Lidský genom a jeho variabilita
Lidský genom je soubor veškeré DNA v lidské buňce. V jádře je uložena převážná většina: 3,2 miliardy párů bazí (bp), a to ve dvou kopiích (diploidní buňky). Uložen je na 46 chromozomech. Největší lidský chromozom 1 má velikost 250 Mb, což odpovídá délce molekuly 15 cm v rozbaleném stavu. Kdybychom veškerou genetickou informaci uloženou v jádře chtěli přepsat do knih, vznikla by knihovna obsahující tisíc knih velikosti Bible. [[1]]
Extrajaderný genom je u člověka pouze v mitochondriích - každá kruhová molekula DNA má velikost 16 596 bp. Ovšem v každé buňce je až několik set mitochondrií a v každé mitochondrii několik kopií její DNA.
Obsah |
upravit Typy sekvencí v lidském genomu
upravit Geny
Geny jsou úseky DNA kódující buď protein, nebo některý z druhů RNA. Jsou samozřejmě nejdůležitější částí lidského genomu, neboť obsahují informace esenciální pro život organismu. Současné odhady celkového počtu lidských genů jsou méně než 25 000. [[2]]
Geny jako takové tvoří až jednu čtvrtinu genomu, ovšem velkou většinu genů tvoří nepřekládané sekvence. Úseky kódující polypeptidy a RNA tvoří pouze 1,5 % genomu. [[3]]
Některé geny jsou v haploidním genomu jen v jedné kopii, naproti tomu mnoho genů se vyskytuje ve více kopiích - tzv. genových rodinách. Tyto skupiny genů jsou tvořeny geny s podobnou sekvencí, strukturou a funkcí. Předpokládá se jejich důležitá evoluční funkce. [[4]] Například genů pro syntézu tRNA je 10 - 100 kopií, pro histony až 50 kopií.
upravit Pseudogeny
Pseudogeny (někdy též genové fragmenty) jsou zbytky genů, které během evoluce ztratily svůj význam. Jelikož nekódují žádný znak, nahromadily se v nich během vývoje mnohé mutace (neboť nepůsobil žádný selekční tlak proti mutacím). V některých případech mohou svou podobností s původním genem komplikovat genetická vyšetření.
upravit Repetitivní sekvence
Jsou sekvence, které se v genomu opakují. Nekódují žádný znak. Rozeznáváme několik základních typů.
upravit Rozptýlené repetitivní sekvence
Jsou jednotlivě rozptýlené po celém genomu. Patří mezi ně například sekvence Alu, která je asi 300 bp dlouhá a opakuje se v genomu asi 500 000x. Podobných sekvencí je celá řada a tvoří nejméně 30 % lidského genomu. Jsou zdrojem nehomologních rekombinací vedoucích k přestavbám genomu. Jejich množení je výsledkem reverzní transkripce.
upravit Tandemové repetitivní sekvence
Jsou sekvence, jejichž opakující se kopie jsou v genomu těsně vedle sebe uspořádány. Podle délky opakující se sekvence se dělí na:
- makrosatelitní sekvence - opakující se jednotka je dlouhá desítky pb. Vyskytují se zejména v okolí centromer.
- minisatelitní sekvence - jednotka dlouhá 5 - 30 pb. Patří sem i telomerické repetice (TTAGGG).
- mikrosatelitní sekvence - 2 - 4 pb dlouhé jednotky.
- opakování jednoho nukleotidu - zejména A.
upravit Variabilita lidského genomu
Obecný název pro různé sekvence v určitých částech genomu je varianta. Dříve se užívalo označení mutace pro formy, jejichž frekvence v populaci nepřesahovala 1 % (ovšem toto označení vzbuzuje dojem negativního působení na nositele), a polymorfismus pro formy častější. Pokud jde o varianty uvnitř lidských genů, mohou onemocnění způsobovat jak mutace v exonech, tak v intronech či promotorových sekvencích.
Výraz polymorfismy DNA se užívá pro popis variant v sekvenci DNA určitého lokusu na různých chromozomech a u různých individuí. Nacházejí se většinou v úsecích mezi geny, jen v menšině uvnitř genů. Jsou nepostradatelné při genetickém mapování diagnostice chorob a identifikaci jedince.
upravit Molekulární podstata polymorfismů DNA
RFLP - restriction fragment length polymorphism, neboli polymorfismus délky restrikčních fragmentů, vychází z variant zasahujících rozpoznávací místo restrikčních endonukleáz. Pokud rozpoznávací místo zanikne, vznikne fragment delší, což je detekovatelné gelovou elektroforézou nebo Southernovou metodou. Delší fragment vznikne i v případě, pokud se mezi dvěma konstantními restrikčními místy vyskytne větší nebo menší počet tandemových repetic (většinou minisatelitních). V takovém případě mluvíme o VNTR - variable number of tandem repeats - polymorfismu.
STR, neboli short tandem repeats (mikrosatelity), jsou v genomu velmi časté a lze je velmi snadno detekovat pomocí PCR.
Bodové substituce beze změny rozpoznávacího místa jsou detekovatelné na DNA čipech, nazývají se SNP – single nucleotid polymorphism.
Pro DNA fingerprinting se používají zejména polymorfismy založené na různém počtu tandemových opakování, neboť obvykle nesou mnohem více alel než dvě a jsou v genomu časté.
