משימה 3 – ביואינפורמטיקה

זוכרים ש…

כדי להצליח במשימה זו עליכם להכיר היטב את המושגים מתחום הגנטיקה הבסיסית: DNA, אלל, גן, תאחיזה גנטית, ומתחום הגנום והביואינפורמטיקה: מאפיינים של גן, סמני שונות גנטית, מאגרי מידע.

מה נעשה במשימה זו?

במשימה הקודמת מיקמתם את הגן המבוקש באזור מסוים בגנום, על פי התאמה בין פנוטיפ מסוים ובין סמני שונות גנטית במשפחה. במשימה זו נאתר את הגן המעורב בשמיעה, במקטע כרומוזום מספר 5.

כיצד מאתרים גן בגנום?

לפניכם איור של כרומוזום מספר 5 באדם, המראה גם את מקומו של מקטע ה-DNA התחום בין הסמנים, כפי שמצאנו במבחני התאחיזה הגנטית. הקישו על כפתור "נגן" כדי לצפות באיור:

Powered by elearningfreak.com

חלופה (גרסא טקסטואלית)

באיור של מקטע ה-DNA מוקמו סמנים וגנים ונוצרה מפה. ניתן לראות כי מקטע זה מכיל גנים רבים. גודלו של המקטע הוא כ10Mb-. גודלו של הגן שאנו מחפשים יכול להגיע לכמה אלפי נוקלאוטידים.

השימוש בסמני שונות גנטית אמנם צמצם את אזור החיפושים אחר הגן, אבל 10 מיליון נוקלאוטידים כאלה מכילים עשרות גנים. חלק מהגנים במקטע ה-DNA זוהו, וידוע לאיזה חלבון הם מקודדים. בחלק מהרצפים במקטע זוהו מאפיינים של גן ולכן הם גנים, כפי הנראה, אף על פי שדבר אינו ידוע עדיין על תפקידיהם.
דמיינו לעצמכם את מפת הגנום כמפת דרכים של עיר גדולה. סמני השונות הם ציוני דרך במפה, הגנים השונים הם כתובות והגן המבוקש הוא הכתובת שאליה אתם רוצים להגיע. מפת הדרכים יכולה לכוון אתכם לשכונה הנכונה, אבל כשאתם מגיעים לשם מתברר שאין לכם שום מושג לגבי הכתובת – איזה רחוב אתם מחפשים ומהו מספר הבית שאליו אתם צריכים להגיע. כל אחד מהבתים יכול להיות הבית הנכון. מה תעשו כעת, תסתובבו בשכונה ותדפקו על כל הדלתות כדי למצוא את הבית שאתם מחפשים?

דרך אחת למצוא את הגן המבוקש

אפשר להסתובב בשכונה ולדפוק על כל הדלתות. כלומר, לסרוק את כל הגנים והרצפים החשודים כגנים במקטע ה-DNA בכרומוזום מספר 5, בניסיון לאתר את מיקומו של אותו אלל בעל רצף DNA זהה אצל כל החירשים הבוגרים במשפחה (ושונה מהאלל השני ואללים של בני משפחה בוגרים ששמיעתם תקינה). אלל כזה יאותת על כך שהגן המועמד אמנם נמצא, אך ברור, שבדיקה כזו עלולה להיות ממושכת ומייגעת.

אפשרות אחרת היא חיית המודל

כדי לקצר את התהליך, מחפשים מדענים פתרונות יצירתיים. אחד מבין הפתרונות האלגנטיים שמצאו החוקרים הוא עבודה בחיית מודל, חיה שעושים בה שימוש למחקר. לפי ההערכה, תוצאות המחקר בחיית מודל ומסקנותיו עשויות להיות תקפות גם לגבי בני אדם.

למקטע ה-DNA בכרומוזום מספר 5 באדם יש מקטע DNA הומולוגי בכרומוזום מספר 18 של העכבר. במקטע ההומולוגי בעכבר זוהה גן המעורב בשמיעה הנקרא Brn-3c. מוטציה בגן גורמת לחירשות בעכבר. חוקרים משערים כי קיים דמיון בין רצף הגן בעכבר ובין רצף הומולוגי בכרומוזום מספר 5 באדם, באזור שאותר במבחני התאחיזה הגנטית.

במשימה זו תשוו בין רצף הגן המעורב בשמיעה Brn-3c (שמכונה גם רצף S69352) של העכבר ובין כלל הרצפים המצויים במאגרי המידע של פרויקט הגנום, במטרה לאתר דמיון אפשרי בין רצף הגן בעכבר ובין רצפים של DNA במאגר. ההשוואה תיערך בעזרת ה-BLAST.

למה מחשב?


נתחיל במשימה

לחצו על הקישור BLAST בסיסי

לפנינו מסך המתאר את חלון הזנת הרצף ואת לחצן ה-BLAST.

מסך של BLAST: כפתור blastn הוא הכפתור להשוואת הרצפים הנבחרים, קיים חלון הזנת רצף השאילתה, לאחר המילה database בוחרים את מאגר המידע. כפתור ה-BLAST הוא לחצן ה-BLAST

היעזרו באיור זה והעתיקו את קוד רצף הגן S69352 לתוך חלון הזנת הרצף והקליקו על לחצן ה-BLAST.

האם לדעתכם מצאתם את מה שחיפשתם?

רמז: תוכלו לחפש בדף התוצאה מידע טקסטואלי שבו כתוב chromosome 5

מה למדתם במשימה זו?

מתברר שהמחשבה הביולוגית הייתה נכונה: החוקרים בחרו בדרך אלגנטית לאיתור הגן המועמד במקטע ה-DNA התחום בין הסמנים. במקום לבדוק את כל הגנים, בתהליך שיכול היה להיות ארוך ומייגע ולא להניב תוצאות, הם איתרו גן מוכר, המעורב בתהליך השמיעה במקטע כרומוזום 18 בעכבר, שהוא הומולוגי למקטע כרומוזום 5 באדם. בעזרת תוכנת ה-BLAST, שמאפשרת למצוא רצפים דומים במאגרי המידע, איתרו באדם רצף של גן הומולוגי, שעד כה תפקידו לא היה ידוע. אין ספק כי גן זה הוא מועמד ראוי ביותר להיות גן מועמד.