Teknologisk gennembrud muliggør hurtig kortlægning af geners funktion
Molekylærbiologiske forskere ved Aarhus Universitet har udviklet en unik metode, der kan kortlægge geners funktion på få uger. Den nye metode kan på længere sigt gøre det muligt at påvirke en række vigtige egenskaber, som for eksempel aldring og sygdomsresistens, hos både dyr og planter.
De lodrette søjler repræsenterer organismens samlede arvemasse, og introducerede genetiske modifikationer er vist som stjerner. Den afgørende modifikation, som i dette tilfælde forlænger levetiden, er fremhævet med sort, mens de øvrige modifikationer er vist i gråt.
De seneste årtiers molekylærbiologiske forskning har vist, at dyrs og planters arvemasse består af gener med hver deres specifikke funktion. Den store udfordring har derefter været at finde frem til hvert enkelt gens betydning for de mange processer, der finder sted i levende organismer.
For at løse den opgave kan man introducere tilfældige modifikationer i en organismes gener og derefter lede efter ændringer i interessante processer eller egenskaber. Man kan for eksempel undersøge geners indflydelse på levetid ved at introducere modifikationer i en organismes arvemasse og så lede efter afkom med forlænget levetid. Når et individ med ændrede egenskaber er fundet, skal den afgørende genetiske modifikation identificeres. Dette kan gøres ved hjælp af genetisk kortlægning - en proces som hidtil har kunnet strække sig over måneder eller år.
Det er imidlertid nu lykkedes en dansk-ledet forskergruppe at udvikle en metode, der tillader genetisk kortlægning i løbet af få uger. Dette teknologiske gennembrud kan få stor betydning for forståelsen af - og dermed muligheden for at påvirke - en række vigtige egenskaber hos både dyr og planter som for eksempel genetisk betingede sygdomme, aldring, sygdomsresistens og høstudbytte.
Forskernes resultater er netop publiceret i det førende tidsskrift Nature Methods.
Metoden bygger på hurtig sekvensering af meget store mængder arvemateriale
Den nye metode udnytter, at organismers arvemasse i dag kan karakteriseres hurtigt og præcist ved hjælp af sekvensering. Ved at sekvensere den samlede arvemasse fra en stor gruppe af individer med ændrede egenskaber gør metoden det muligt i et enkelt trin at finde frem til præcis den enkelte ændring i arvemassen, der er afgørende for den ændrede egenskab - for eksempel forlænget levetid.
For at kunne indkredse den del af arvemassen, hvor den afgørende ændring findes, krydses et individ med ændrede egenskaber til en nær slægtning som illustreret i figuren nedenfor. Der er små forskelle i de to beslægtede organismers arvemasse, så man ved hjælp af sekvensering kan afgøre om det genetiske materiale på et givet sted i arvemassen stammer fra den ene eller den anden forælder. Derefter udvælges afkom, der viser den ændrede egenskab og derfor også indeholder den afgørende genetiske modifikation. Som det ses, findes den afgørende modifikation nu på det sted i arvemassen, hvor alle individer udelukkende indeholder genetisk materiale fra den ene forælder.
Ud fra sekvenseringsdata afgrænser metodens softwarepakke dette interval ved at bestemme de relative bidrag fra de to forældre på tværs af hele arvemassen. Samtidig identificeres alle introducerede modifikationer i forhold til udgangspunktet og prioriteres automatisk i forhold til det identificerede interval. Det er dermed sammenkørslen af de to typer information, der gør det muligt umiddelbart at bestemme den afgørende genetiske modifikation.
Softwarepakken, SHOREmap, er frit tilgængelig og kan downloades på http://1001genomes.org/downloads/shore.html.
Højopløselig version af figuren.
Link til artiklen: SHOREmap: simultaneous mapping and mutation identification by deep sequencing:
Korbinian Schneeberger1, Stephan Ossowski1, Christa Lanz1, Trine Juul2, Annabeth Høgh Petersen3, Kåre Lehmann Nielsen3, Jan-Elo Jørgensen2, Detlef Weigel1 and Stig Uggerhøj Andersen2
1: Department of Molecular Biology, Max Planck Institute for Developmental Biology, Spemannstrasse 37-39, D-72076 Tübingen, Germany. 2: Department of Molecular Biology, University of Aarhus, Gustav Wieds Vej 10, DK-8000 Aarhus, Denmark. 3: Department of Life Sciences, University of Aalborg, Sohngårdsholmsvej 49, DK-9000 Aalborg, Denmark.
Yderligere oplysninger
For yderligere oplysninger kontakt postdoc Stig Uggerhøj Andersen, Molekylærbiologisk Institut, Aarhus Universitet. E-mail: sua@mb.au.dk, Tlf.: 8942 5013, Mobil: 2074 7136.