کاربر:Z.navidi/صفحه تمرین: تفاوت میان نسخهها
محتوای حذفشده محتوای افزودهشده
بدون خلاصۀ ویرایش |
عنوان ها |
||
خط ۱:
در حوزهی زیست مولکولی، اندازهگیری پروفایل بیان ژن معیاری از فعالیت هزاران [[ژن]] به صورت یکجا، برای ایجاد یک تصویر عمومی از کارکرد [[یاخته|سلول]] است. این پروفایل میتواند برای مثال بین سلولهای فعال جدا از هم تمایز ایجاد کند، یا مشخص کند یک سلول چگونه به یک درمان واکنش نشان میدهد. بسیاری از آزمایشهای در این سطح، کل [[ژنوم]] را به صورت همزمان، برای هر ژن، در یک سلول خاص اندازهگیری میکنند.
تعداد زیادی تکنولوژی [[ترنسکریپتومیکس|ترانسکریپتوم]] برای تولید دادهی مورد نیاز برای آنالیز میتواند مورد استفاده واقع شود. [[ریزآرایه دیانای|ریزآرایهی دیاِناِی]]<ref> "Microarrays Factsheet". Retrieved 2007-12-28.</ref> فعالیت نسبی یکسری ژن هدف را اندازه میگیرد. تکنولوژیهای مبتنی بر دنباله، مانند [[توالییابی آرانای]] علاوه بر سطح بیان ژنها، اطلاعاتی از دنبالهی آنها را نیز فراهم میکنند.
مقدمه▼
▲== مقدمه ==
بدست آوردن بیان ژن، مرحلهی منطقی پس از توالییابی ژنوم است: دنبالهی ژنوم به ما این اطلاعات را میدهد که سلول چه فعالیتهایی انجام میدهد، در حالی که پروفایل بیان ژن مشخص میکند دقیقا در آن لحظه چه کارهایی انجام میشود. ژنها شامل دستورهایی هستند که [[آرانای پیامرسان|آراِناِیهای پیامرسان]] (mRNA) را میسازند، اما در هر لحظه هر سلول فقط بخشی از ژنهایی که دارد را به mRNA تبدیل میکند. چنانچه ژنی، در حال تولید mRNA باشد، آن ژن "روشن" و در غیر این صورت "خاموش" در نظر گرفته میشود. معیارهای زیادی مشخص میکنند که یک ژن روشن یا خاموش باشد، از جملهی آنها میتوان به زمان، محیطی که در آن قرار دارد و سیگنالهای شیمیایی که از سلولهای دیگر دریافت میکند اشاره کرد.
بررسی پروفایل بیان ژن معمولا اندازهی نسبی بیان mRNA ها را در دو یا چند شرایط آزمایشگاهی بدست میآورد. به این دلیل که تغییرات سطح بیان یک دنبالهی مشخص از mRNA، تغییراتی در پروتئین حاصل از آن ژن را نشان میدهد که میتوان نمایندهی یک شرایط آسیبدیده یا پاسخ همایستایی باشد. برای مثال سطح بیان بالای mRNA ای که الکل dehydrogenase را کد میکند نشان دهندهی این است که سلولها یا بافت مورد بررسی، در حال پاسخگویی به افزایش سطح اتانول در محیط است.<ref> Suter L, Babiss LE, Wheeldon EB (2004). "Toxicogenomics in predictive toxicology in drug development". Chem. Biol. 11 (2): 161–71. PMID 15123278. doi:10.1016/j.chembiol.2004.02.003.</ref><ref> Magic Z, Radulovic S, Brankovic-Magic M (2007). "cDNA microarrays: identification of gene signatures and their application in clinical practice". J BUON. 12 Suppl 1: S39–44. PMID 17935276.</ref><ref> Cheung AN (2007). "Molecular targets in gynaecological cancers". Pathology. 39 (1): 26–45. PMID 17365821. doi:10.1080/00313020601153273.</ref>
== مقایسه با پروتئومیک ==
ژنوم انسان شامل حدود 5000 ژن میباشد که در حدود 1،000،000 پروتئین متفاوت را تولید میکنند. این بهخاطر پیرایش جایگزین است و همینطور به خاطر اینکه سلولها تغییراتی را پس از اینکه بار اول پروتئین را ایجاد کردند، در پروسهی [[پیرایش پسارونویسی]] ایجاد میکنند، و در نتیجه، هر ژن میتواند پایهای برای تولید نسخههای متفاوت [[پروتئین]] باشد. با یک آزمایش mass spectrometry میتوان حدود 2000 پروتئین یا 0.2% از کل پروتئینها را شناسایی کرد.<ref> Mirza SP, Olivier M (2007). "Methods and approaches for the comprehensive characterization and quantification of cellular proteomes using mass spectrometry". Physiol Genomics. 33 (1): 3–11. PMC 2771641 Freely accessible. PMID 18162499. doi:10.1152/physiolgenomics.00292.2007.</ref> اطلاعاتی که از خود پروتئینها(پروتئومیک) بدست میآید از اطلاعاتی که از RNA های پیامرسان استخراج میشود دقیقتر است.<ref> Hebert AS, Richards AL, et al. (2014). "The One Hour Yeast Proteome". Mol Cell Proteomics. 13 (1): 339–347. doi:10.1074/mcp.M113.034769.</ref>▼
▲ژنوم انسان شامل حدود 5000 ژن میباشد که در حدود 1،000،000 پروتئین متفاوت را تولید میکنند. این بهخاطر پیرایش جایگزین است و همینطور به خاطر اینکه سلولها تغییراتی را پس از اینکه بار اول پروتئین را ایجاد کردند، در پروسهی [[پیرایش پسارونویسی]] ایجاد میکنند، و در نتیجه، هر ژن میتواند پایهای برای تولید نسخههای متفاوت [[پروتئین]] باشد. با یک آزمایش mass spectrometry میتوان حدود 2000 پروتئین یا 0.2% از کل پروتئینها را شناسایی کرد. اطلاعاتی که از خود پروتئینها(پروتئومیک) بدست میآید از اطلاعاتی که از RNA های پیامرسان استخراج میشود دقیقتر است.
کاربرد در تولید و آزمون فرضیه ▼
▲== کاربرد در تولید و آزمون فرضیه ==
در بعضی مواقع، یک دانشمند فرضیهای در ذهن دارد و در مورد اتفاقاتی که ممکن است بیفتد ایدههایی دارد، و با انجام آزمایشهای پروفایل بیان ژن سعی دارد این فرضیه را رد کند. در حقیقت دانشمند پیشبینیای در مورد سطح بیان سلولی میکند که ممکن است اشتباه باشد.
معمولا پروفایل بیان ژن زمانی بدست آورده میشود که اطلاعات کاملی در مورد تعامل ژنها با شرایط آزمایشگاهی در مورد یک فرضیهی در حین آزمون نداریم. بدون هیچ فرضیهای، چیزی برای انکار کردن یا اثبات کردن وجود ندارد، اما پروفایل بیان میتواند برای شناسایی فرضهای کاندید برای آزمایشهای آینده کمککننده باشد. بسیاری از آزمایشهای پروفایل بیان ژن ابتدایی و امروزی، به صورت "اکتشاف کلاس" شناسایی میشوند که به فرمی است که در ادامه توضیح داده میشود.<ref> Chen JJ (2007). "Key aspects of analyzing microarray gene-expression data". Pharmacogenomics. 8 (5): 473–82. PMID 17465711. doi:10.2217/14622416.8.5.473.</ref> روش معروف برای اکتشاف کلاس شامل گروهبندی کردن ژنها یا نمونههای مشابه با استفاده از
پیشبینی کلاس از اکتشاف کلاس بسیار سختتر است، اما این امکان را به افراد میدهد که به سوالات مهمی که مستقیما بالینی هستند پاسخ دهد. برای نمونه با دادن این پروفایل امکان اینکه بیمار به یک داروی خاص پاسخ دهد چقدر است؟ پاسخ به این سوال نیاز به تعداد زیادی نمونه از پروفایل دارد که به دارو پاسخ دادهاند و تعدادی که پاسخ ندادهاند.
== اعتبارسنجی اندازهگیریهای با حجم بالا ==
هر دو تکنولوژی ریزآرایهی دیانای و واکنش زنجیرهای پلیمراز بلادرنگ، از
▲هر دو تکنولوژی ریزآرایهی دیانای و واکنش زنجیرهای پلیمراز بلادرنگ، از اتصالات بازهایِ دنبالهی مکمل نوکلئیک اسید بهرهبرداری میکنند، و هر دو در بدست آوردن پروفایل بیان ژن، معمولا در یک روش سریالی استفاده میشوند. در حالی که تکنولوژی حجم بالای ریزآرایهی دیاِناِی دقت qPCR را ندارد، اندازهگیری بیان ژن چندین ژن با استفاده از qPCR و اندازه گیری کل ژنوم با استفاده از ریزآرایهی دیانای تقریبا زمان یکسانی میبرد. بنابراین منطقی است که ابتدا آزمایشهای تحلیل ریزآرایهی دیانایِ شبه کمّیای برای شناسایی ژنهای کاندید انجام شود، سپس qPCR روی تعدادی از ژنهای جالب بدست آمده در مرحلهی قبل انجام شود.
تحلیل آماری
سطر ۲۹ ⟵ ۲۵:
تحلیل دادههای ریزآرایه حوزهایست که تحقیقات بسیاری روی آن انجام میشود.
== تفسیر ژن ==
در حالی که ممکن است آمار شناسایی کند کدام محصول از ژن تحت شرایط آزمایشگاهی تغییر میکند، تفسیر و درک ابعاد زیستی بیان ژن بستگی به این دارد که بدانیم هر پروتئین از کدام ژن بدست آمده است و چه عملکردهایی دارد. تفسیر ژن اطلاعات عملکردی و دیگر اطلاعاتی مانند مکان ژن در کروموزوم را فراهم میکند. بعضی از تفاسیر عملکردی نسبت به سایر تفاسیر قابل اعتمادتر هستند. پایگاه دادهی تفسیر ژن به صورت مرتبط تغییر میکند و پایگاه دادههای متفاوت به یک پروتئین یکسان با نامهای متفاوتی اشاره میکنند، و نشاندهندهی این است که درک عملکرد پروتئین مدام در حال تغییر است.<ref> Dai M, Wang P, Boyd AD, et al. (2005). "Evolving gene/transcript definitions significantly alter the interpretation of GeneChip data". Nucleic Acids Res. 33 (20): e175. PMC 1283542 Freely accessible. PMID 16284200. doi:10.1093/nar/gni179.</ref><ref> Alberts R, Terpstra P, Hardonk M, et al. (2007). "A verification protocol for the probe sequences of Affymetrix genome arrays reveals high probe accuracy for studies in mouse, human and rat". BMC Bioinformatics. 8: 132. PMC 1865557 Freely accessible. PMID 17448222. doi:10.1186/1471-2105-8-132.</ref>▼
▲در حالی که ممکن است آمار شناسایی کند کدام محصول از ژن تحت شرایط آزمایشگاهی تغییر میکند، تفسیر و درک ابعاد زیستی بیان ژن بستگی به این دارد که بدانیم هر پروتئین از کدام ژن بدست آمده است و چه عملکردهایی دارد. تفسیر ژن اطلاعات عملکردی و دیگر اطلاعاتی مانند مکان ژن در کروموزوم را فراهم میکند. بعضی از تفاسیر عملکردی نسبت به سایر تفاسیر قابل اعتمادتر هستند. پایگاه دادهی تفسیر ژن به صورت مرتبط تغییر میکند و پایگاه دادههای متفاوت به یک پروتئین یکسان با نامهای متفاوتی اشاره میکنند، و نشاندهندهی این است که درک عملکرد پروتئین مدام در حال تغییر است.
دستهبندی ژنهای تنظیمشده▼
▲== دستهبندی ژنهای تنظیمشده ==
پس از شناسایی مجموعهی ژنهای تنظیمشده، مرحلهی بعدی بدست آوردن پروفایل بیان ژن است که در برگیرندهی جستجوی الگویی بین مجموعهی تنظیم شده است. سوالی که مطرح میشود این است که آیا پروتئینهایی که از این ژنها بدست میاد عملکردهای مشابهی دارند؟ آیا از نظر شیمیایی مشابه هستند؟ آیا در موقعیت مشابهی از سلول قرار دارند؟ تحلیل هستیشناسی ژن روش استانداردی برای تعریف این روابط میباشد. هستیشناسی ژنها با دستهبندی بسیار وسیعی شروع میشود، برای مثال "فرآیند سوختوساز" و آنها را به دستههای کوچکتر تقسیم میکند.
ژنها در کنار عملکرد زیستی، ویژگیهای شیمیایی، و موقعیت سلولی، ویژگیهای دیگری هم دارند. میتوان مجموعهای از ژنها را برحسب میزان نزدیکیشان به ژنهای دیگر با هم ترکیب کرد و ارتباطشان با یک بیماری، داروها یا سمها را بدست آورد.
== یافتن الگویی بین ژنهای تنظیمشده ==
ژنهای تنظیمی با توجه بهاینکه چه کاری انجام میدهند و چه هستند دستهبندی میشوند، و ممکن است ارتباطات مهمی بین ژنها بروز داده شود. برای نمونه، ممکن است شواهدی صورت گیرد که یک ژن خاص، پروتئینی میسازد که آن یک آنزیم را ایجاد میکند و آنزیم، پروتئین دیگری را فعال میکند که باعث میشود ژن دوم دیگری در لیست روشن شود. این ژن دوم ذکر شده ممکن است یک
▲ژنهای تنظیمی با توجه بهاینکه چه کاری انجام میدهند و چه هستند دستهبندی میشوند، و ممکن است ارتباطات مهمی بین ژنها بروز داده شود. برای نمونه، ممکن است شواهدی صورت گیرد که یک ژن خاص، پروتئینی میسازد که آن یک آنزیم را ایجاد میکند و آنزیم، پروتئین دیگری را فعال میکند که باعث میشود ژن دوم دیگری در لیست روشن شود. این ژن دوم ذکر شده ممکن است یک عاملرونویسی باشد که ژن دیگری از لیست ما را تنظیم میکند. مشاهدهی این ارتباطات، ما را مشکوک میکند که این لیست، ارتباطاتی فراتر از شانس با یکدیگر دارند و همهی آنها به خاطر یک فرایند زیستی پایه در لیست ما قرار دارند. از طرفی اگر چند ژن به صورت رندم انتخاب کنیم، میتوان تعدادی ژن مرتبط با آنها پیدا کرد. در این موارد، به پردازشهای آماری دقیقی نیاز داریم تا مشخص شود آیا نتیجهی زیستی بدست آمده معنادار هست یا نه. در این مواقع تحلیل مجموعهی ژنها مورد نیاز است.
رابطهی علل و معلول▼
▲=== رابطهی علل و معلول ===
ابتدائا آمار ساده مشخص میکند آیا ارتباط بین ژنهای درون لیست بیشتر از مقداری است که ممکن است شانسی باشد. این آمار حتی در صورتی که بیش از حد سادهسازی شده باشد، میتواند جالب باشد. یک مثال را بررسی میکنیم، فرض کنیم در یک آزمایش 10000 ژن داریم، فقط 50 درصد آنها نقشی در ساختن
با توجه به [[توزیع فوقهندسی|توزیع فوق
ممکن است فرض شود اِعمال شرایط خاص در آزمایش، باعث تنظیم
== نتیجهگیری ==
بدستآوردن پروفایل بیان ژن، اطلاعات جدیدی در مورد اینکه ژنها در شرایط متفاوت چه کارهایی میکنند به ما میدهد.<ref> Couzin J (2006). "Genomics. Microarray data reproduced, but some concerns remain". Science. 313 (5793): 1559. PMID 16973852. doi:10.1126/science.313.5793.1559a.</ref> بهطور کلی، تکنولوژی ریزآرایه، پروفایل بیان ژن قابل اطمینانی فراهم میکند. با استفاده از این اطلاعات میتوان فرضیههای جدیدی در مورد واقعیات زیستی یا آزمایشی بدست آورد. اگرچه سایز و پیچیدگی این آزمایشات معمولا منجر به انواع متنوعی از تفاسیر میتواند بشود. در بسیاری از موارد، نتیجهی تحلیل پروفایل بیان ژن بسیار زیاد بیشتر از خود آزمایش اولیه زمان میبرد.▼
بسیاری از محققین روشهای مختلف آماری و تحلیل دادهی اکتشافی را قبل از انتشار نتایج پروفایل بیان ژن، استفاده میکنند، و تلاشهایشان را [[بیوانفورماتیک|بایوانفورماتیست]] ها یا دیگر متخصصان در [[ریزآرایه دیانای|ریزآرایهی دیانای]] هماهنگ میکنند. یک طراحی آزمایش خوب، تکرار کافی زیستی و پیگیری آزمایش، نقشهای مهمی در موفقیت آزمایشهای پروفایل بیان ژن دارند. ▼
▲بدستآوردن پروفایل بیان ژن، اطلاعات جدیدی در مورد اینکه ژنها در شرایط متفاوت چه کارهایی میکنند به ما میدهد. بهطور کلی، تکنولوژی ریزآرایه، پروفایل بیان ژن قابل اطمینانی فراهم میکند. با استفاده از این اطلاعات میتوان فرضیههای جدیدی در مورد واقعیات زیستی یا آزمایشی بدست آورد. اگرچه سایز و پیچیدگی این آزمایشات معمولا منجر به انواع متنوعی از تفاسیر میتواند بشود. در بسیاری از موارد، نتیجهی تحلیل پروفایل بیان ژن بسیار زیاد بیشتر از خود آزمایش اولیه زمان میبرد.
== منابع ==
▲بسیاری از محققین روشهای مختلف آماری و تحلیل دادهی اکتشافی را قبل از انتشار نتایج پروفایل بیان ژن، استفاده میکنند، و تلاشهایشان را بایوانفورماتیست ها یا دیگر متخصصان در ریزآرایهی دیانای هماهنگ میکنند. یک طراحی آزمایش خوب، تکرار کافی زیستی و پیگیری آزمایش، نقشهای مهمی در موفقیت آزمایشهای پروفایل بیان ژن دارند.
|