Proyek Genom Manusia: Fitur Diam dan Tujuan Proyek Genom Manusia

Baca artikel ini untuk mempelajari tentang fitur diam, tujuan, aplikasi, dan tantangan masa depan proyek genom manusia!

Setiap individu memiliki identitas yang disebabkan oleh susunan genetik seseorang. Tidak ada dua individu yang serupa (kecuali kembar monozigot) karena mereka berbeda susunan genetiknya.

Sumber Gambar : img.mit.edu/newsoffice/images/article_images/original/20130103132743-0.jpg

Perbedaan ­susunan genetik disebabkan oleh perbedaan urutan nukleotida DNA mereka. Oleh karena itu, selalu menjadi ambisi para ilmuwan untuk memetakan genom manusia. Kemajuan dalam teknik rekayasa genetika memungkinkan untuk mengisolasi dan mengklon potongan DNA dan menentukan urutan nukleotida dari fragmen tersebut.

Oleh karena itu, pada tahun 1990, Departemen Energi AS dan Institut Kesehatan Nasional memulai dan mengkoordinasikan proyek pengurutan genom manusia yang disebut HGP atau Proyek Genom Manusia. Welcome Trust (UK) bergabung dengan proyek ini sebagai mitra utama. Kemudian Jepang, Perancis, Jerman, Cina dan beberapa negara lain juga bergabung.

HGP adalah proyek besar yang melibatkan banyak uang, teknik tercanggih, banyak komputer, dan ilmuwan sedang bekerja. Besarnya proyek dapat dibayangkan bahwa jika biaya pengurutan bp adalah 3 dolar, pengurutan Зх 10 ⁹ bp akan menelan biaya satu miliar dolar. Jika data akan disimpan dalam buku, dengan setiap buku memiliki 1000 halaman dan setiap halaman dengan 1000 huruf, maka diperlukan sekitar 3300 buku. Di sini basis data bioinformatika dan perangkat komputasi berkecepatan tinggi lainnya telah membantu dalam analisis, penyimpanan, dan pengambilan informasi ­.

Sasaran:

HGP telah menetapkan tujuan berikut.

1. Tentukan urutan dan jumlah semua pasangan basa dalam genom manusia.
2. Identifikasi semua gen yang ada dalam genom manusia.
3. Tentukan fungsi semua gen.
4. Identifikasi berbagai gen penyebab kelainan genetik.
5. Tentukan kecenderungan genetik dan kekebalan terhadap berbagai gangguan.
6. Menyimpan informasi dalam basis data.
7. Meningkatkan alat untuk analisis data.
8. Mengetahui kemungkinan alih teknologi yang dikembangkan selama HGP ke industri.
9. Proyek dapat menimbulkan banyak masalah etika, hukum dan sosial (ELSI) yang harus ditangani dan diselesaikan.

Proyek ini dijadwalkan selesai untuk diurutkan pada tahun 2003. Pada tanggal 12 Februari 2001, pengumuman resmi tentang penyelesaian proyek dibuat. Namun, pengumuman ­pengurutan kromosom individu datang pada Mei 2006 dengan selesainya penugasan urutan nukleotida ke kromosom I.

Metodologi:

Ada dua jenis pendekatan untuk menganalisis genom,

(i) Identifikasi semua gen yang diekspresikan sebagai RNA – tag urutan yang diekspresikan atau EST

(ii) Mengurutkan seluruh genom (baik daerah pengkodean maupun bukan pengkodean) dan kemudian menugaskan daerah yang berbeda dengan anotasi urutan fungsi.

HGP mengikuti metodologi kedua yang melibatkan langkah-langkah berikut.

(i) Seluruh DNA sel diisolasi dan dipecah secara acak menjadi fragmen-fragmen,

(ii) Mereka dimasukkan ke dalam vektor khusus seperti ВРС (kromosom buatan bakteri) dan YAC (kromosom buatan ragi),

(iii) Fragmen dikloning pada inang yang sesuai seperti bakteri dan ragi. PCR (polymerase chain reaction) juga dapat digunakan untuk mengkloning atau membuat salinan fragmen DNA,

(iv) Fragmen-fragmen tersebut diurutkan sebagai urutan DNA beranotasi (cabang dari metodologi yang dikembangkan oleh peraih Nobel ganda, Frederick Sanger),

(v) Urutan-urutan tersebut kemudian disusun berdasarkan beberapa daerah yang tumpang tindih. Itu mengharuskan pembuatan fragmen yang tumpang tindih untuk pengurutan,

(vi) Program berbasis komputer digunakan untuk menyelaraskan ­urutan.

(vii) Sekuens kemudian dianotasi dan ditugaskan ke kromosom yang berbeda ­. Semua kromosom manusia telah diurutkan, 22 autosom, X dan Y. Kromosom I terakhir diurutkan pada Mei 2006. (viii) Dengan bantuan polimorfisme pada mikrosatelit dan situs pengenalan endonuklease restriksi, peta genetik dan fisik dari genom juga telah disiapkan.

Fitur yang menonjol dari Genom Manusia:

1. Genom manusia memiliki 3,1647 miliar ­pasangan basa nukleotida singa.
2. Ukuran gen rata-rata adalah 3000 pasangan basa. Gen terbesar adalah Duchenne Muscular Dystrophy pada kromosom X. Ini memiliki 2,4 juta (2400 kilo) pasangan basa. Gen B-globin dan insulin kurang dari 10 kilobase.
3. Genom manusia terdiri dari sekitar 30.000 gen. Sebelumnya diperkirakan mengandung 80.000 hingga 100.000 gen. Jumlah gen manusia hampir sama dengan tikus. Sembilan persepuluh gen identik dengan tikus. Kami memiliki lebih dari dua kali lebih banyak gen yang berbuah (Drosophila melanogaster) dan gen enam kali lebih banyak daripada di bakteri Escherichia coli.

Ukuran genom atau jumlah gen tidak ada hubungannya dengan kerumitan organisasi tubuh, misalnya, Lily memiliki DNA 18 kali lebih banyak daripada genom manusia, namun menghasilkan lebih sedikit protein daripada kita karena DNA-nya memiliki lebih banyak intron dan lebih sedikit ekson.

4. Kromosom I memiliki 2968 gen sedangkan kromosom Y memiliki 231 gen. Mereka adalah gen maksimum dan minimum untuk kromosom manusia.
5. Fungsi lebih dari 50% gen yang ditemukan tidak diketahui.
6. Kurang dari 2% genom mewakili gen struktural yang mengkode protein.
7. 99,9% basa nukleotida sama persis pada semua manusia.
8. Hanya 0,1% genom manusia dengan sekitar 3,2 juta nukleotida mewakili variabilitas yang diamati pada manusia.
9. Di sekitar 1,4 juta lokasi terjadi perbedaan nukleotida tunggal yang disebut SNP (snips) atau polimorfisme nukleotida tunggal. Mereka memiliki potensi untuk membantu menemukan ­lokasi kromosom untuk urutan terkait penyakit dan menelusuri sejarah manusia.
10. Urutan berulang atau berulang membentuk sebagian besar genom manusia. Ada sekitar 30.000 lokus minisatelit, masing-masing memiliki 11 -60 bp yang diulang secara bersamaan hingga ribuan kali. Ini adalah sekitar 200.000 mikrosatelit, masing-masing dengan hingga 10 bp diulang 10-100 kali.
11. Urutan berulang adalah urutan nukleotida yang berulang berkali-kali, ada yang ­ratusan sampai ribuan kali. Mereka tidak memiliki fungsi pengkodean langsung tetapi memberikan informasi mengenai struktur kromosom, dinamika dan evolusi.
12. Kira-kira 1 juta kopi dari sekuens pendek 5-8 pasangan basa berulang yang berkelompok ­di sekitar sentromer dan di dekat ujung kromosom. Mereka mewakili DNA sampah.

Aplikasi dan Tantangan Masa Depan:

1. Gangguan:

Lebih dari 1200 gen bertanggung jawab atas penyakit kardiovaskular pada manusia ­, penyakit endokrin (seperti diabetes), gangguan neurologis (seperti penyakit Alzheimer), kanker, dan banyak lagi.

2. Kanker:

Upaya sedang dilakukan untuk menentukan gen yang akan mengubah sel kanker menjadi normal.

3. Perawatan Kesehatan:

Ini akan menunjukkan prospek untuk hidup lebih sehat, obat perancang, ­diet yang dimodifikasi secara genetik dan akhirnya identitas genetik kita.

4. Interaksi:

Dimungkinkan untuk mempelajari bagaimana berbagai gen dan protein bekerja bersama dalam jaringan yang saling berhubungan.

5. Studi Jaringan.

Semua gen atau transkrip dalam jaringan, organ, atau tumor tertentu dapat dianalisis untuk mengetahui penyebab efek yang dihasilkan di dalamnya.

6. Organisme Bukan Manusia:

Informasi tentang kemampuan alami ­organisme bukan manusia dapat digunakan untuk menghadapi tantangan di bidang perawatan kesehatan, pertanian, produksi energi, dan perbaikan lingkungan. Untuk ini sejumlah organisme model telah diurutkan, misalnya, bakteri, ragi Coenorhabditis elegans (nematoda non-patogen yang hidup bebas), Drosophila (berbuah), Beras, Arabidopsis dll.