EWOLUCJA GENOMEMU, PANGENOM
Co to jest pangenom?
Zgromadzone dowody pokazują, że różnice między różnymi szczepami gatunku mogą być ogromne.Jeden genom to zdecydowanie za mało, aby uzyskać pełny obraz informacji genetycznej pojedynczego gatunku.Celem badania pangenomu jest uzyskanie bardziej wszechstronnego wykresu genomu gatunku i rozszyfrowanie powiązań między cechami a kodami genetycznymi poprzez przeprowadzenie składania genomu de novo wielu szczepów, co pozwala na głębsze i szersze badanie odmian.
Trendy w badaniach pangenomowych
Rysunek 1 Trendy w opublikowanych artykułach naukowych dotyczących Pan-genomu.
Uwaga: Rysunek przedstawia wynik przyjęcia „pan-genomu” jako słowa kluczowego do wyszukiwania tytułów artykułów opublikowanych w czasopismach z serii Nature, Cell i Science
A.Odczyty z wielu próbek są dopasowywane do odniesienia, a niewyrównane są łączone w nowe kontigi.Dodając te nowe kontigi do oryginalnej sekwencji odniesienia, można skonstruować odniesienie do pangenomu.Regiony zbędne są określane na podstawie mapowania wszystkich odczytów z powrotem na pangenom.
B.Składanie genomów wielokrotnych akcesji de novo umożliwia podejście polegające na dopasowaniu całego genomu w celu zidentyfikowania zbędnych regionów genomowych.
C.Wykres pangenomu można skonstruować na podstawie dopasowań całego genomu lub poprzez złożenie wykresu de novo, co skutecznie przechowuje informacje o wariantach zbędnych regionów w postaci unikalnych ścieżek na wykresie.
Jak skonstruować pangenom?
Rycina 2 Porównanie podejść pangenomowych1
A.Odczyty z wielu próbek są dopasowywane do odniesienia, a niewyrównane są łączone w nowe kontigi.Dodając te nowe kontigi do oryginalnej sekwencji odniesienia, można skonstruować odniesienie do pangenomu.Regiony zbędne są określane na podstawie mapowania wszystkich odczytów z powrotem na pangenom.
B.Składanie genomów wielokrotnych akcesji de novo umożliwia podejście polegające na dopasowaniu całego genomu w celu zidentyfikowania zbędnych regionów genomowych.
C.Wykres pangenomu można skonstruować na podstawie dopasowań całego genomu lub poprzez złożenie wykresu de novo, co skutecznie przechowuje informacje o wariantach zbędnych regionów w postaci unikalnych ścieżek na wykresie.
Niedawno opublikowane pangenomy
● Pangenomy gwałtu2
● Pan-genomy pomidora 3
● Pan-genom ryżu4
● Pangenom słonecznika5
● Pangenom soi 6
● Pangenom ryżu7
● Pangenom jęczmienia8
● Pangenom pszenicy9
● Pangenom sorgo10
● Pangenom fitoplanktonu11
Odniesienie
1. Bayer PE, Golicz AA, Scheben A, Batley J, Edwards D. Pangenomy roślin są nowym odniesieniem.Rośliny Nat.2020;6(8):914-920.doi:10.1038/s41477-020-0733-0
2. Song JM, Guan Z, Hu J i in.Osiem wysokiej jakości genomów ujawnia architekturę pangenomu i zróżnicowanie ekotypów Brassica napus.Rośliny Nat.2020;6(1):34-45.doi:10.1038/s41477-019-0577-7
3. Gao L, Gonda I, Sun H i in.Pan-genom pomidora odkrywa nowe geny i rzadki allel regulujący smak owoców.Nat Genet.2019;51(6):1044-1051.doi:10.1038/s41588-019-0410-2
4. Zhao Q, Feng Q, Lu H i in.Analiza pangenomu podkreśla zakres zmienności genomu ryżu uprawnego i dzikiego [opublikowana korekta pojawia się w Nat Genet.sierpień 2018;50(8):1196].Nat Genet.2018;50(2):278-284.doi:10.1038/s41588-018-0041-z
5. Hübner S, Bercovich N, Todesco M i in.Analiza pangenomu słonecznika pokazuje, że hybrydyzacja zmieniła zawartość genów i odporność na choroby.Rośliny Nat.2019;5(1):54-62.doi:10.1038/s41477-018-0329-0
6. Liu Y, Du H, Li P i in.Pan-genom dzikiej i uprawnej soi.Komórka.2020;182(1):162-176.e13.doi:10.1016/j.cell.2020.05.023
7. Qin P, Lu H, Du H i in.Analiza pangenomu 33 genetycznie zróżnicowanych upraw ryżu ujawnia ukryte różnice genomowe [opublikowano w Internecie przed drukiem, 25 maja 2021 r.].Komórka.2021;S0092-8674(21)00581-X.doi:10.1016/j.cell.2021.04.046
8. Jayakodi M, Padmarasu S, Haberer G i in.Pangenom jęczmienia ujawnia ukryte dziedzictwo hodowli mutacyjnej.Natura.2020;588(7837):284-289.doi:10.1038/s41586-020-2947-8
9. Walkowiak S, Gao L, Monat C i in.Wiele genomów pszenicy ujawnia globalne zróżnicowanie współczesnej hodowli.Natura.2020;588(7837):277-283.doi:10.1038/s41586-020-2961-x
10. Tao Y, Luo H, Xu J i in.Rozległe zróżnicowanie w obrębie pangenomu sorgo uprawnego i dzikiego [opublikowano w Internecie przed drukiem, 20 maja 2021 r.].Rośliny Nat.2021;10.1038 / s41477-021-00925-x.doi:10.1038/s41477-021-00925-x
11. Fan X, Qiu H, Han W i in.Pangenom fitoplanktonu ujawnia rozległy poziomy transfer genów prokariotycznych o różnorodnych funkcjach.Adw. nauk.2020;6(18):eaba0111.Opublikowano 29 kwietnia 2020 r. doi:10.1126/sciadv.aba0111
Czas publikacji: 04 stycznia 2022 r