ژنومیک تطبیقی یک رشته تحقیقات بیولوژیکی است که در آن ویژگی های ژنومیک موجودات زنده مختلف مقایسه می شوند. این ویژگی ها شامل دنباله DNA، ژن ها، ترتیب ژن ها، دنباله های کنترلی، و سایر ویژگی های ساختارهای ژنومیک می باشند. در این شاخه از ژنومیک، قطعات بزرگ یا تمام ژنوم های حاصل از پروژه ژنوم مقایسه می شوند تا بتوان شباهت ها و تفاوت های پایه ای بیولوژیکی و روابط تکاملی بین موجودات مختلف را مطالعه کرد. قاعده اصلی در ژنومیک تطبیقی این است که ویژگی های مشترک دو موجود زنده غالباً در DNA ذخیره می شود و DNA در تکامل بین آن ها ثابت مانده است. بنابراین در رویکرد ژنومیک تطبیقی ابتدا با ساخت نوعی هم ترازی از دنباله های ژنوم شروع کرده و سپس دنباله های آرتاساخت ( دنباله هایی که جد مشترکی دارند) را در ژنوم های هم ردیف شده پیدا کرده و بررسی می کنیم دنباله ها به چه میزان حفظ شده اند. بر این اساس، ژنوم و تکامل مولکولی استنباط می شوند و از این اطلاعات می توان در زمینه های مختلفی مانند تکامل فنوتیپی یا ژنتیک جمعیت استفاده کرد.
مرورگر UCSC: این سایت حاوی دنباله مرجع و بازسازی شده مجموعهٔ عظیمی از ژنوم ها می باشد.
Ensembl: پروژه Ensembl پایگاه داده ای برای ژنوم مهره دارن و سایر گونه های یوکاریوت می باشد و این اطلاعات را به صورت رایگان در دسترس قرار می دهد.
MapView: این ابزار نگاشت های متنوعی از ژن ها و اطلاعات توالی یابی در اختیار قرار می دهد.
VISTA: مجموعه ای جامع از برنامه ها و پایگاه های داده برای تحلیل های تطبیقی دنباله های ژنومیک در اختیار قرار می دهد. این ابزار در برای تصویرسازی نتایج تحلیل های تطبیقی مبتنی بر هم ردیفی DNA ساخته شده بود. ارائهٔ داده های تطبیقی که توسط VISTA تولید شده است، چه برای داده های کوچک و چه داده های حجیم مناسب است.
ژنومیک تطبیقی با یافتن ژنوم کامل دو موجود زنده ( ژنوم باکتری هموفیلوس و مایکوپلاسما ژنیتالیوم) در سال ۱۹۹۵ آغاز شد و هم اکنون یک بخش استاندارد در تحلیل هر دنباله ژنوم جدید می باشد. با رشد چشم گیر تعداد پروژه های ژنوم به دلیل پیشرفت در تکنولوژی های توالی یابی DNA، به خصوص روش های توالی یابی نسل جدید در اواخر دهه ۲۰۰۰، این رشته پیچیده تر شده و امکان مطالعه چندین ژنوم در یک بررسی فراهم شده است. ژنومیک تطبیقی میزان شباهت بالایی را بین موجودات مرتبط مانند انسان و شامپانزه آشکار ساخته است، در این روش، به طور شگفت انگیزی شباهت های زیادی بین موجودات نامرتبطی مانند انسان و مخمر ساکارومایسز سرویزیه یافت شده است. این روش نشان می دهد گوناگونی زیادی در ترکیب ژن های نسب های فرگشتی مختلف وجود دارد.
یکی از ویژگی های زیست شناسی تکامل است. نظریه تکامل نیز پایه و اساس نظری ژنومیک تطبیقی را شکل می دهد، و به طور همزمان، نتایج به دست آمده از ژنومیک تطبیقی به شکل غیرقابل پیش بینی ای نظریه تکامل را توسعه داده و غنی ساخته است. با مقایسه دو یا چند دنباله ژنوم، می توان روابط تکاملی بین دنباله ها را در یک درخت فیلوژنتیکی به دست آورد. بر اساس داده های بیولوژیکی ژنوم و مطالعات انجام شده بر روی فرایندهای تکاملی عمودی و افقی، می توان قسمت های اساسی ساختار ژن و نقش های کنترلی آن را فهمید. اما در یک ژنوم حدود ۱.۵ تا ۱۴.۵ درصد از ژن ها مرتبط با پدیده مهاجرت جانبی می باشند، این پدیده جابه جایی یک ژن بین دو جمعیت که در یک زمان می توانسته اند زندگی کنند می باشد. بنابراین تفاوت های بین دنباله ها با تکامل ارتباطی ندارند.
تشابه ژنوم های مرتبط اساس ژنومیک تطبیقی می باشد. اگر دو موجود یک جد مشترک داشته باشند، تفاوت های بین ژنوم دو موجود ناشی از تکامل ژنوم جد مشترک آن ها می باشد. هر چقدر ارتباط بین دو موجود بیشتر باشد، شباهت های بین ژنوم آن دو بیشتر می باشد. اگر ارتباط نزدیکی بین دو موجود باشد، ژنوم های آن ها یک رفتار خطی (synteny) نشان می دهند، یعنی همه یا بعضی از دنباله های ژنتیکی آن ها حفظ شده است. بنابراین از دنباله های ژنوم می توان برای تشخیص عملکرد ژن ها استفاده کرد، بری این کار کافیست تا تشابه ژن مورد بررسی را با ژنی که عملکرد آن شناخته شده است، تحلیل کرد.
مرورگر UCSC: این سایت حاوی دنباله مرجع و بازسازی شده مجموعهٔ عظیمی از ژنوم ها می باشد.
Ensembl: پروژه Ensembl پایگاه داده ای برای ژنوم مهره دارن و سایر گونه های یوکاریوت می باشد و این اطلاعات را به صورت رایگان در دسترس قرار می دهد.
MapView: این ابزار نگاشت های متنوعی از ژن ها و اطلاعات توالی یابی در اختیار قرار می دهد.
VISTA: مجموعه ای جامع از برنامه ها و پایگاه های داده برای تحلیل های تطبیقی دنباله های ژنومیک در اختیار قرار می دهد. این ابزار در برای تصویرسازی نتایج تحلیل های تطبیقی مبتنی بر هم ردیفی DNA ساخته شده بود. ارائهٔ داده های تطبیقی که توسط VISTA تولید شده است، چه برای داده های کوچک و چه داده های حجیم مناسب است.
ژنومیک تطبیقی با یافتن ژنوم کامل دو موجود زنده ( ژنوم باکتری هموفیلوس و مایکوپلاسما ژنیتالیوم) در سال ۱۹۹۵ آغاز شد و هم اکنون یک بخش استاندارد در تحلیل هر دنباله ژنوم جدید می باشد. با رشد چشم گیر تعداد پروژه های ژنوم به دلیل پیشرفت در تکنولوژی های توالی یابی DNA، به خصوص روش های توالی یابی نسل جدید در اواخر دهه ۲۰۰۰، این رشته پیچیده تر شده و امکان مطالعه چندین ژنوم در یک بررسی فراهم شده است. ژنومیک تطبیقی میزان شباهت بالایی را بین موجودات مرتبط مانند انسان و شامپانزه آشکار ساخته است، در این روش، به طور شگفت انگیزی شباهت های زیادی بین موجودات نامرتبطی مانند انسان و مخمر ساکارومایسز سرویزیه یافت شده است. این روش نشان می دهد گوناگونی زیادی در ترکیب ژن های نسب های فرگشتی مختلف وجود دارد.
یکی از ویژگی های زیست شناسی تکامل است. نظریه تکامل نیز پایه و اساس نظری ژنومیک تطبیقی را شکل می دهد، و به طور همزمان، نتایج به دست آمده از ژنومیک تطبیقی به شکل غیرقابل پیش بینی ای نظریه تکامل را توسعه داده و غنی ساخته است. با مقایسه دو یا چند دنباله ژنوم، می توان روابط تکاملی بین دنباله ها را در یک درخت فیلوژنتیکی به دست آورد. بر اساس داده های بیولوژیکی ژنوم و مطالعات انجام شده بر روی فرایندهای تکاملی عمودی و افقی، می توان قسمت های اساسی ساختار ژن و نقش های کنترلی آن را فهمید. اما در یک ژنوم حدود ۱.۵ تا ۱۴.۵ درصد از ژن ها مرتبط با پدیده مهاجرت جانبی می باشند، این پدیده جابه جایی یک ژن بین دو جمعیت که در یک زمان می توانسته اند زندگی کنند می باشد. بنابراین تفاوت های بین دنباله ها با تکامل ارتباطی ندارند.
تشابه ژنوم های مرتبط اساس ژنومیک تطبیقی می باشد. اگر دو موجود یک جد مشترک داشته باشند، تفاوت های بین ژنوم دو موجود ناشی از تکامل ژنوم جد مشترک آن ها می باشد. هر چقدر ارتباط بین دو موجود بیشتر باشد، شباهت های بین ژنوم آن دو بیشتر می باشد. اگر ارتباط نزدیکی بین دو موجود باشد، ژنوم های آن ها یک رفتار خطی (synteny) نشان می دهند، یعنی همه یا بعضی از دنباله های ژنتیکی آن ها حفظ شده است. بنابراین از دنباله های ژنوم می توان برای تشخیص عملکرد ژن ها استفاده کرد، بری این کار کافیست تا تشابه ژن مورد بررسی را با ژنی که عملکرد آن شناخته شده است، تحلیل کرد.
wiki: ژنومیک تطبیقی