Sekvenční analýza

Sekvence párů bází DNA

Sekvence DNA je pořadí nukleotidů v molekule DNA. Zapisuje se jako posloupnost písmen představujících primární strukturu molekuly nebo vlákna DNA. Je-li funkční, nese taková sekvence informaci pro pořadí aminokyselin v molekule bílkoviny. Možná písmena jsou A, C, G a T, která představují čtyři nukleotidové báze vlákna DNA - adenin, cytosin, guanin, tymin. Tyto sekvence jsou vytištěny vedle sebe bez mezer, jako v sekvenci AAAGTCTGAC.

Studium RNA a proteinů je složitější. Celková struktura DNA je jednoduchá a předvídatelná (dvojitá šroubovice). Studium RNA a proteinů musí zahrnovat studium jejich trojrozměrné struktury, která je různorodá a ovlivňuje jejich fungování. Do jisté míry tomu může napomoci počítač, ale musí se to v každém případě ověřit.

Informace o sekvencích jsou uchovávány v databázích. Od rozvoje rychlé produkce genových a proteinových sekvencí v 90. letech 20. století se rychlost přidávání nových sekvencí do databází neustále zvyšuje.

 

Skóre

Kompletní analýza genomu byla provedena u více než 800 druhů a kmenů. Práci provádí přístroj, sekvenátor DNA, který analyzuje světelné signály z fluorochromů připojených k nukleotidům. Tento typ práce je postupně stále levnější.

"V současné době [2009] existuje více než 90 druhů obratlovců, u nichž jsou sekvence celých genomů dokončeny, zpracovávány nebo jsou v pokročilé fázi plánování.

Hrubé součty

V prosinci 2012 byla dokončena analýza celého genomu přibližně 800 až 900 žijících druhů a kmenů. Čísla jsou přibližná a mění se.

• Zvířata: 111 druhů
• Rostliny: 53 druhů
• Houby: 81 druhů
• Protisté: 50 druhů
• Archaea: 139 druhů a kmenů
• Bakterie: ~4/500 druhů a kmenů

 

Sekvence lidské DNA

Lidský genom je uložen na 23 párech chromozomů v buněčném jádře a v malé mitochondriální DNA. O sekvencích DNA, které se nacházejí na našich chromozomech, je dnes známo již mnoho. Co DNA vlastně dělá, je nyní známo jen zčásti. Uplatňování těchto poznatků v praxi však teprve začíná.

Projekt lidského genomu (HGP) vytvořil referenční sekvenci, která se celosvětově používá v biologii a medicíně. Časopis Nature zveřejnil zprávu o projektu financovaném z veřejných zdrojů a časopis Science publikoval článek společnosti Celera. Tyto články popisovaly, jak byl návrh sekvence vytvořen, a podávaly analýzu sekvence. V letech 2003 a 2005 byly oznámeny vylepšené návrhy, které doplnily až ≈92 % sekvence.

Nejnovější projekt ENCODE zkoumá způsob řízení genů.

Forenzní práce

Pro forenzní práci, jako je identifikace zločince podle stop DNA zanechaných na místě činu nebo pro případy otcovství, není nutné mít k dispozici sekvence celého genomu. V současné době je sekvenování celého genomu stále velmi nákladné, ale naštěstí jsou k dispozici jednodušší a levnější metody.

Základní myšlenka spočívá ve sledování určitých lokusů (míst) v genomu, které jsou u různých lidí velmi variabilní. Pro shodu je zapotřebí přibližně 10 až 15 těchto lokusů, přičemž právní podrobnosti se v jednotlivých zemích liší. Shoda mezi vzorkem a podezřelou osobou zvyšuje pravděpodobnost, že tato osoba byla zdrojem vzorku. Tento důkaz by pak byl základem obžaloby pro trestný čin. Podobná analýza by ukázala, že muž je s velkou pravděpodobností otcem dítěte. Jedná se vlastně o moderní způsob, jak provést to, co se dělalo s krevními skupinami předtím, než bylo možné analyzovat podrobnosti DNA. Metody byly vyvinuty především díky práci Aleca Jeffreyse.

DNA každého člověka obsahuje dvě alely určitého genu nebo "markeru": jednu od otce a druhou od matky. "Markery" jsou geny vybrané proto, že se v populaci často vyskytuje několik různých alel. Následující tabulka pochází z komerčního pokusu o testování otcovství DNA. Ukazuje, jak se příbuznost mezi rodiči a dítětem prokazuje pomocí pěti markerů:

Marker DNA	Matka	Dítě	Údajný otec
D21S11	28, 30	28, 31	29, 31
D7S820	9, 10	10, 11	11, 12
TH01	14, 15	14, 16	15, 16
D13S317	7, 8	7, 9	8, 9
D19S433	14, 16.2	14, 15	15, 17

Výsledky ukazují, že DNA dítěte a údajného otce se shoduje v těchto pěti markerech. Kompletní výsledky testu ukázaly tuto shodu u 16 markerů mezi dítětem a testovaným mužem. Pokud by byl případ testován u soudu, forenzní vědec by podal důkaz o pravděpodobnosti získání tohoto výsledku náhodou.

Testování DNA v USA

Ve všech 50 státech USA existují státní zákony týkající se profilování DNA. Podrobné informace o zákonech o databázích v jednotlivých státech naleznete na internetových stránkách Národní konference státních zákonodárců.

 
Chemik americké celní a pohraniční ochrany čte profil DNA, aby zjistil, odkud zboží pochází.  

Starověká DNA

Z některých zdrojů byla získána starověká DNA. Rekordní doba přežití DNA vhodné pro sekvenční analýzu je 700 000 let. Kostra koně pohřbená ve věčně zmrzlé půdě poskytla kosti s částí zachovalé DNA. Sekvence byla kompletní pouze ze 70 %, ale stačila k tomu, aby vědci mohli říci: "Nevypadal by jako kůň, jak ho známe... ale očekávali bychom, že to bude kůň jednoprstý.". Pro srovnání měli vědci k dispozici sekvence DNA moderních koní, oslů a koně Przewalského.

 

Související stránky

• George Church
• Walter Gilbert
• John Sulston
• Fred Sanger
• ENCODE: kompletní analýza lidského genomu
• Lidský genom
• Kompletní genomika
• Bioinformatika