จีโนมทั้งหมดของแมงมุมกำมะหยี่สังคมแอฟริกัน
Stegodyphus mimosarumและจีโนมสล็อตเว็บตรงร่างของทารันทูล่าเข่าขาวของบราซิลAcanthoscurria geniculataได้รับการรายงาน เมื่อวัน ที่6 พฤษภาคมในNature Communications จีโนมของแมงมุมกำมะหยี่มีเบสคู่ประมาณ 2.5 พันล้านคู่ และจีโนมของทารันทูล่ามีเบสคู่ประมาณ 6.5 พันล้านคู่ การวิเคราะห์รหัสพันธุกรรมของแมงมุมระบุโปรตีนใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการทำไหมและในการผลิตและการเปิดสารพิษในพิษ
ขั้นแรก นักวิทยาศาสตร์จะทำการสับด้ายของจีโนมเป็นชิ้นเล็กๆ ภายในนิวเคลียส จากนั้นจึงกาวกระดาษพันธุศาสตร์นี้กลับรวมเข้ากับโปรตีน โปรตีนเพียงแค่ทุบชิ้นส่วนดีเอ็นเอสองชิ้นที่วางเคียงข้างกัน ไม่ว่าชิ้นส่วนนั้นจะอยู่ใกล้กันในลำดับจริงหรือไม่ก็ตาม เธรดของจีโนมมักจะได้รับการแก้ไขกลับเข้าสู่ลำดับเดิม แต่ถ้าสายพันธุศาสตร์สองแถบที่อยู่ห่างไกลกันโดยวนซ้ำ ชิ้นส่วนเหล่านี้อาจจบลงติดกัน ซึ่งเป็นภาพสะท้อนของความใกล้ชิดสามมิติของพวกมัน
ใน Hi-C นักวิทยาศาสตร์ทำเครื่องหมายชิ้นจีโนมที่จับคู่ใหม่แล้วนับจำนวนครั้งที่แนบส่วนของจีโนมที่แตกต่างกัน เมื่อพบว่าดีเอ็นเอสองส่วนที่อยู่ไกลกันมักจะติดกัน แสดงว่ามีลูปอยู่
ในการศึกษาปี 2014 ของพวกเขา Aiden และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้ Hi-C เพื่อสร้างแผนที่เชิงพื้นที่โดยละเอียดของจีโนมเต็มรูปแบบในเซลล์ต่างๆ ของมนุษย์ รวมถึงเซลล์ปอด เต้านม และผิวหนัง ตลอดจนเซลล์มะเร็งสามประเภท การสำรวจได้ค้นพบจีโนมพันรอบที่มีขนาดต่างกัน ส่วนใหญ่ถูกยึดโดยโปรตีนที่เรียกว่า CTCF และโคเฮซิน โปรตีนเหล่านี้ยึดติดกับชุดตัวอักษร DNA ที่เฉพาะเจาะจงซึ่งจัดเรียงเหมือนตัวคั่นรอบจีโนมที่แทรกแซง “กลไกทั้งหมดที่เป็นรากฐานของสิ่งนี้ซับซ้อนเกินความคาดหมายของทุกคน” ไอเดนกล่าว
แต่การถ่ายภาพแบบ Hi-C เป็นเพียงเครื่องมือหนึ่งสำหรับการสำรวจภูมิทัศน์ของจีโนม “การเปรียบเทียบคือการใช้ชีวิตโดยมีที่อุดหูและที่อุดหูและไม่เคยแตะต้องอะไรเลย” เขากล่าว “คุณไม่เคยต้องการที่จะพึ่งพาความรู้สึกเดียว สัมผัสเดียวสามารถหลอกคุณได้”
สิ่งมีชีวิตที่มีตัวอักษร DNA เทียมเปิดตัวแล้ว
รหัสพันธุกรรมของแบคทีเรียที่ทำในห้องปฏิบัติการประกอบด้วย A, C, G, T และโมเลกุลสังเคราะห์สองชนิด นักชีววิทยาสังเคราะห์ได้สร้างสิ่งมีชีวิตตัวแรกด้วยรหัสพันธุกรรมที่มีฐาน DNA เทียมสองฐาน นอกเหนือจากตัวอักษรสี่ตัวมาตรฐาน: A, C, G และ T
ตัวอักษรคือหน่วยย่อยของ DNA หรือนิวคลีโอไทด์สี่ยูนิตซึ่งเชื่อมโยงกันเพื่อสร้างสตริงของรหัสพันธุกรรม ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ นิวคลีโอไทด์จะจับคู่กัน (ของ A กับ T และ C กับ G) ทำให้เกิดขั้นบันไดของดีเอ็นเอบิดเบี้ยว
Floyd Romesberg จากสถาบันวิจัย Scripps ในเมือง La Jolla รัฐแคลิฟอร์เนียและเพื่อนร่วมงานได้ขยายภาษาทางพันธุกรรมโดยใช้นิวคลีโอไทด์สังเคราะห์ที่เรียกว่า d5SICS และ dNaM ซึ่งรวมกันเป็นขั้นใหม่ของ DNA
นักวิจัยได้ออกแบบ DNA ในแบคทีเรีย Escherichia coliเพื่อให้มีเบสที่ผิดธรรมชาติและประมวลผลเหมือน DNA ปกติ พวกเขายังติดตั้งแบคทีเรียด้วยเครื่องจักรระดับโมเลกุลจากสาหร่ายเพื่อนำเข้าเสบียงนิวคลีโอไทด์จากต่างประเทศสำหรับการคัดลอกและซ่อมแซมดีเอ็นเอ ผลลัพธ์ของพวกเขาปรากฏ 7 พฤษภาคมในธรรมชาติ
ผู้เขียนกล่าวว่าคำศัพท์ทางพันธุกรรมที่ขยายออกไปมีศักยภาพในวงกว้าง รวมถึงการสร้างวัสดุนาโนและโปรตีนที่มี DNA เป็นหลักซึ่งมีความสามารถแปลกใหม่
Indika Rajapakse นักชีววิทยาด้านการคำนวณจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนในแอนอาร์เบอร์กล่าวว่าเทคนิคการทำแผนที่ที่วิเคราะห์ความใกล้ชิดควรจับคู่กับการวัดด้วยภาพเพื่อพูดอะไรบางอย่างเกี่ยวกับเรขาคณิตของจีโนม ตัวอย่างเช่น Rajapakse และเพื่อนร่วมงานของเขาพยายามวาดภาพจีโนมที่แม่นยำเชิงพื้นที่โดยจับคู่ Hi-C กับเทคนิคที่ชื่อเล่นว่า 3D-FISH ซึ่งติดฉลาก DNA ในสามมิติด้วยแท็กเคมีเรืองแสง
แม้ว่าข้อมูลโครงสร้างอาจบ่งชี้ว่าส่วนใดของนิวคลีโอมมีปฏิสัมพันธ์กัน แม้แต่แผนที่ที่คมชัดที่สุดก็ไม่อาจกล่าวได้ว่าปฏิกิริยาดังกล่าวมีความหมายต่อเซลล์อย่างไร หรือปฏิสัมพันธ์เหล่านั้นเปลี่ยนไปอย่างไร นักวิทยาศาสตร์ต้องการทำความเข้าใจว่าโครงสร้างของจีโนมเชื่อมโยงกับกิจกรรมทางพันธุกรรมที่สร้างและควบคุมสิ่งมีชีวิตอย่างไร และความเข้าใจนี้จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์ในมิติที่สี่
กาลเวลานิวเคลียสมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา “เวลาหมายความว่าสิ่งเร้ากำลังเกิดขึ้น” ไอเดนกล่าว เซลล์อาจเปลี่ยนแปลงกิจกรรมเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง หรือในขณะที่มนุษย์ออกไปวิ่งหรือเข้านอน
ในการสำรวจความเชื่อมโยงระหว่างสถาปัตยกรรมของนิวคลีโอมกับการกระทำที่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา Rajapakse และเพื่อนร่วมงานของเขาได้สร้างการแสดงตัวเลขของความสัมพันธ์ระหว่างรูปร่างและหน้าที่ในจีโนมมนุษย์ในช่วงเวลา 56 ชั่วโมง ทีมงานได้จับคู่การวิเคราะห์โครงสร้างกับเทคนิคที่วัดว่าคำสั่งดีเอ็นเอใดที่กำลังอ่านและปฏิบัติตามในเวลาใดก็ตามสล็อตเว็บตรง
