Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Результаты проекта «Геном человека»



 

1. В 2004 году исследователи из Международного Консорциума по Секвенированию Человеческого Генома (англ. International Human Genome Sequencing Consortium) (IHGSC) проекта «Геном человека» огласили новую оценку числа генов в человеческом геноме составившую от 20 до 25 тыс. Ранее предсказывалось от 3 до 40 тыс., а в начале проекта оценки доходили до 2 млн. Начальная оценка была более чем 100 тысяч генов. Число генов человека не намного превосходит число генов у более простых организмов, например, круглого червя Caenorhabditis elegans или мухи Drosophila melanogaster. Так происходит из-за того, что в человеческом геноме широко представлен альтернативный сплайсинг, который позволяет получить несколько различных белковых цепочек с одного гена (рис. 6.11).

 

 

Рис. 6.11. Альтернативный сплайсинг

 

2. Анализ генома человека позволил выявить у него порядка в начале 40 тыс. генов, позже до 20-25 тыс. Самые короткие гены содержат всего 20 п.н.(гены эндорфинов, вызывающих ощущение удовольствия).

Самый длинный ген, кодирующий один из белков мышц (миодистрофин), содержит порядка 2,5 млн. п.н.

3.В кодировании белков принимает участие не более 1,5 % хромосомной ДНК человека (т.е. генетические инструкции по формированию человеческого индивидуума занимают лишь 3 см на двухметровой молекуле ДНК человека).

 

4. Геном человека состоит из 24 хромосом и 3,2 млрд. п.н. В геноме женщин содержится лишь 23 хромосомы из 24-х, и все они представлены в соматических клетках двумя экземплярами.

У мужчин в клетках содержится полная Энциклопедия человека, все 24 хромосомы, но две из них (хромосомы X и Y) существуют в единичных экземплярах. Разные хромосомы сильно отличаются друг от друга по числу и свойствам генов (в первой, самой большой, хромосоме содержится 263 млн. п.н., составляющих 2237 гена, а в 21 хромосоме – 50 млн.п.н. и 82 гена).

 

5. Большинство человеческих генов имеют множественные экзоныиинтроны, которые часто оказываются значительно более длинными, чем граничные экзоны в гене. Гены неравномерно распределены по хромосомам. Каждая хромосома содержит богатые и бедные генами участки (рис. 12).

 

 

Рис. 6.12. Экзон-интронная структура ДНК у эукариот

 

6. В человеческом геноме найдено множество различных последовательностей, отвечающих за регуляцию гена. Под регуляцией понимается контроль экспрессии гена (процесс построения матричной РНК по участку молекулы ДНК). Обычно это короткие последовательности, находящиеся либо рядом с геном, либо внутри гена. Иногда они находятся на значительном расстоянии от гена (энхансеры).

 

7. Согласно последним подсчётам, эухроматин, богатый генами и активно экспрессирующихся участков хромосом, составляет примерно 93.5% от всего генома. Оставшиеся же 6.5% приходятся на гетерохроматин – эти участки хромосом бедны генами и содержат большое количество повторов, которые представляют серьезные трудности для ученых, пытающихся прочесть их последовательность.

 

8. Как у людей имеются семьи, так и гены объединяют всемейства по их схожести. В геноме человека присутствуют около 1,5 тыс. таких семейств. Причем только околосотни из нихспецифичны для человека и позвоночных животных. Основная же масса генных семейств имеется как у человека, так и у дождевого червя. Разные гены одного семейства возникали в ходе эволюции изодного гена-предшественника как следствие мутаций. «Родственные» гены чаще всего выполняют сходную функцию. Например, геном человека имеет около 1 000 генов-рецепторов обоняния.

 

9. Кодирующие белок последовательности (множество последовательностей составляющих экзоны) составляют менее чем 1,5 % генома. Не учитывая известные регуляторные последовательности в человеческом геноме содержится масса объектов, которые выглядят как нечто важное, но функция которых, на текущий момент не выяснена. Фактически эти объекты занимают до 97 % всего объёма человеческого генома. К таким объектам относятся:

- повторы

- транспозоны (прыгающие гены)

- псевдогены - это гены, утратившие способность к экспрессии. Перед их названием ставят греческую букву y. He совсем ясно, зачем геному нужны такие гены, почему он сохранил их в эволюции и не избавился от них.

 

10. В геноме человека имеется около 20 000 таких псевдогенов. В частности, в огромной семействе генов обоняния около 60% являются псевдогенами. Считается, что массивная потеря функциональных генов произошла за последние 10 млн. лет в связи со снижением роли обоняния у человека по сравнению с другими млекопитающими.

11.Число генов, ассоциируемых с различными болезнями больше всего в Х хромосоме – 208; в 1 – 157; и в 11 – 135. Меньше всего таких генов в Y – всего 3. Тем не менее, только совокупность всех хромосом обеспечивает клетки полной информацией, позволяющей человеку нормально развиваться и жить. В отсутствие любой из пар хромосом жизнь конкретного индивидуума становится невозможной. При потере по каким-либо причинам только одной из пары хромосом состояние человека сильно отличается от нормы. Например, частичная моносомия 5-ой хромосомы приводит к синдрому кошачьего крика. У детей с этой аномалией отмечается необычный плач, что обусловлено изменением гортани, а также черепа и лица. В клетках человека также имеется ДНК, расположенная не в хромосомах, а в митохонд­риях. Это тоже часть генома человека, называемая М-хромосомой. В отличие от ядерного генома митохондриальные гены располагаются компактно, как в геноме бактерий, и имеют свой собственный генетический код (своеобразный «генетический жаргон»).

МитДНК ответственна в клетке за синтез всего лишь нескольких белков. Но эти белки очень важны для клетки, поскольку участвуют в обеспечении клетки энергией. Предполагают, что митохондрии появились в клетках эукариот в результате симбиоза высших организмов с аэробными бактериями. МитДНК передается из поколения в поколение только по женской линии. При оплодотворении в яйцо проникает сперматозоид с набором отцовских хромосом, но без отцовских митохондрий. Только яйцеклетка предоставляет зароды­шу свою митДНК. Поэтому митДНК удобно использовать для определения степени родства как внутри вида, так и между различными таксонами.

 

12. Одной из целей исследования генома человека являлось построение точной и подробной карты всех хромосом. Генетическая картапредставляет собой схему, описывающую порядок расположения на хромосоме генов и других генетических элементов (снипсы-повторы-гены).

 

13. Плотность расположения генов в хромосомах сильно различается. Средняя плотности составляет около 10 генов на 1 млн.п.н. Однако в хромосоме 19плотность составляет 20 генов, а в Y-хромосоме — всего 1,5 гена на млн. Если сравнить плотность генов с плотностью расселения людей, то Y-хромосома напоминает нашу Сибирь, а хромосома 19 — Европейскую часть России. Плотность расположения генов падает по мере эволюционного усложнения организмов. Для сравнения: в геноме бактерий содержится свыше 1000 генов на 1,0 млн. и. н., у дрожжей около 450генов на 1,0 млн. п. н., а у червя С. elegans - около 200.

 

14. Около 20 % генов человека функционируют во всех типах клеток человека. Остальные же гены работают только в определенных тканях и органах. Например, глобиновые гены экспрессируются только в клетках крови, поскольку основная их функция – обеспечивать перенос кислорода. Примером высочайшей специализации генов служат обонятельные гены. В каждой клетке органа обоняния человека – обонятельной луковице - работает только 1 ген из 1000 возможных. Сильнейшее недоумение ученых вызвал тот факт, что некоторые из этих генов, кроме обонятельной луковицы, активизируются еще в одном типе клеток – сперматозоидах. Как это связано с восприятием запаха, пока не совсем ясно.

 

15. Оказалось, что более 1000 генов «родились» совсем недавно (по эволюционным меркам, конечно) – в процессе удвоения исходного гена и последующего независимого развития дочернего гена и гена-родителя. А чуть меньше 40 генов недавно «умерли», накопив мутации, сделавшие их совершенно неактивными.







Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-25; Просмотров: 219; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.006 с.) Главная | Обратная связь