发现可以剥削和发现新的生物活性化合物。在这篇评论中,我们详细介绍了CRISPR/CAS9系统,并总结了CRISPR/CAS9介导的基因组编辑的最新应用。我们还介绍了CRISPR/CAS9系统的特定应用和CRISPRA在改善次级代谢物含量的改善中,并发现了新型生物活性化合物在纤维真菌中的发现,并提供了特定的例子。此外,我们强调并讨论了使用基于CRISPR/CAS9的基因组编辑技术在次生代谢物的生物合成研究中以及CRISPR/CAS9策略在明亮真菌中的未来应用中的某些挑战和确定。
摘要本文分析了使用对社会心理压力生物标志物的表观遗传学研究的情况,试图在基因组实验中实现复杂性。在这项研究中制定复杂性意味着在面对压力的经历中剖析多个所谓的健康分化生物社会过程。为了表征生物社会复杂性的颁布,本文开发了复杂性工作和复杂化的概念。前者强调了表观遗传学中压力混合生物学和社会表现的产生的社会,技术和物质工作。后者强调了如何在实验工作的不同配置中以不同的方式组装复杂性。具体而言,综合化可以定义为产生,稳定和正常化的新型实验系统,这些实验系统应改善技术科学的复杂性制定。在表观遗传学的情况下,复杂化需要以某些参与者认为将健康作为生物社会过程“更好”的方式重新配置后基因组性实验系统。这项对复杂性工作和复杂化的研究表明,生物社会复杂性几乎不是表观遗传学中的单一企业。因此,本文呼吁使用还原主义与整体主义的清晰二分法以及简单性与复杂性放弃对这些研究实践的分析。更广泛地,本文提出了综合社会学对STS方法在科学实践中的复杂性的相关性。将现有的对复杂性的关注作为当代科学中的工具性言论,综合化将分析的关注指向替代(生物社会)复杂性为社会科学提供集体,社会和政治思维提供的务实的机会。
抽象DNA甲基化是一种典型的表观遗传机制。被广泛认为是基因沉默的稳定调节剂,它代表了一种“分子盲文”的形式,它在DNA上进行了化学印刷,以调节其结构及其遗传信息的表达。然而,曾经有一段时间,甲基仅存在于细胞中,我的单独斑点在DNA的胞嘧啶构建块上斑点。为什么生命守则化学修改,显然是“没有酶作用的事故”(Wyatt 1951)?如果人体中的所有细胞共享相同的基因组序列,它们如何采用独特的功能并保持稳定的发育状态?细胞还记得吗?从这个历史的角度来看,我回顾了表观遗传史和原理以及工具,关键科学家和概念,这些概念使我们综合和发现原核生物和真核甲基化的DNA。大量借鉴了杰拉德·怀亚特(Gerard Wyatt)对跨物种甲基化DNA的不对称水平以及一对有远见的1975 DNA甲基化论文的观察,5-甲基胞嘧啶与细菌中的DNA甲基化酶有关,通过稳定的细胞的发育和构成蛋白质的构造,稳定的细胞状态的维持稳定的细胞状态与稳定的细胞状态结合。这些作品不仅塑造了我们对遗传力和基因调节的看法,而且还提醒我们,核心表观遗传概念源于对表观遗传机制的内在要求出现。在原核生物和真核世界的观察过程中,表观遗传系统的功能可访问和解释各种生命形式的遗传信息。共同为我们的当今表观遗传学理解提供了许多指导原则,并为后基因组学界的下一代表观遗传探究提供了许多指导原则。
遗传学与社会 (SOCI 138) 2022 年夏季 每周两节三小时的课程。时间和地点待定。 Daniel Navon 教授 (dnavon@ucsd.edu) 办公时间:待定 一个多世纪以来,遗传学一直强烈地影响着我们对人类差异的看法。本课程将探讨研究我们的基因组和遗传模式如何为美国公众对种族和民族、残疾、生殖、罕见疾病、智力、社会性、犯罪和个人身份等主题的理解和政策提供信息。我们还将了解社会力量如何影响遗传学研究本身,并讨论围绕基因专利、法医学、新生儿筛查、克隆以及疾病、风险和祖先基因检测的争议。自始至终,我们将采用比较的视角,研究英国和美国之间关于遗传学和遗传性的观念是如何交流的——从 19 世纪的颅相学和达尔文,到 20 世纪早期的优生运动,再到二战后现代医学遗传学的兴起,再到现在的“后基因组”。此外,我们还将追溯爱丁堡在其中发挥了特别关键作用的几个著名故事:作为颅相学研究的世界领导者和让达尔文走上改变世界之路的智力熔炉;作为早期染色体异常研究的领先中心,以及 XYY 异常的起源地,这种异常后来成为臭名昭著的“犯罪染色体”,吸引了美国犯罪学家、大众媒体、科幻小说作家和儿童权利倡导者;而第一只克隆哺乳动物多莉羊的出生地、她度过的被人们无休止讨论的一生并最终被发现的地方,则被放进了苏格兰国家博物馆的一个玻璃展柜里,离爱丁堡大学只有一步之遥。阅读材料来自遗传学文献、流行文化和社会科学。还会有实地考察和客座讲座,以帮助我们充分利用爱丁堡及其丰富的历史。在课程结束时,学生将拥有批判性的知识基础,可以批判性地评估当代遗传学的前景和潜在的陷阱。评估课程的评估将包括阅读回应备忘录、期中家庭考试和期末家庭考试或论文。期末成绩的细目如下:
2001 年人类基因组计划 (Lander 等人,2001) 完成后,分子生物学和遗传学领域发生了变化。该计划首次提供了有关人类基因组成的近乎完整的信息,标志着所谓的“后基因组学”时代的到来,该时代的特征是可以获得来自“基因组规模”方法的大规模数据集。反过来,这又导致了生物学方法论的转变,从精心构建的假设驱动研究转向无偏见的数据驱动方法,有时称为“组学”研究。这些研究近年来引起了哲学界的兴趣:参见 Burian (2007)、O'Malley 等人 (2010)、Ratti (2015);有关当代后基因组生物学中大规模数据驱动方法的更一般哲学讨论,请参阅 Leonelli (2016)、Richardson 和 Stevens (2015)。回想一下,组学研究分为三大类:“基因组学”、“转录组学”和“蛋白质组学”。这三个类别的显著特征如下(我们并不声称这些特征涵盖了这三个类别中的任何一个;但它们是与本文相关的特征)。基因组学是研究细胞内的完整基因集(由 DNA 组成)。细胞过程导致遗传信息被转录(复制)到称为 RNA 的分子中。“信使 RNA”(mRNA)携带与基因遗传序列相对应的信息。转录组学是研究基因组产生的全套 RNA 转录本。最后,mRNA 中编码的信息被细胞机制(称为核糖体)用来构建蛋白质;蛋白质组学是对细胞内这些蛋白质的系统研究。蛋白质是细胞的最终主力;蛋白质组学研究旨在表征由蛋白质网络介导的细胞功能,其中节点代表蛋白质,边代表它们之间的物理/功能相互作用。有关基因组学、转录组学和蛋白质组学的更多背景信息,请参阅 Hasin 等人 (2017)。大规模组学研究通常被描述为“无假设”。举一个基因组学的例子:基因组编辑技术的进步意味着现在可以在实验室中生成“功能丧失”突变体。此类突变是失活的,因为它们会导致细胞内基因的功能丧失。近几年,CRISPR-Cas9 技术应运而生,这使得针对人类基因组中近 20,000 个基因中的任何一个,创建有针对性的丧失功能突变体成为可能。