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Articles by Maria V. Sharakhova in JoVE
JoVE General
High-throughput mappatura fisica dei cromosomi con modalità automatizzate
Department of Entomology, Virginia Tech
JoVE Immunology and Infection
Fluorescente
Department of Entomology, Virginia Tech
Tra i tre generi di zanzare, vale a dire
Other articles by Maria V. Sharakhova on PubMed
La Sequenza Del Genoma Della Malaria Zanzara Anopheles Gambiae
Anopheles gambiae è il principale vettore della malaria, una malattia che colpisce più di 500 milioni di persone e provoca più di 1 milione di decessi ogni anno. Dieci volte fucile sequenza copertura è stato ottenuto dal ceppo dei parassiti di a. gambiae e assemblato in ponteggi che si estendono su 278 milioni paia di basi. Un totale di 91% del genoma è stato organizzato in 303 ponteggi; il più grande impalcatura era 23,1 milioni paia di basi. C'è stata sostanziale variazione genetica all'interno di questo ceppo, e l'apparente esistenza di due aplotipi di approssimativamente uguale frequenza ("dual aplotipi") in una frazione sostanziale del genoma probabilmente riflette la natura outbred del ceppo dei parassiti. La sequenza prodotta un'inferenza conservatore di più di 400.000 polimorfismi a singolo nucleotide che ha mostrato una distribuzione di densità marcatamente bimodale. Analisi della sequenza del genoma ha rivelato forte evidenza per circa 14.000 trascrizioni di codifica della proteina. Espansioni prominente in specifiche famiglie di proteine probabilmente coinvolte nell'immunità e adesione delle cellule sono state notate. Un expressed sequence tag analisi dei geni regolati da sangue di alimentazione forniti approfondimenti gli adattamenti fisiologici di un insetti ematofagi.
Evoluzione Delle Famiglie Supergene Associata a Resistenza Insetticida
La comparsa di resistenza insetticida nella zanzara pone una grave minaccia per l'efficacia di molti programmi di controllo di malaria. Noi abbiamo cercato il genoma di Anopheles gambiae per membri delle tre maggiori famiglie di enzima - il carboxylesterases, glutatione transferasi e citocromo P450s-che sono principalmente responsabili della resistenza metabolica agli insetticidi. Un'analisi genomica comparativa con Drosophila melanogaster rivela che si è verificata una notevole espansione di queste famiglie supergene alla zanzara. Orthology gene bassa e poco cromosomica sintenia paradossalmente contrasto orthologous facilmente identificati gruppi di geni presumibilmente seminati da antenati comuni. In a. gambiae, l'espansione indipendente dei geni paralogous è principalmente una conseguenza della formazione di cluster tra geni duplicati localmente. Queste espansioni possono riflettere la diversificazione funzionale delle famiglie supergene coerente con differenze importanti nella storia di vita ed ecologia di questi organismi. Questi dati forniscono una base per l'identificazione di enzimi associati a resistenza all'interno di queste famiglie. Questo consentirà lo status di resistenza di zanzare, mosche e possibilmente altri insetti olometaboli da monitorare. Le analisi anche forniscono i mezzi per identificare precedentemente sconosciuti molecole coinvolte in processi biologici fondamentali come lo sviluppo.
Struttura Di Punto Di Interruzione Rivela L'origine Unica Di Un'inversione Cromosomica Interspecifiche (2La) Nell'Anopheles Gambiae Complesse
Paracentrica inversioni cromosomiche sono importanti architetti dell'evoluzione organismica e sono stati associati con adattamenti rilevanti per la trasmissione della malaria in zanzare di anopheline. I responsabili per la loro origine e manutenzione, ancora poco conosciuta, i processi possono essere illuminati dall'analisi delle sequenze di inversione punto di interruzione. Riportiamo la struttura punto di interruzione di inversione cromosomica 2La dal vettore principale malaria Anopheles gambiae e i suoi parenti nel a. gambiae complesse. I punti di interruzione distale e prossimale dello standard (2 L + a) disposizione contengono duplicazioni del gene: full-length geni e le loro copie troncate alle estremità opposte. Geni intatti senza pseudogene copie nella disposizione alternativa (2La) implicano che L 2 + una deriva ed era valida nonostante danni ai geni, perché la duplicazione conservata funzione del gene. Un'unica origine per l'inversione 2La interspecifici fu sfidato in precedenza da prove genetiche indiretta, ma sequenze di punto di interruzione determinate da membri del a. gambiae complesso fortemente suggeriscono loro discendenza da un singolo evento. La posizione derivata di L 2 +, lungo considerato ancestrale in questo gruppo medicamente importante, ha implicazioni significative per la storia filogenetica e l'evoluzione della capacità vettoriale nel a. gambiae complesse.
Un Photomap Citogenetica Standard Per La Zanzara Anopheles Stephensi (Diptera: Culicidae): Applicazione Per La Mappatura Fisica
Per facilitare la mappatura del genoma fisico, abbiamo sviluppato un nuovo photomap citogenetica per Anopheles stephensi (Liston) (Diptera: Culicidae), un vettore importante malaria in Asia. Le immagini ad alta risoluzione dei cromosomi politenici ovarici sono state raddrizzate e divise da divisioni numerate e lettere suddivisioni. Le posizioni esatte cromosomiche di otto sonde di DNA sono state determinate dall'ibridazione in situ fluorescente. Usando il DNA sequences, abbiamo stabilito corrispondenza tra bracci cromosomici tra e stephensi, Anopheles gambiae (Patton) e Anopheles funestus (Giles). I risultati supportano le osservazioni precedenti citogenetiche di traslocazioni di braccio che si svolgono durante la diversificazione della specie. Per rendere la mappa citogenetica utile per gli studi di genetica di popolazione, abbiamo indicato le posizioni cromosomiche per l'interruzione di 19 inversioni polimorfici.
Aggiornamento Dell'Assemblea Anopheles Gambiae PEST Del Genoma
Il genoma dell'Anopheles gambiae, il vettore principale della malaria, è stato sequenziato e assemblato nel 2002. Questa Assemblea iniziale del genoma e analisi resi disponibili alla comunità scientifica è stato complicato dalla presenza di problemi di montaggio, ad esempio impalcature con nessuna posizione cromosomica, senza dati di sequenza per il cromosoma Y, polimorfismi aplotipo risultante in due assembly differenti del genoma in regioni limitate e contaminazione batterico del DNA.
Ricostruendo Ancestrale Modalità Autosomica Nell'Anopheles Gambiae Complesse
Membri dell'Anopheles gambiae complessi hanno notevolmente distinti adattamenti ecologici, comportamenti e gradi di capacità vettoriale. La deduzione di relazioni filogenetiche nel complesso è cruciale per identificare i cambiamenti genomici associati con l'origine e la perdita di tratti epidemiologicamente importanti. Tuttavia, l'alto livello di somiglianza di sequenza, introgressione genetica e polimorfismi ancestrale molecolare condivise rende difficile ricostruire la filogenesi complesso a. gambiae. Relazioni filogenetiche tra i membri della specie complessi possono essere dedotte dalla distribuzione delle inversioni cromosomiche fissi se outgroup arrangiamenti sono noti. Lo scopo di questo lavoro è quello di testare la possibilità di determinare modalità autosomica ancestrale cui all'a. gambiae complesse utilizzando outgroup cromosomi e una combinazione di approcci citogenetici e bioinformatica. Il numero minimo di inversioni tra membri del a. gambiae complesse e l'outgroup specie A. funestus e a. stephensi è stato calcolato utilizzando il genoma più riarrangiamenti (MGR) e ordinamento permutazione di inversioni e programmi di blocco-interscambi (primavera). La mappatura fisica dei cromosomi a. merus identificato molecolare coordinate dei breakpoint inversione prossimale 2Ro + a. gambiae. Sonde di DNA da 2La + e 2Ro + interruzione inversione del a. gambiae mappati ai cromosomi a. stephensi. Assumendo monofiletico origine dei inversions, questo studio conclude che mappatura fisica di ingroup e outgroup specie può essere utilizzato per identificare i punti di interruzione inversione e modalità autosomica ancestrale all'interno di complessi di specie. Caratterizzazione molecolare di punti di interruzione in entrambi ingroup e outgroup specie fornirà una base solida per ricostruire la storia di inversione nel a. gambiae complesse.
Organizzazione Molecolare Della Eterocromatina in Zanzare Malaria Del Sottogruppo Anopheles Maculipennis
Sebbene eterocromatina costituisce una porzione significativa del genoma malaria zanzara, sua organizzazione, la funzione e l'evoluzione sono mal capiti. Sibling species del sottogruppo Anopheles maculipennis, le zanzare della malaria europeo, sono caratterizzati da colpire le differenze nella morfologia dell'eterocromatina pericentrica; Tuttavia, le basi molecolari per la rapida trasformazione evolutiva dell'eterocromatina non sono noto. Questo studio riporta un'indagine iniziale dell'organizzazione molecolare dell'eterocromatina pericentrica in specie nonmodel da a. maculipennis sottogruppo. Localizzazione cromosomica e molecolare identità sono stati stabiliti per brevi frammenti di DNA ottenuti da microdissection dalla pericentrica diffusa beta-eterocromatina di a. atroparvus. Tra 102 sequenziati cloni della libreria Atr2R, venti avuto somiglianza di sequenza di elementi trasponibili (TEs) dall'Anopheles gambiae e Aedes aegypti genomi. Almeno sei geni codificanti proteine singola copia da a. gambiae e quattro geni singola copia da Drosophila melanogaster erano omologhi a otto cloni dalla libreria. La maggior parte di questi geni conservati erano eterocromatiche in a. gambiae ma eucromatina in d. melanogaster. I restanti 74 cloni sono stati caratterizzati come non codificante del DNA ripetitivo. Mappatura comparativa cromosoma di dodici cloni il atroparvus sibling species A. e a. messeae ha dimostrato che le sequenze ripetitive non codificante e il TEs hanno subito indipendente cromosoma-specifiche e specie-utili e perdite nelle regioni Eterocromatiche pericentrica morfologicamente differenti, secondo il "modello di biblioteca".
Panorama Di Genoma E Plasticità Evolutiva Dei Cromosomi Nelle Zanzare Della Malaria
Distribuzione casuali di riarrangiamenti è una caratteristica comune dei cromosomi eucariotici che non è ben chiaro in termini di evoluzione e organizzazione del genoma. Nel vettore principali African malaria Anopheles gambiae, inversioni polimorfici altamente uniforme sono distribuiti tra i cinque bracci cromosomici e sono associati con epidemiologicamente importanti adattamenti. Tuttavia, esso non è chiaro se il contenuto genomico dei bracci cromosomici è associato con tassi di polimorfismo e fissazione di inversione.
Caratterizzazione Dell'eterocromatina Di Anopheles Gambiae E Mappatura Del Genoma
Eterocromatina gioca un ruolo importante nella regolazione di funzione e gene cromosoma. Nonostante la disponibilità della sequenza del genoma e cromosomi politenici, eterocromatina del vettore maggiore malaria Anopheles gambiae non è stato mappato e caratterizzata.
Struttura Di Punto Di Interruzione Dell'inversione Cromosomica Anopheles Gambiae 2Rb
Soluzioni alternative di inversioni del cromosoma 2 in Anopheles gambiae sono fonti importanti della struttura della popolazione e sono associati con adattamento alla eterogeneità ambientale. Le forze responsabili per la loro origine e la manutenzione in modo incompleto sono capite. Caratterizzazione molecolare dei punti di interruzione inversione fornisce informazioni come si alzò e fornisce la base per lo sviluppo di metodi di cariotipo molecolare utili negli studi futuri.
Mappa Fisica Di Una Zanzara Asiatica Malaria, Anopheles Stephensi
Mappatura fisica è un approccio utile per studiare l'organizzazione del genoma ed evoluzione anche per quanto riguarda il montaggio di sequenza del genoma. La disponibilità di cromosomi politenici nelle zanzare malaria fornisce un'opportunità unica per sviluppare mappe fisiche ad alta risoluzione. Riportiamo una mappa fisica di 0,6-Mb-risoluzione composto da 422 marcatori del DNA ibridati a 379 siti cromosomici dei cromosomi politenici Anopheles stephensi. Questo rende stephensi e secondo solo a quello di Anopheles gambiae della densità di una mappa fisica tra le zanzare della malaria. 363 Tre cento sessanta - tre sonde ibridate a singolo siti cromosomici, considerando 59 cloni ha reso più segnali. Questa mappa fisica fornito una base adeguata per la genomica comparativa, che è stata utilizzata per determinare l'interruzione di inversione, duplicazione e origine di nuovi geni attraverso specie.
Dinamiche Evolutive Dei Retrotrasposoni Ty3/gypsy LTR Nel Genoma Dell'Anopheles Gambiae
Ty3/gypsy elementi rappresentano uno dei gruppi più abbondanti e diversificati LTR-retrotrasposoni (LTRr) nel genoma Anopheles gambiae, ma la loro dinamica evolutiva non è state esplorate in dettaglio. Qui, possiamo effettuare un in silico analisi della distribuzione e dell'abbondanza del complemento completo di 1045 copie nell'assembly aggiornato AgamP3. Distribuzione cromosomica degli elementi Ty3/zingara è inversamente proporzionale al braccio di lunghezza, con densità maggiore su X, e maggiore su breve versus lunghe braccia di entrambi autosomi. Prendendo in considerazione i diversi compartimenti eterocromatiche ed eucromatina del genoma, i nostri dati suggeriscono che l'abbondanza relativa di Ty3/gypsy LTRrs lungo ogni braccio del cromosoma è determinata principalmente dalle diverse proporzioni di eterocromatina, particolarmente pericentrica eterocromatina, rispetto alla lunghezza totale del braccio. Inoltre, le regioni breakpoint di inversione cromosomica 2La sembra essere un paradiso per i LTRrs. Questi elementi sono rappresentati più di 7-fold in euchromatin, dove il 33% delle copie Ty3/gypsy sono associate con i geni. Il euchromatin sul cromosoma 3R Mostra un tasso di rotazione più veloce degli elementi Ty3/zingara, caratterizzata da un deficit di sequenze proviral e la divergenza più basso medio sequenza di qualsiasi regione autosomica analizzati in questo studio. Questo probabilmente riflette un ruolo principale di selezione purificante contro inserimento per la conservazione di più blocchi di syntenyc conservato con adaptive importanza situato in 3R. Anche se alcuni LTRrs Ty3/gypsy mostrano evidenze di attività recente, un'importante frazione sono resti inattivi di inserimenti relativamente antichi apparentemente soggette a deriva genetica. Coerente con queste previsioni computazionali, un'analisi del tasso di occupazione del fittizio vecchi inserimenti nelle popolazioni naturali ha suggerito che le copie degenerate sono state fissate su tutta la gamma di specie in questa zanzara e inoltre sono condivise con il fratello specie Anopheles arabiensis.
Braccio-specifiche Dinamiche Di Evoluzione Del Cromosoma in Zanzare Della Malaria
Le specie di zanzara la malaria del sottogenere Cellia hanno polimorfismi inversione ricco che correlano con le variabili ambientali. Inversioni polimorfici tendono a raggrupparsi sulle braccia cromosomiche 2R e L 2, ma non su X, 3R e 3 L in Anopheles gambiae e armi omologhe in altre specie. Tuttavia, non si sa se polimorfici inversioni sulle braccia cromosomiche omologhe di specie lontanamente correlate da sottogenere Cellia nonrandomly condividono simili insiemi di geni. Non è inoltre chiaro se la rottura evolutiva dei bracci cromosomici inversione-poveri è sotto i vincoli.
Una Mappa Cromosomica Integrato Di Marcatori Microsatellite E I Punti Di Interruzione Di Inversione Per Una Zanzara Asiatica Malaria, Anopheles Stephensi
Anopheles stephensi è uno dei principali vettori della malaria nel Medio Oriente e Indo-Pakistan subcontinente. Capire la struttura genetica della popolazione delle zanzare della malaria è importante per lo sviluppo di strategie di controllo vettoriale adeguata e di successo. Marcatori comunemente usati per la deduzione di anopheline tassonomica e lo status della popolazione includono microsatelliti e inversioni cromosomiche. Conoscenze sulle posizioni cromosomiche dei marcatori microsatellite rispetto inversioni polimorfici potrebbero essere utile per comprendere meglio una struttura genetica delle popolazioni naturali. Tuttavia, sono solitamente troppo breve per l'etichettatura di successo e l'ibridazione con cromosomi frammenti con microsatelliti utilizzati negli studi di genetica di popolazione. Abbiamo progettato i nuovi primer per l'amplificazione del microsatellite loci identificati nel genoma di a. stephensi sequenziato con tecnologie di ultima generazione. Dodici microsatelliti sono stati mappati ai cromosomi politenici da cellule ovariche infermiera di a. stephensi mediante ibridazione in situ fluorescente. Tutti i microsatelliti ibridato a luoghi unici su autosomi e 7 di loro localizzato per il più grande braccio 2R. Dieci microsatelliti sono stati mappati all'interno il precedentemente descritte inversioni cromosomiche polimorfiche, tra cui 4 loci che si trova all'interno della 2Rb inversione diffusa. Abbiamo analizzato i dati genetici basati su microsatellite popolazione disponibili per a. stephensi alla luce dei nostri risultati di mappatura. Questo studio dimostra che la posizione cromosomica dei microsatelliti può influenzare le stime dei parametri di genetica di popolazione e mette in evidenza che l'importanza dello sviluppo fisico mappe per organismi nonmodel.
Immaginale Dischi - Una Nuova Fonte Di Cromosomi Per La Mappatura Del Genoma Della Febbre Gialla Zanzara Aedes Aegypti
La zanzara Aedes aegypti è il primario vettore globale per i virus dengue e febbre gialla. Sequenziamento dell'EA. aegypti genoma ha stimolato la ricerca in biologia del vettore e genomica dell'insetto. Tuttavia, l'attuale Assemblea del genoma è altamente frammentato con solo ~ 31% del genoma viene assegnato ai cromosomi. La mancanza di una fonte affidabile di cromosomi per la mappatura fisica è stato un ostacolo importante per migliorare l'assemblaggio del genoma di Ae. aegypti.
Migliorare La Genetica Di Popolazione Della Casella Degli Strumenti Per Lo Studio Del Vettore African Malaria Anopheles Nili: Mappatura Dei Microsatelliti Ai Cromosomi
Nili Anopheles è un importante vettore di malaria nelle savane umide e aree boschive dell'Africa sub-sahariana. Comprensione della struttura genetica della popolazione e le dinamiche evolutive di questa specie è importante per lo sviluppo di una strategia di controllo adeguato e mirato la malaria in Africa. Inversioni cromosomiche e marcatori microsatellite sono comunemente utilizzati per studiare la struttura della popolazione delle zanzare della malaria. Mappatura fisica di questi marcatori sui cromosomi ulteriormente migliora la casella degli strumenti e consente l'inferenza sulla storia demografica ed evolutiva delle specie bersaglio.
Mappa Citogenetica Per Anopheles Nili: Applicazione Per La Mappatura Fisica Genetica Di Popolazione E Comparativo
Nili Anopheles è uno dei vettori principali malaria in Africa con una distribuzione geografica ampia. Tuttavia, la tassonomici e popolazione studi genetici su questa specie sono scarsi. Nuovi strumenti di ricerca sono urgentemente necessarie per geneticamente caratterizzano questo vettore di malaria importante. In questo studio, una mappa citogenetica ad alta risoluzione è stata sviluppata per cromosomi politenici e nili. Cromosomi sono stati raddrizzati e suddivisa in 46 divisioni numerate secondo il pattern di bande. Analisi della popolazione di femmine nili e raccolti in Burkina Faso ha rivelato la presenza di due inversioni altamente polimorfici sul braccio cromosomico 2R. Una partenza dall'equilibrio di Hardy-Weinberg a causa di un deficit negli eterozigoti statisticamente significativa è stata rilevata per inversione 2Rb. Per determinare omologie cromosoma e conservazione di ordine gene tra e nili e altri vettori di malaria principali, sonde PCR basate sulla gambiae e sequenze di codificazione sono state mappate cromosomi nili e. Mappatura comparativa ha dimostrato che i cromosomi nili e hanno un'associazione stephensi-come braccio e e che tutto-braccio traslocazioni e inversioni paracentrica erano i principali tipi di riarrangiamento in evoluzione di queste zanzare. Il numero minimo di inversioni fissi tra e nili, e gambiae e stephensi e è stato calcolato utilizzando il genoma più riarrangiamenti (MGR), riarrangiamenti del genoma nell'uomo e Mouse (GRIMM) e ordinamento permutazione di inversioni e programmi di blocco-interscambi (primavera). I dati suggeriscono che il nili e è, almeno, come discostato da gambiae e come e stephensi. Forniamo prove che 2La/a disposizione dei gambiae è presente in e outgroup specie e nili e stephensi e confermando lo stato ancestrale dell'inversione 2La nella gambiae e complesso. Disponibilità della nuova mappa di cromosomi politenici, inversioni polimorfici e fisicamente mappate marcatori del DNA per e nili sarà ulteriormente stimolare studi tassonomici, genomica e genetica di popolazione di questo vettore di malaria trascurato.
