快速基因组测序可彻底改变婴儿癫痫诊断方法

快速基因组测序可彻底改变婴儿癫痫诊断方法婴儿癫痫通常是由遗传引起的。目前已知的婴儿癫痫遗传病因有800多种，而且许多病因的症状相似。快速基因组测序(rGS)是一种快速检测DNA变化的方法，这种变化可能导致或促成某种病症。默多克儿童研究所（MurdochChildren'sResearchInstitute）领导的一项国际研究首次将快速基因组测序作为一种快速诊断婴儿新发癫痫的方法。这项研究的共同作者之一凯瑟琳-豪威尔（KatherineHowell）说："婴儿大脑发育过程中的癫痫发作如果得不到控制，会导致发育障碍的发生率很高。尽早查明病因有助于指导治疗方案，如改变药物，从而改善癫痫发作的控制。然而，目前的基因检测方法往往需要几个月甚至几年的时间，导致错失良机"。这里，豪威尔指的是所谓的快速基因检测，它可以检测DNA中的所有基因（全外显子组），也可以只检测与病情相关的基因（临床外显子组）。它与rGS不同，后者检测的是一个人的全部DNA，而不仅仅是基因。研究人员从澳大利亚、加拿大、伦敦和美国招募了100名患有新发癫痫的婴儿。研究人员采集了这些婴儿的血液样本，并尽可能采集了他们亲生父母一方或双方的血液样本。分析样本后，他们发现rGS对婴儿癫痫的诊断率高达43%。通过使用rGS进行诊断，研究中56%的婴儿改变了治疗方案。在一些病例中，基因诊断显示预后相对较好，很有可能脱离抗癫痫药物治疗并正常发育。而在另一些情况下，基因诊断则表明预后相对较差，极有可能出现抗药性癫痫发作、发育迟缓或智力障碍，甚至过早死亡。在这两种情况下，这些信息对于制定患者护理计划都很有价值。此外，研究人员还发现，"三重奏"rGS--分析父母和孩子的样本还可以发现婴儿和父母的继发性或偶然性诊断结果，5%的研究参与者就有这种发现。研究人员说，这些发现表明，需要更多地利用rGS等尖端技术来改善患者的治疗。豪威尔说："我们希望快速基因组测序能尽早针对潜在病因提供个性化治疗，从而改善癫痫婴儿的治疗效果。在我们的研究中，获得诊断的半数以上患者的治疗方法发生了改变，这对这一弱势群体来说是一个了不起的结果"。要证明快速诊断在改善患者临床、生活质量和经济效益方面的重要性，还需要进行纵向跟踪研究。该研究发表在《柳叶刀神经病学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377883.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377883.htm

1600亿碱基对 拥有最大基因组的生物所携带的DNA数量是人类的50倍

1600亿碱基对拥有最大基因组的生物所携带的DNA数量是人类的50倍每个活细胞中都蕴藏着构建该生物体的全部蓝图。因此，DNA是一种密度极高的数据存储介质，一克DNA就能存储2.15亿GB的数据。现在，拥有已知最大基因组的生命形式已经被确认--它并不是你想象的那样。一种名为"Tmesipterisoblanceolata"的不起眼的蕨类植物被发现拥有由1,604.5亿个碱基对（Gbp）组成的基因组。作为参考，人类基因组有3.1Gbp。另一种可视化的方法是想象DNA链解开的样子。我们的基因组会延伸出2米（6.6英尺），和勒布朗-詹姆斯差不多高。但是，T.oblanceolata的基因组将远远超过100米（328英尺）--比自由女神像或大本钟塔还要高。不起眼的叉蕨（Tmesipterisoblanceolata）看起来并不起眼，但它在吉尼斯世界纪录大全中却一骑绝尘波尔-费尔南德斯因此，这种不起眼的蕨类植物夺得了三项吉尼斯世界纪录头衔：最大的基因组、最大的植物基因组和最大的蕨类植物基因组。它从另一种植物--巴黎蕨（Parisjaponica）--手中夺走了桂冠。这才是真正的"TARDIS"（塔迪斯）风格，光看外表，你根本不知道这株蕨类植物的内部有多大。无论从哪个角度看，它都是一种非常不起眼的植物，长达30厘米（12英寸），看起来就像你在森林里散步时看都不会看一眼的东西。但此前曾发现该家族的其他成员也含有大型基因组，因此伦敦皇家植物园、邱园和西班牙巴塞罗那植物研究所（IBB-CSIC）的科学家们开始对忘忧草进行研究。他们来到西南太平洋的新喀里多尼亚岛，采集这种植物的样本。研究小组通过分离成千上万个细胞的细胞核，用一种能与细胞核中DNA结合的染料对其进行染色，从而对基因组进行了分析。通过测量有多少染料与细胞核中的DNA结合，可以估算出基因组的大小，从而揭示了新的世界纪录。该研究小组说，耐人寻味的是，基因组并不一定越大越好。基因组大的植物往往生长缓慢，需要更多养分，光合作用效率较低。因此，人们认为T.oblanceolata已经达到了基因组大小的上限。这项研究发表在《iScience》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433391.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433391.htm

研究人员成功测序蒙特莫朗西酸樱桃基因组

研究人员成功测序蒙特莫朗西酸樱桃基因组他们首先将开花迟缓的酸樱桃树的DNA序列与它们的亲戚桃子的基因组序列进行比较。然而，当这两个物种之间的遗传差异大大掩盖了它们的相似性时，他们感到非常吃惊。因此，研究小组接受了挑战，创建了第一个有注释的Montmorency酸樱桃基因组，并确定了编码每个基因的DNA片段。"我天真地以为这将是一项简单的工作；我们只需对一些早开和晚开的樱桃树进行测序，并将序列与桃子基因组进行比对，在短短几周内就能得到答案，"MSU农业和自然资源学院的助理教授CourtneyHollender说。"事实证明我错得不能再错了。"基因组包含一个生物体发展的所有基因和遗传指令。研究人员在种植一棵将在较晚季节开花的樱花树时，对它进行测序为他们提供了一张地图。对于Hollender的博士生CharityGoeckeritz来说，一次挫折的练习激起了她的好奇心。Goeckeritz说："我试图将酸樱桃的DNA序列与桃子的基因组进行比对，但它们并没有很好地比对。我向所有人抱怨，最后，我的一个朋友建议我们只对酸樱桃基因组进行测序。多亏了MSU的农业生物研究项目GREEEN（即产生研究和推广以满足经济和环境需求）的资金，他们才得以做到这一点。"Hollender和Goeckeritz与MSU名誉教授、全国唯一的酸樱桃培育者AmyIezzoni，Iezzoni的博士生KathleenRhoades，园艺系和MSU植物复原力研究所的助理教授BobVanBuren，MSU基因组学核心主任KevinChilds，以及MSU园艺系副教授PatrickEdger合作。他们一起发现，Montmorency酸樱桃的基因组比他们最初想象的要复杂。这些复杂性来自于酸樱桃的亲本植物染色体。酸樱桃是异源四倍体，意味着它们不是像人类那样有两套染色体，而是有四套来自至少两个不同物种的染色体。Goeckeritz说："酸樱桃不仅每条染色体都有四个副本，而且它还是两个不同物种之间自然杂交的产物：地樱桃，Prunusfruticosa，和甜樱桃，Prunusavium，这可能发生在近200万年前。"Goeckeritz正在利用基因组研究开花时间，而为该项目进行RNA测序或基因表达分析的Rhoades正在努力确定与特定水果性状有关的基因，如颜色和硬度。拥有Montmorency酸樱桃的基因组序列为未来大量的研究提供了可能性，通过种植更多能够抵御春季不同天气并生产更多樱桃的树木，最终将使行业和消费者受益。"在这个基因组之前，有一些关于酸樱桃的序列，但它不是一个完整的画面，我只是想拥有用于研究和育种的基因组，"霍兰德说。"现在我们有了一个完整的画面，这项研究将对全世界所有未来的酸樱桃研究和育种工作产生重大影响。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361041.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361041.htm

科学家完成阿拉比卡基因组测序 为开发适应气候的咖啡打开大门

科学家完成阿拉比卡基因组测序为开发适应气候的咖啡打开大门参考基因组对于开发更能适应气候变化和抗病的品种至关重要。通过对阿拉比卡咖啡的参考基因组进行前所未有的测序，一个科学家联盟得以筛选出可能对咖啡抵抗锈病和其他疾病负有责任的基因（候选基因）。同时，他们还确定了与阿拉比卡咖啡香味有关的一些基因的表达。这项研究可为开发更适应气候变化的品种提供指导。图片来源：GianBarros"有了基因组知识，我们就有可能获得以下两个方向的信息：通过指导杂交来培育品种，换句话说，为我们今后培育新品种的杂交提供参考；"DouglasDomingues是巴西圣保罗大学路易斯-德凯罗斯农学院植物基因组学和转录组学小组的研究员，也是这篇论文（他当时还在圣保罗州立大学里奥克拉罗分校工作）的作者之一。据他说，对基因组进行测序是一场竞赛。"测序的价格下降了很多，而咖啡是少数几种还没有进行参考基因组测序的商品之一。其他小组也在尝试，在我们之前就有一篇论文发表了。但他们大多采用的是标准策略：选择一种有趣的植物进行栽培，然后对其基因组进行测序。"Domingues所在的小组对一种植物进行了测序，这种植物从农艺学的角度来看并不有趣，但从遗传学的角度来看却大有可为。"我们参考基因组的优势在于它来自'二倍体'个体。这项工作的协调人、雀巢食品安全与分析科学研究所基因组学高级专家PatrickDescombes解释说。他解释说，阿拉比卡咖啡是一种四倍体：它有两个基因组，因为它是由另外两个物种融合而成的。"与常见的四倍体品种相比，通过对阿拉比卡咖啡的二倍体进行测序，科学家们可以获得更清晰、更简化的基因组视图。这样就能更精确地识别相似基因之间的变异，促进分子信息在改良研究中的应用。在这项研究中，研究小组能够更准确地确定这种融合发生的时间：不超过60万年前，C.canephora和C.eugenioides融合形成这种四倍体杂交种，并继续其进化之路。"我们利用阿拉比卡、罗布斯塔和尤金尼欧亚种的DNA信息得出了这一结论：我们能够做出更准确的推断，因为以前这一区间的年代在5万年到100万年之间。"Domingues报告说："我们将这一时间窗口缩短为35万年至60万年。"这篇文章最近发表在《自然-遗传学》（NatureGenetics）杂志上，是包括巴西在内的十多个国家的科学家联合攻关的成果，这些科学家与一个以上的机构合作。就多明戈斯而言，他的参与得到了巴西国家科学基金会（FAPESP）的部分资助，该基金会通过青年研究员项目和博士后奖学金授予了苏珊娜-蒂米-伊万本-铃木（SuzanaTiemiIvamoto-Suzuki），苏珊娜-蒂米-伊万本-铃木也是文章的作者之一。野生与栽培咖啡的基因多样性"我们利用参考序列来了解非洲原产地野生阿拉比卡咖啡的多样性，并将其与当今种植的阿拉比卡咖啡进行比较，"ESALQ-USP的科学家解释说，研究小组对种植在世界各地的阿拉比卡咖啡品种以及在埃塞俄比亚森林中采集的野生标本进行了重新测序，并设法了解了野生咖啡与种植咖啡之间的差异。为了从基因组学的角度了解阿拉比卡的进化史，该研究小组对46个样本进行了测序，其中包括3个罗布斯塔样本、2个尤金尼欧样本和41个阿拉比卡样本。后者包括一个18世纪的模式标本（分类群作者在描述该分类群时指定的实物标本，作为该分类群的基础材料）、12个具有不同育种历史的栽培品种、帝汶杂交种（阿拉比卡与抗虫害的C.canephora品种自发杂交）及其与阿拉比卡的5次回交，以及从埃塞俄比亚大裂谷东西两侧采集的17个野生样本和3个野生/栽培样本。"我们使用了最新的基因组技术，即来自高保真PacBio系统（用于基因测序）的长读数和来自Illumina的短读数（用于分析遗传变异和生物功能的集成系统）的近距离连接，来生成染色体组装。这种组合产生了最高质量和完整性的染色体级组装，"Descombes说。寻求抗病能力据ESALQ-USP教授介绍，在栽培品种中，对育种非常重要的是引入抗咖啡叶锈病的基因。20世纪30年代，巴西在这方面发挥了重要作用。IAC（坎皮纳斯农艺研究所，也位于圣保罗州）是研究和育种的先驱中心。坎皮纳斯农艺研究所的研究人员向我们提供了该机构早在20世纪30年代就开始实施育种计划的植物。以病害为导向的育种工作出现在20世纪60至70年代，主要工作是将一种抗锈病的阿拉比卡植物（即所谓的帝汶杂交种）与生长在不同国家的植物进行杂交，从而培育出抗锈病的新品种。但当时还不知道是哪些基因产生了抗性。帝汶杂交种于20世纪20年代在帝汶岛的田间被发现，具有天然抗锈病和其他病害的能力。除锈病外，咖啡浆果病、咖啡浆果螟和咖啡二化螟是影响世界许多地区生产的另外三种主要害虫。气候变化也是控制病虫害的一个关键问题，因为气候变化会使病虫害蔓延到新的地区。雀巢农业科学研究所植物遗传学和化学组经理莫德-勒佩利（MaudLepelley）透露说："不同地区之间的生咖啡豆贸易也是导致某些病虫害向新地区传播的另一个因素。"在现已发表的论文中，研究小组设法找到了文献中已经与抗病性相关的基因集，这些基因只存在于改良后的品种中。"帝汶杂交种以某种方式获得了这些抗病基因，现在我们知道是哪些基因了。它们有几十种，但我们已经缩小了搜索范围。阿拉比卡咖啡有69000个基因，而我们已经缩小到了不到30个。"多明戈斯指出："能够确定这些以前未知的候选抗性基因，是我们研究中前所未有的成就。"但这项工作远未结束，因为这些基因还有待测试。还需要进行更多的研究，以确定并培育出能够抵抗这些病虫害和其他咖啡病虫害的品种。利用分子遗传学，该研究小组还能够进行三重分离，表明埃塞俄比亚野生植物的遗传多样性不同于今天种植的咖啡，这可能是由于瓶颈效应和驯化造成的，因为在驯化过程中很少有植物被选中。科学家指出："我们在此表明，由于驯化前的多重瓶颈效应，野生标本的遗传多样性已经很低，而被人类选择用于种植的基因型，包括古老的埃塞俄比亚本地品种和较新的品种，已经在一定程度上混合了不同的品系。"基因表达与咖啡香气与此同时，多明戈斯小组还观察到了一些与咖啡品质，尤其是香味有关的基因表达事件。他们研究了萜烯合成酶（在植物中与抵御昆虫有关），以及一个与咖啡中脂质化合物有关的基因，该基因编码脂肪酸去饱和酶。"我们在一个亚洲阿拉比卡品种中观察到，与香气和风味相关的基因在果实中由C.eugenioides亚基因组表达的多于另一个亲本。换句话说，其中一个基因组对饮料感官特性的贡献大于另一个基因组。"Domingues说："我们现在想知道的是：这是否适用于我们测序的所有品种，包括改良前和改良后的品种？"探索阿拉比卡咖啡中的基因相互作用这项研究揭示了C.canephora和C.eugenoides基因之间的相互作用如何与阿拉比卡咖啡的香味等特征相关联。阐明基因之间的相互作用有助于增进我们对阿拉比卡咖啡重要特征的遗传机制的了解，而这是开发新品种的基本前提，可以保证未来咖啡产品所需的咖啡豆的生产。这项工作的衍生项目已经在进行中。"我刚刚与法国研究人员合作启动了另一个项目，这也是第一项工作的衍生项目。我们现在要分析非栽培咖啡物种。我们希望了解非咖啡物种的基因组，这些物种所包含的特征与气候变化情景相关。我们的重点是对气候适应能力较强的物种进行测序。我们想知道它们有哪些基...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429811.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429811.htm

古代DNA揭示了“西方文明摇篮”的全面基因组历史

古代DNA揭示了“西方文明摇篮”的全面基因组历史IosifLazaridis、DavidReich及其同事在三项新的科学研究中展示了所谓“南弧(SouthernArc)”的全面基因组历史，该地区横跨东南欧和西亚，长期以来被认为是西方文明的摇篮。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1320637.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1320637.htm

人类基因组中的古代病毒DNA与主要精神疾病有关

人类基因组中的古代病毒DNA与主要精神疾病有关大约8%的人类基因组是由人类内源性逆转录病毒(HERVs)序列组成的，它是几十万年前发生的古代病毒感染的产物。直到最近，人们还认为这些“化石病毒”只是垃圾DNA，在体内没有重要功能。然而，由于基因组学研究的进步，科学家们现在已经发现了这些化石病毒在我们DNA中的位置，使我们能够更好地了解它们何时表达以及它们可能具有的功能。这项新研究建立在这些进展的基础上，首次表明人类大脑中表达的一组特定的herv会导致精神疾病的易感性，这标志着在理解导致这些疾病的复杂遗传成分方面又向前迈进了一步。蒂莫西・鲍威尔博士是这项研究的资深作者之一，也是伦敦国王学院精神病学、心理学和神经科学研究所(IoPPN)的高级讲师，他说:“这项研究使用了一种新颖而有力的方法来评估精神疾病的遗传易感性如何影响现代人类基因组中古代病毒序列的表达。”我们的研究结果表明，这些病毒序列可能在人脑中发挥的作用比最初认为的更重要，特定的HERV表达谱与某些精神疾病的易感性增加有关。”该研究分析了涉及数万人的大型遗传研究数据，包括有和没有精神健康状况的人，以及来自800个人的尸检脑样本的信息，以探索与精神疾病相关的DNA变异如何影响herv的表达。尽管大多数与精神病诊断相关的遗传风险变异影响了具有众所周知的生物学功能的基因，但研究人员发现，一些遗传风险变异优先影响了herv的表达。研究人员报告了与精神疾病相关的五种强大的HERV表达特征，包括两种与精神分裂症风险相关的HERV，一种与双相情感障碍和精神分裂症风险相关，一种与抑郁症风险相关。第一作者、伦敦国王学院IoPPN研究员罗德里戈・杜阿尔特博士说:“我们知道精神疾病有很大的遗传成分，基因组的许多部分都在逐渐影响易感性。在我们的研究中，我们能够研究与herv相关的基因组部分，从而鉴定出与精神疾病相关的五个序列。虽然目前还不清楚这些herv是如何影响脑细胞从而导致风险增加的，但我们的研究结果表明，它们的表达调节对大脑功能很重要。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432213.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432213.htm