uabooks.top

Emlékezzetek, mi a genom, az eukarióta genom szerveződésének sajátosságait, a kromoszóma felépítését, a kromoszómák genetikai térképét. Mi az autoszóma és a heterokro-moszóma? Miben rejlik a genom szekvenálásának módszere? Mi a bioinformatika feladata? Milyen géneket nevezünk fehérjéket kódoló géneknek? Mi a lókusz? Milyen a mitokondri-umok felépítése és funkciója? Milyen mutációkat nevezünk deléciónak, duplikációnak és inverziónak.

Az emberi genom. Formálisan az ember genomját meghatározhatjuk mint a 22 autoszóma és két ivari kromoszóma (X .és Y heterokromoszóma) DNS-szekven-ciájának összeségét. Az emberi genomot a huszadik század egyik legambiciózu-sabb „Emberi genom” projekt (Human Genom Projekt) részeként megfejtették.

Az „emberi genom” projekt 1991-ben indult és 2003-ban fejeződött be. A projekt célja megfelelő pontosságú genetikai térképek készítése a 3,2 milliárd DNS bázispár szekvenciájának megállapítása, a gének sorrendjének azonosítása, genom variációk meghatározása. A projekt eredményeként géntérképek készültek, 99,99% -os pontossággal kapták meg a genom eukromatikus régiói 99,9% -ának szekvenciáit, elkészült, az értelmes lánc fehérjét kódoló 15000 génjének sorrendje, azonosították az emberi genomban előforduló 3 000 000 nukleotidot.

Az emberi genom megfejtésének folyamata több szakaszban zajlott. Először is töredékeit fejtették meg. Ezután humán DNS molekula szakaszokat klónoztak és génkönyvtárakat alkottak.

Genomiális könyvtár (génkönyvtár) adott szervezetre jellemző DNS-molekula csoportok összessége. A genomiális könyvtár létrahozására a DNS molekulát eltávolítják a sejtből, enzimek segítségével meghatározott méretű fragmensekre darabolják. Majd a kapott fragmenseket vektorokba (például meghatározott vírusfajokba) építik. Majd ezeket a fragmenseket átviszik a sejtbe, ahol tárolják őket (általában ezek az kóli baktérium vagy élesztő sejtek).

A szekvenálás módszerével meghatározzák a humán genom fragmensek nuk-leotid sorrendjét. Majd elvégzték ezen DNS szekvenciák komputeres elemzését, összehasonlították őket, egyesítették adott kromoszómák szekvenciáival. És vé

gül, elvégezték az emberi genom funkcionális szekvenciáinak számítógépes keresését.

A projekt során kapott adatok alapján az emberi genomban a fehérje gének száma nem haladja meg a 25 000-t (ami sokkal kevesebb annál amennyit az emberi genom megfejtését megelőzően vártak). Megjegyzendő, hogy az RNS-molekulák összes génjének azonosítása még mindig nem teljesen befejezett. Az emberi fehérjét kódoló gének katalógusának legutóbbi verziója körülbelül 22 000 fehérje-gént és 6 000 RNS gént tartalmaz (az utóbbi becslés vélhetően alulértékelt). A fehérjéket kódoló génrégiók teljes hossza megközelítőleg 34 millió bázispár, vagyis a genom mindössze 1,2% -át teszi ki. A humán genom 45% feletti mobil genetikai elemekből áll.

Az (Mendeli Öröklődés az Embernél Online, Online Mendelian Inheritance in Man;

https://www.omim.org/

) OMIM internet adatbázis, amely minden ismert emberi gén leírását tartalmazza, csak mintegy 4000 gén esetében azonosított a feno-típus és genotípus között összefüggést.

Az Emberi Genom projekt befejezését követően 2003-ban elkezdődött az ENCODE (The Encyclopedia of DNA Elements DNS-elemek enciklopédiája projekt (35.1. ábra). A projekt célja az emberi genom elemeinek teljes funkcionális elemzése. A projektnek (ami még nem fejeződött be) érdekes eredménye az, hogy a genom több mint 80% szabályozó funkciót végez.

Az 35.2 ábra mind a két nem kariotípusát mutatja. Az ember kromoszómáit méretük és felépítésük sajátosságai alapján 7 csoportba osztják, amelyeket A-tól G-ig latin betűkkel jelölnek. A kromoszómák pontosabb azonosítására, a specifikus részeik és a kromoszóma-anomáliák leírásához differenciált kromoszóma festés speciális módszert alkalmazzák, amely bizonyos festékek és előkezelési eljárások használatán alapul.

Az emberi genom változatai. Az emberi genom elemzésének egyik váratlan eredménye az volt, hogy a különböző egyének DNS-szekvenciái között nagyfokú hasonlóságot fedeztek fel. Ez azt jelenti, hogy bármely két ember nukleotidszekvenciája 99,5% -ban azonos. Következésképpen különböző fenotí-

pusú emberek csoportjai (még a különböző rasszok képviselői is) genomjának mindössze 0,5% - mutat változatosságot. Minden kardinális eltérést kizárólagosan kulturális, politikai valamint éghajlati sajátosságok okoznak, amelyben egyik vagy másik rassz kialakult.

Az emberi genom első változatait, amelyeket jóval a DNS szekvenálás módszer megjelenése előtt írtak le, a kromoszómák számbeli és szerkezeti eltérései jellemeztek. Az aneuploidia (egyes kromoszómák számbeli eltérése) és a kromoszóma átrendeződések, amelyérői már korábban említést tettünk, gyakran különböző örökletes megbetegedésekkel vannak ösz-szefüggésben. Ehelyett a homológ kromoszómák méret és alak szerinti variációi nem mindig függenek össze a fenotípus patológiás megváltozásával. Ezért ezek elég gyakran előfordulnak az emberi populációkban. A nagy genom átrendeződéseket 2 millió DNS bázispár felett mikropreparátumokon lehet látni fénymikroszkóp alatt (35.3. ábra).

A humán nukleotidszekvenciák elemzésének folyamata során számos „kisléptékű” genom variációt azonosítottak, amelyek mérete nem haladja meg az 1000 bázispárat. Az ilyen DNS változatok, megközelítőleg 80%- át egyes nukleotidok cseréje képviseli. A becslések szerint az emberi populációkban minden 300 nuk-leotid párra jut egy nukleotidcsere (báziscsere). Általában az emberi populációkban 84 700 000 esetben azonosítottak egyes nukleotidok cseréjét. Úgy vélik, hogy pont az ilyen „kisléptékű” genom variációk határozzák meg a sokféle fenotípus változatot és kedvezőtlen körülmények esetén hajlamosítanak bizonyos betegségek kialakulására.

A „kisléptékű” genomvariációkat az orvosi genetikában a recesszív mutáns alléi gének hordozóinak a kimutatására (ezt majd a későbbiekben megvizsgáljuk); az ember populációs genetikájában az emberek különböző populációi közötti kapcsolatok meghatározására, az igazságügyi orvosszakértői vizsgálatokban az személyek vagy a szülők azonosítására használják.

Az egyén vagy a szülőség azonosítására gyakran alkalmazzák a polimorfizmust a nukleotidok variábilis ismétlődését 9 bázispár hosszúságban, amelyek változatossága olyan magas, hogy minden ember (kivéve az egypetéjű ikreket) egyedi szekvencia változattal rendelkezik, ezekkel a génkészletekkel ugyan olyan könnyen meg lehet különböztetni az egyik embert a másiktól, mint az ujjlenyomattal. Mivel a gyermek a fele kromoszómáit az apjától a másik felét az anyjától kapja így az ismétlődések készletei is egyediek és tartalmazzák részben az apai és részben az anyai változatokat.

Az ember genomjáról és főleg egyedi strukturális variációiról szerzett információk kiszélesítették elképzeléseinket a genotípus és a fenotípus közötti kapcsolatról. A DNS-szekvenálási módszerek gyors fejlődése indokolja, hogy a „genetikai igazolványokéról (minden ember genomjának teljes szekvenálása) mint elég közeli perspektíváról beszéljünk.

1. Mi jellemző az emberi genomra? 2.Mi a szerepe a mobil genetikai elemeknek az emberi genom változatosságában? 3. Mivel magyarázható az, hogy a különböző rasszok képviselőinek gen-omja kevesebb mint 0,5% -ban tér el egymástól. 4. Milyen sajátosságai vannak az ember kariotípusának?

Miért nehezebb vizsgálni az emberi genomot mint más szervezetek genomját?

Tankönyv 10. osztálya számára Biológia és ökológia Osztapcsenko, Bálán,  Kompanec, Ruskovszkij