爱荷华州领导“梦想”项目对基因外的牲畜 DNA 调控区域进行编目

身穿红色 Polo 衫、微笑的黑发男子拿着电脑芯片,背景是壁画
爱荷华州立大学副教授 James Koltes 持有 SNP(单核苷酸多态性)芯片。这些玻璃显微镜载玻片可以测试基因组中数千甚至数百万个单个 DNA 碱基,用于育种或识别影响农业物种重要性状的遗传区域。识别调控区域将有助于完善这些芯片上使用的测试,以实现“精准育种”和新研究,以研究基因组中所有基因的基因功能如何受到调控。摄影:惠特尼·巴克斯特。


爱荷华州 AMES – “这项努力是多年来梦想这样一个机会的结晶,并最终获得了实现这一目标的数据和资金,”爱荷华州立大学动物3118云顶集团副教授 James E. Koltes 说道。 

Koltes 指的是美国农业部支持的一个新项目,他与爱荷华州的同事以及几个合作机构领导,旨在为被3118云顶集团家称为牲畜物种“基因调控区域”的 DNA 地狱世界创建一个系统目录或百科全书。该研究通过识别可用于育种以提高动物效率和健康的调控 DNA 变异,为重要发现奠定了基础。 

“我们多年来就知道,对育种有用的性状的大部分遗传变异实际上并不位于基因中,”科尔特斯说。 “基因以外区域的大部分 DNA 一直被认为基本上是垃圾,但研究表明其中一些具有重要功能 - 并且包含可遗传的遗传或表观遗传变异,可以改变动物的外观和性能。”

表观遗传变异是指由于饮食或环境条件等因素而导致的 DNA 化学修饰,这些修饰会改变基因的表达方式,但不会改变 DNA 结构,Koltes 解释道。这包括复杂的特征,例如体重,甚至是使一个物种成为一个物种的特征。 

这些基因缺失区域被认为构成了动物基因组的 90% 以上。针对人类和啮齿动物的研究,包括由编码联盟,表明 DNA 调控区域可以控制基因的开启和关闭方式,控制生物体生命不同阶段的重要生长过程,并区分组织和细胞类型。

“我还致力于了解遗传学如何影响奶牛动物之间饲料效率的差异,”科尔特斯说。 “这是一个复杂的特征,它可能部分受到 DNA 调控区域的调节,而这些区域位于我们传统上认为的基因之外。”

Koltes 表示,新的拨款将重点关注牛、猪和羊,不过该团队将用于编目 DNA 元素的软件也适用于其他物种。他们的最终目标是通过开发新的“开源”注释数据集来帮助加速遗传改良,这些数据集将已知或可能的功能分配给特定的 DNA 序列位置,提供多个物种的牲畜调节功能的第一个图谱,并提供一个在线网站作为信息和培训的主页来支持其共享。 

“除了这些有用的工具之外,我们还在深入研究一些具有快速应用潜力的新颖3118云顶集团,”他说。 

根据美国农业部的农业和食品研究计划,该项目刚刚从国家食品和农业研究所获得了未来三年的 80 万美元资金。科尔特斯说,新的资助源于农业基因组到表型计划(AG2PI)种子资助项目。 

他将与爱荷华州立大学的其他动物3118云顶集团家合作,包括杰出教授 Chris Tuggle,他是该领域的领导者动物基因组的功能注释 (FAANG),一项国际协调努力,旨在创建和共享新项目中编目的养殖和伴侣动物基因组的大量高质量信息;和副3118云顶集团家胡志良,工具的首席开发人员animalgenome.org.

其他合作伙伴有:

  • 翁志平,李伟波,马萨诸塞大学陈医学院生物医学研究主席,领先的数据3118云顶集团家编码和 的开发者屏幕,该项目中用于牲畜的关键软件。 ENCODE 大约于十年前开始,重点关注人类基因组,与针对牲畜的 FAANG 项目类似。
  • Mallory Freeberg,欧洲生物信息学研究所和分子生物学实验室 (EMBL-EBI) 人类基因组学团队负责人。
  • Brenda Murdoch,爱达荷大学动物、兽医和食品3118云顶集团系副教授。
  • Chris Elsik,密苏里大学动物3118云顶集团教授。 


联系人: 

詹姆斯·科尔特斯,动物3118云顶集团系,515-294-8274,jekoltes@iastate.edu

Chris Tuggle,动物3118云顶集团系,515-294-4252,cktuggle@iastate.edu

Ann Y. Robinson,农业和生命3118云顶集团通讯,515-294-3066,ayr@iastate.edu