منشاء تغییرات ژنتیکی با رویکرد های محاسباتی

انتقال دقیق اطلاعات ژنتیکی از نسلی به نسل دیگر برای زندگی ضروری است. در بیشتر مواقع ، این فرایند با دقت قابل توجهی پیش می رود ، اما هنگامی که به اشتباه پیش می رود ، جهش هایی ایجاد می شود که برخی از آنها مفید هستند ، برخی از آنها بی اهمیت هستند و برخی از آنها باعث اختلال و بیماری می شوند.

با این حال ، دقیقاً مشخص نیست که جهش های ژنتیکی وراثتی در انسان چگونه بوجود می آیند و تا حد زیادی ناشناخته مانده است. در حال حاضر ، یک مطالعه جدید به سرپرستی محققان دانشکده پزشکی هاروارد و بیمارستان بریگهام، نه فرآیند را مشخص کرده است که اغلب جهش های ژنتیکی انسان از آنها ایجاد می شود. این اثر ، که در 12 آگوست در Science منتشر شد ، بر اساس تجزیه و تحلیل 400 میلیون گونه نادر  DNA است و یکی از جامع ترین تلاش های محاسباتی برای کشف تغییرات ژنومی ارثی است.

Shamil Sunyaev ، استاد انفورماتیک زیست پزشکی ، سرپرست این تحقیق گفت: جهش های ژنتیکی بخشی نادر و در عین حال اجتناب ناپذیر و در واقع حتی ضروری هستند، که بخشی از توسعه و تکثیر گونه های انسانی هستند آنها تنوع ژنتیکی ایجاد می کنند ، تکامل را افزایش می دهند و گاها باعث بیماری های ژنتیکی می شوند.

Sunyaev ، افزود: “با استفاده از قدرت محاسبات و داده های بزرگ ، ما تغییرات ژنومی را تجزیه و تحلیل کردیم و مجموعه ای از فرایندهای بیولوژیکی را که عامل اکثریت قریب به اتفاق جهش های ارثی انسان هستند ، شناسایی کردیم.”

این تحقیقات مکانیسم های جدید جهش دهنده و برخی از آنها که قبلاً شناخته شده بودند را شناسایی کرد. یک مکانیسم مربوط به کپی نادرست DNA و مکانیسم دیگر مربوط به آسیب های شیمیایی بود که به DNA وارد می شد. این تجزیه و تحلیل همچنین یک ماشین آلات دخیل در تنظیم ژن انسان را به عنوان یک عامل متداول در جهش ها مشخص کرد. این ماشین به ویژه در مراحل اولیه جنینی فعال است و اکثر جهش های ایجاد شده توسط ماشین در این دوره رخ می دهد. در یک یافته شگفت انگیز ، محققان یک مکانیسم محرک جهش را شناسایی کردند که مربوط به کپی DNA و تقسیم سلولی نبود و مربوط به فرایندهایی است که مستعد ایجاد جهش هستند. این مکانیسم که قبلاً مشکوک نبود منجر به جهش در سلول های تخمک ذخیره شده در تخمدان ها می شود.

محققان اکنون در تلاش هستند تا برخی از نتایج را در مدل میزان جهش انسان در طول ژنوم وارد کنند تا بتوانند احتمال پیش بینی یک جهش خاص در یک مکان خاص در ژنوم را پیش بینی کنند. هدف کمک به تجزیه و تحلیل جهش های بیماری و کشف ژن هایی است که باعث بیماری های نادر می شوند. این مدل همچنین ممکن است به منظور برجسته سازی ژنهایی با اهمیت کلیدی برای سلامت و بقای انسان باشد.