EVOLUZIONE DEL GENOMA, PANGENOMA
Cos'è il Pan-genoma?
Le prove accumulate mostrano che la varianza tra i diversi ceppi di una specie può essere enorme.Un singolo genoma non è sufficiente per ottenere il quadro completo dell’informazione genetica di una singola specie.Lo scopo dello studio Pan-genoma è quello di ottenere un grafico genomico più completo di una specie e decodificare le relazioni tra tratti e codici genetici conducendo l'assemblaggio del genoma de novo di numerosi ceppi, che consente un'estrazione più profonda e più ampia delle variazioni.
Tendenze dello studio pan-genomico
Figura 1 Le tendenze degli articoli di ricerca pubblicati su Pan-genoma.
Nota: la figura mostra il risultato dell'assunzione di "pan-genoma" come parola chiave per la ricerca dei titoli di articoli pubblicati nelle riviste delle serie Nature, Cell e Science
UN.Le letture da più campioni vengono allineate a un riferimento e quelle non allineate vengono assemblate in nuovi contigui.Aggiungendo questi nuovi contigui alla sequenza di riferimento originale, è possibile costruire un riferimento al pangenoma.Le regioni dispensabili vengono determinate in base alla mappatura di tutte le letture sul pangenoma.
B.L'assemblaggio de novo dei genomi di accessioni multiple consente approcci di allineamento dell'intero genoma per identificare regioni genomiche superflue.
C.Un grafico pan-genomico può essere costruito da allineamenti dell'intero genoma o mediante assemblaggio di grafici de novo, che memorizza in modo efficiente le informazioni sulle varianti delle regioni superflue come percorsi unici attraverso il grafico.
Come costruire un Pan-genoma?
Figura 2 Confronto degli approcci pan-genomici1
UN.Le letture da più campioni vengono allineate a un riferimento e quelle non allineate vengono assemblate in nuovi contigui.Aggiungendo questi nuovi contigui alla sequenza di riferimento originale, è possibile costruire un riferimento al pangenoma.Le regioni dispensabili vengono determinate in base alla mappatura di tutte le letture sul pangenoma.
B.L'assemblaggio de novo dei genomi di accessioni multiple consente approcci di allineamento dell'intero genoma per identificare regioni genomiche superflue.
C.Un grafico pan-genomico può essere costruito da allineamenti dell'intero genoma o mediante assemblaggio di grafici de novo, che memorizza in modo efficiente le informazioni sulle varianti delle regioni superflue come percorsi unici attraverso il grafico.
Pan-genomi pubblicati di recente
● Pan-genomi di stupro2
● Pan-genomi del pomodoro 3
● Genoma della padella di riso4
● Pan-genoma del girasole5
● Pan-genoma della soia 6
● Pan-genoma del riso7
● Pangenoma dell'orzo8
● Pan-genoma del grano9
● Pan-genoma del sorgo10
● Pangenoma del fitoplancton11
Riferimento
1. Bayer PE, Golicz AA, Scheben A, Batley J, Edwards D. I pan-genomi vegetali sono il nuovo riferimento.Piante Nazionali.2020;6(8):914-920.doi:10.1038/s41477-020-0733-0
2. Canzone JM, Guan Z, Hu J, et al.Otto genomi di alta qualità rivelano l’architettura pan-genomica e la differenziazione dell’ecotipo di Brassica napus.Piante Nazionali.2020;6(1):34-45.doi:10.1038/s41477-019-0577-7
3. Gao L, Gonda I, Sun H et al.Il pan-genoma del pomodoro scopre nuovi geni e un raro allele che regola il sapore del frutto.Nat Genet.2019;51(6):1044-1051.doi:10.1038/s41588-019-0410-2
4. Zhao Q, Feng Q, Lu H, et al.L’analisi pan-genomica evidenzia l’entità della variazione genomica nel riso coltivato e selvatico [la correzione pubblicata appare su Nat Genet.2018 agosto;50(8):1196].Nat Genet.2018;50(2):278-284.doi:10.1038/s41588-018-0041-z
5. Hübner S, Bercovich N, Todesco M, et al.L’analisi pan-genomica del girasole mostra che l’ibridazione ha alterato il contenuto genetico e la resistenza alle malattie.Piante Nazionali.2019;5(1):54-62.doi:10.1038/s41477-018-0329-0
6. Liu Y, Du H, Li P, et al.Pan-genoma della soia selvatica e coltivata.Cellula.2020;182(1):162-176.e13.doi:10.1016/j.cell.2020.05.023
7. Qin P, Lu H, Du H, et al.L’analisi pan-genomica di 33 accessioni di riso geneticamente diverse rivela variazioni genomiche nascoste [pubblicate online prima della stampa, 25 maggio 2021].Cellula.2021;S0092-8674(21)00581-X.doi:10.1016/j.cell.2021.04.046
8. Jayakodi M, Padmarasu S, Haberer G, et al.Il pan-genoma dell’orzo rivela l’eredità nascosta della selezione genetica delle mutazioni.Natura.2020;588(7837):284-289.doi:10.1038/s41586-020-2947-8
9. Walkowiak S, Gao L, Monat C, et al.Genomi multipli di grano rivelano variazioni globali nella selezione moderna.Natura.2020;588(7837):277-283.doi:10.1038/s41586-020-2961-x
10. Tao Y, Luo H, Xu J, et al.Ampia variazione all'interno del pan-genoma del sorgo coltivato e selvatico [pubblicato online prima della stampa, 20 maggio 2021].Piante Nazionali.2021;10.1038/s41477-021-00925-x.doi:10.1038/s41477-021-00925-x
11. Fan X, Qiu H, Han W, et al.Il pangenoma del fitoplancton rivela un ampio trasferimento genico orizzontale procariotico di diverse funzioni.Sci Avv.2020;6(18):eaba0111.Pubblicato il 29 aprile 2020. doi:10.1126/sciadv.aba0111
Orario di pubblicazione: 04 gennaio 2022