Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Шымпанзе геномның ДНҚ тізбесін анықтауға жасалған күш-жігер
Шымпанзе геном жобасы – шимпанзе геномның ДНҚ тізбесін анықтауға бағытталған жұмыс болды. Секвенирлеу 2005 жылы басталды, ал 2013 жылға қарай жиырма төрт жеке шимпанзе секвенирленді. Бұл жоба Ұлы маймылдар геном жобасына біріктірілді. 2013 жылы шимпанзелердің төрт танылған түршесінің әрқайсысы үшін жоғары сапалы тізбектер жарияланды: Орталық шимпанзе (Pan troglodytes troglodytes) – 10 тізбек; Батыс шимпанзе (Pan troglodytes verus) – 6 тізбек; Нигерия-Камерун шимпанзесі (Pan troglodytes ellioti) – 4 тізбек; және Шығыс шимпанзесі (Pan troglodytes schweinfurthii) – 4 тізбек. Олардың барлығы шамамен бір жеке тұлғаға 25 еселік жабылу деңгейімен секвенирленді.
Effort to determine the DNA sequence of the chimpanzee genome
The Chimpanzee Genome Project was an effort to determine the DNA sequence of the chimpanzee genome. Sequencing began in 2005 and by 2013 twenty four individual chimpanzees had been sequenced. This project was folded into the Great Ape Genome Project. In 2013 high resolution sequences were published from each of the four recognized chimpanzee subspecies: Central chimpanzee, Pan troglodytes troglodytes, 10 sequences; Western chimpanzee, Pan troglodytes verus, 6 sequences; Nigeria Cameroon chimpanzee, Pan troglodytes ellioti, 4 sequences; and Eastern chimpanzee, Pan troglodytes schweinfurthii, 4 sequences. They were all sequenced to a mean of 25 fold coverage per individual.
Өмірбаян
Адам мен шимпанзе хромосомалары өте ұқсас. Басты айырмашылық – адамдарда басқа үлкен маймылдарға қарағанда бір жұп хромосомаға аз. Адамдарда 23 жұп хромосома бар, ал басқа үлкен маймылдарда 24 жұп хромосома бар. Адам эволюциясының барысында екі ататек маймыл хромосомасы өз теломераларында бірігіп, адамның 2-ші хромосомасын құрады. Шимпанзелер мен адамдар арасында тоғыз негізгі хромосомалық айырмашылық бар: адамның 1, 4, 5, 9, 12, 15, 16, 17 және 18-ші хромосомаларындағы хромосома сегменттерінің инверсиясы. Адам геномы жобасы аяқталғаннан кейін шимпанзе геномы жобасы басталды. 2003 жылдың желтоқсан айында екі геномда ортақ 7600 генге жасалған алдын ала талдау, сөйлеу дамуына қатысатын P2 транскрипциялық факторы сияқты кейбір гендердің адам тектесінде әртүрлі екенін растады. Сонымен қатар, естуге қатысты бірнеше гендердің адам эволюциясы кезінде өзгергені анықталды, бұл адам тіліне байланысты мінез-құлыққа қатысты таңдауға нұсқау береді. Жеке адамдар мен шимпанзелер арасындағы айырмашылықтар, әдеттегідей, екі адам арасындағы айырмашылықтардан шамамен 10 есе көп деп есептеледі. Тағы бір зерттеуде ген экспрессиясын реттейтін белгілі механизм – ДНҚ метилирлеу үлгілерінің адамдар мен шимпанзелердің префронтальды қабығында әртүрлі екені көрсетілді және бұл айырмашылық екі түрдің эволюциялық айырмашылығына ықпал еткені анықталды.
Human and chimpanzee chromosomes are very alike. The primary difference is that humans have one fewer pair of chromosomes than do other great apes. Humans have 23 pairs of chromosomes and other great apes have 24 pairs of chromosomes. In the human evolutionary lineage, two ancestral ape chromosomes fused at their telomeres, producing human chromosome 2. There are nine other major chromosomal differences between chimpanzees and humans: chromosome segment inversions on human chromosomes 1, 4, 5, 9, 12, 15, 16, 17, and 18. After the completion of the Human genome project, a common chimpanzee genome project was initiated. In December 2003, a preliminary analysis of 7600 genes shared between the two genomes confirmed that certain genes such as the forkhead box P2 transcription factor, which is involved in speech development, are different in the human lineage. Several genes involved in hearing were also found to have changed during human evolution, suggesting selection involving human language related behavior. Differences between individual humans and common chimpanzees are estimated to be about 10 times the typical difference between pairs of humans. Another study showed that patterns of DNA methylation, which are a known regulation mechanism for gene expression, differ in the prefrontal cortex of humans versus chimpanzees, and implicated this difference in the evolutionary divergence of the two species.
Шымпанзелердің геномдық тізбектерінің жобасы
Шымпанзе геномдық тізбегінің талдауы 2005 жылғы 1 қыркүйекте Nature журналында жарияланды, бұл мақала National Human Genome Research Institute, National Institutes of Health ұлттық институтының бірі, National Human Genome Research Institute қолдауымен жұмыс істейтін ғалымдар тобының – «Шымпанзе тізбектілік және талдау консорциумының» еңбегі болды. Мақалада геномдық тізбектің жобасы аяқталғаны хабарланды. Адам мен шимпанзе арасындағы тізбек айырмашылықтарының көп бөлігі гендердің дупликациялануымен байланысты. Жалғыз негіз жұптарының алмасуы гендердің дупликациялануына қарағанда генетикалық өзгерістердің шамамен жартысын құрайды. Типик адам және шимпанзе гомологтарының ақуыздары күрделірек екі аминқышқылымен ғана ерекшеленеді. Адам ақуыздарының шамамен 30 пайызы шимпанзе ақуыздарының тізбегімен толық сәйкес келеді. Жоғарыда айтылғандай, гендердің дупликациялануы адам мен шимпанзе генетикалық материалы арасындағы айырмашылықтардың маңызды себебі болып табылады. Қазіргі уақытта геномның шамамен 2,7 пайызы 6 миллион жыл ішінде гендердің дупликациялануы немесе жойылуы нәтижесінде пайда болған айырмашылықтарды көрсетеді, бұл адамдар мен шимпанзе ортақ эволюциялық ата-бабасынан бөлінген кезден бастап есептеледі. Адам популяциялары арасындағы салыстырмалы айырмашылық 0,5 пайызды құрайды. Адам және шимпанзе тұқымдарында күшті оң таңдауға ұшыраған 600-ге жуық ген анықталды; осы гендердің көпшілігі иммундық жүйенің микробтық ауруларға қарсы қорғанысына қатысады (мысалы, гранулизин Mycobacterium tuberculosis-ке қарсы қорғаныс қызметін атқарады) немесе патогенді микроорганизмдердің рецепторлары болып табылады (мысалы, гликофорин C және Plasmodium falciparum). Адам және шимпанзе гендерін басқа сүтқоректілердің гендерімен салыстыру нәтижесінде, транскрипция факторларын кодтайтын гендер, мысалы, forkhead box P2 (FOXP2), шимпанзеге қарағанда адамда көбірек эволюцияға ұшырағаны анықталды. Бұл гендердегі салыстырмалы түрде шағын өзгерістер адам мен шимпанзе арасындағы морфологиялық айырмашылықтарды түсіндіруге мүмкіндік береді. 348 транскрипция факторлары гендері ақуыздарды кодтайды, олардың аминқышқылындағы өзгерістер адам ұрпағында шимпанзе ұрпағына қарағанда шамамен 50 пайызға артық. Соңғы 250 000 жыл ішінде ерекше күшті және үйлесімді таңдауға ұшыраған алты адам хромосомалық аймағы анықталды. Бұл аймақтарда кем дегенде бір маркерлік аллель бар, ол адам ұрпағына тән, ал хромосомалық аймақтың барлығы қалыпты генетикалық вариациядан төмен. Бұл үлгі хромосомалық аймақтағы бір немесе бірнеше күшті таңдалған гендердің басқа жақын орналасқан гендерде бейтарап өзгерістердің кездейсоқ жиналуына кедергі келтіруі мүмкін екенін көрсетеді. 7-хромосомадағы осындай аймақтың бірі FOXP2 генін (жоғарыда аталған) қамтиды және бұл аймаққа цистикалық фиброздың трансмембраналық өткізгіштігін реттегіш (CFTR) гені де кіреді, ол тер бездерінің тұз бөліп шығаратын эпителийі сияқты тіндерде иондардың тасымалы үшін маңызды. CFTR геніндегі адам мутациялары холерадан аман қалуға көмектесуі мүмкін. 4-хромосомадағы тағы бір аймақ мидың дамуы мен жұмысы үшін маңызды болуы мүмкін жақын орналасқан протокадерин генінің экспрессиясын реттейтін элементтерді қамтуы мүмкін. Мида экспрессияланатын гендердің экспрессиясындағы өзгерістер орташа алғанда бауыр сияқты басқа органдарға қарағанда аз болғанымен, мидағы гендік экспрессиядағы өзгерістер шимпанзеге қарағанда адам ұрпағында айтарлықтай күрт. Бұл адам миының дамуының ерекше үлгісі мен ата-баба маймылдарының үлгісі арасындағы айырмашылыққа сәйкес келеді. 5-хромосомадағы протокадерин бета гендер кластері де оң таңдаудың болуын көрсетеді. Адам және шимпанзе геномдарын талдаудың нәтижелері кейбір адам ауруларын түсінуге көмектесуі керек. Адамдар функционалды Caspase 12 генін жоғалтқан сияқты, ал басқа приматтарда бұл ген Альцгеймер ауруынан қорғайтын ферментті кодтайды.
An analysis of the chimpanzee genome sequence was published in Nature on September 1, 2005, in an article produced by the Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium, a group of scientists which is supported in part by the National Human Genome Research Institute, one of the National Institutes of Health. The article marked the completion of the draft genome sequence. Gene duplications account for most of the sequence differences between humans and chimps. Single base pair substitutions account for about half as much genetic change as does gene duplication. Typical human and chimpanzee homologs of proteins differ in only an average of two amino acids. About 30 percent of all human proteins are identical in sequence to the corresponding chimpanzee protein. As mentioned above, gene duplications are a major source of differences between human and chimpanzee genetic material, with about 2.7 percent of the genome now representing differences having been produced by gene duplications or deletions during approximately 6 million years since humans and chimpanzees diverged from their common evolutionary ancestor. The comparable variation within human populations is 0.5 percent. About 600 genes were identified that may have been undergoing strong positive selection in the human and chimpanzee lineages; many of these genes are involved in immune system defense against microbial disease (example: granulysin is protective against Mycobacterium tuberculosis ) or are targeted receptors of pathogenic microorganisms (example: Glycophorin C and Plasmodium falciparum). By comparing human and chimpanzee genes to the genes of other mammals, it has been found that genes coding for transcription factors, such as forkhead box P2 (FOXP2), have often evolved faster in the human relative to chimpanzee; relatively small changes in these genes may account for the morphological differences between humans and chimpanzees. A set of 348 transcription factor genes code for proteins with an average of about 50 percent more amino acid changes in the human lineage than in the chimpanzee lineage. Six human chromosomal regions were found that may have been under particularly strong and coordinated selection during the past 250,000 years. These regions contain at least one marker allele that seems unique to the human lineage while the entire chromosomal region shows lower than normal genetic variation. This pattern suggests that one or a few strongly selected genes in the chromosome region may have been preventing the random accumulation of neutral changes in other nearby genes. One such region on chromosome 7 contains the FOXP2 gene (mentioned above) and this region also includes the Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) gene, which is important for ion transport in tissues such as the salt secreting epithelium of sweat glands. Human mutations in the CFTR gene might be selected for as a way to survive cholera. Another such region on chromosome 4 may contain elements regulating the expression of a nearby protocadherin gene that may be important for brain development and function. Although changes in expression of genes that are expressed in the brain tend to be less than for other organs (such as liver) on average, gene expression changes in the brain have been more dramatic in the human lineage than in the chimpanzee lineage. This is consistent with the dramatic divergence of the unique pattern of human brain development seen in the human lineage compared to the ancestral great ape pattern. The protocadherin beta gene cluster on chromosome 5 also shows evidence of possible positive selection. Results from the human and chimpanzee genome analyses should help in understanding some human diseases. Humans appear to have lost a functional Caspase 12 gene, which in other primates codes for an enzyme that may protect against Alzheimer's disease.
2-хромосоманың синтездік орнындағы гендер
Шымпанзе геномдық жобасының нәтижелері 2А және 2В аталық хромосомалардың бірігіп, адамның 2-хромосомасын құрағанда, 2А және 2В біріккен ұштарынан ешқандай ген жоғалмағанын көрсетеді. Бірігу орнында шимпанзелердің 2А және 2В хромосомаларында кездеспейтін шамамен 150 000 жұп негіздердің тізбегі табылды. PGML/FOXD/CBWD гендерінің қосымша байланысқан көшірмелері адам геномында басқа жерлерде де кездеседі, әсіресе 9-хромосоманың p ұшында. Бұл осы гендердің көшірмесінің бірігу оқиғасынан бұрын 2А немесе 2В аталық хромосомаларының соңына қосылған болуы мүмкін екенін ұсынады. Бұл енгізілген гендердің таңдаулық артықшылық беретіні әлі анықталған жоқ. PGM5P4. Адамның 2-хромосомасының фосфоглюкомутаза псевдогені. Бұл ген толық емес және функционалды транскрипт өндірмейді. FOXD4L1. Торша тәрізді қапшық D4 гені интронсыз геннің мысалы болып табылады. Бұл геннің функциясы белгісіз, бірақ ол транскрипцияны бақылайтын белокты кодтауы мүмкін. CBWD2. Кобаламин синтетаза – В12 витаминін синтездейтін бактериялық фермент. Ежелгі уақыттарда егеуқұйрықтар мен гоминидтердің ортақ атасы кобаламин синтетаза генінің көшірмесін қамтыған (қараңыз: Көлденең гендік трансфер). Адамдар кобаламин синтетазаға ұқсас гендердің бірнеше көшірмесіне ие екендігімен ерекшеленеді, соның ішінде 2-хромосомадағысы да бар. Бұл адамның кобаламин синтетазаға ұқсас гендерінің функциясы әлі анықталған жоқ. Егер бұл гендер В12 витаминінің метаболизміне қатысса, бұл адам эволюциясы үшін маңызды болуы мүмкін. Адамның дамуындағы маңызды өзгеріс – басқа гоминидтерге қарағанда туғаннан кейінгі ми өсуінің жоғары деңгейі. В12 витамині ми дамуы үшін маңызды, ал ми даму кезеңінде В12 витаминінің жетіспеушілігі адам балаларында ауыр неврологиялық бұзылыстарға әкеледі. WASH2P. Бұл аймаққа сәйкес келетін, функциясы белгісіз бірнеше транскрипттер бөлініп алынды. Бұл аймақ сонымен қатар PGML/FOXD/CBWD гендерінің көшірмелерін қамтитын 9p хромосомасының жақын туысқан терминалды аймағында да кездеседі. RPL23AP7. Адам геномында көптеген рибосомалық L23a протеин псевдогендері шашырап орналасқан.
The results of the chimpanzee genome project suggest that when ancestral chromosomes 2A and 2B fused to produce human chromosome 2, no genes were lost from the fused ends of 2A and 2B. At the site of fusion, there are approximately 150,000 base pairs of sequence not found in chimpanzee chromosomes 2A and 2B. Additional linked copies of the PGML/FOXD/CBWD genes exist elsewhere in the human genome, particularly near the p end of chromosome 9. This suggests that a copy of these genes may have been added to the end of the ancestral 2A or 2B prior to the fusion event. It remains to be determined if these inserted genes confer a selective advantage. PGM5P4. The phosphoglucomutase pseudogene of human chromosome 2. This gene is incomplete and doesn't produce a functional transcript. FOXD4L1. The forkhead box D4 like gene is an example of an intronless gene. The function of this gene is not known, but it may code for a transcription control protein. CBWD2. Cobalamin synthetase is a bacterial enzyme that makes vitamin B12. In the distant past, a common ancestor to mice and apes incorporated a copy of a cobalamin synthetase gene (see: Horizontal gene transfer). Humans are unusual in that they have several copies of cobalamin synthetase like genes, including the one on chromosome 2. It remains to be determined what the function of these human cobalamin synthetase like genes is. If these genes are involved in vitamin B12 metabolism, this could be relevant to human evolution. A major change in human development is greater post natal brain growth than is observed in other apes. Vitamin B12 is important for brain development, and vitamin B12 deficiency during brain development results in severe neurological defects in human children. WASH2P. Several transcripts of unknown function corresponding to this region have been isolated. This region is also present in the closely related chromosome 9p terminal region that contains copies of the PGML/FOXD/CBWD genes. RPL23AP7. Many ribosomal protein L23a pseudogenes are scattered through the human genome.