Repetitivní sekvence v genomu člověka

Lidský genom se skládá z nerepetitivní neboli jedinečné DNA a z repetitivních DNA sekvencí. Repetitivní sekvence mají význam jak při genové expresi, tak například i při determinaci architektury chromozomů nebo buněčného jadérka.

Rozdělení

Pokud jsou repetetivní sekvence v řadě za sebou v blocích, periodicky se opakujících sekvencí, tak se jedná o tandemové repeteticní sekvence. Naopak tomu rozptýlené sekvence jsou v genomu náhodně rozptýlené.

Tandemově opakované

VNTR (Variable number of tandem repeats) – Polymorfismus detekovatelný Southernovovou metodou, specifickou sondou nebo PCR. Jednotlivé kopie následují jedna za druhou na určitém místě v genomu. Jsou variabilní v počtu opakování jednotek na příslušném lokusu mezi různými chromozómy.

• Dělí se do podskupin podle délky repetetivní sekvence:
  1. makrosatelitní
     • zejména v okolí centromer
     • detekovatelné cytogeneticky jako bloky heterochromatinu (zejména chromozomy 1, 9,16 a Y)
  2. minisatelitní
     • opakující se jednotka 5–30 pb
     • podkladem řady polymorfismů
  3. mikrosatelitní
     • také podkladem řady polymorfismů DNA (využití pro nepřímou diagnostiku, identifikaci osob)
     • existují i polymorfní úseky tvořené jedním nukleotidem (zejména (A)n)
  4. telomerické repetice
     • několik kb dlouhé bloky (TTAGGG)n
     • zkracovány během dělení, udržovány telomerázou v některých buňkách (zárodečné, kmenové, některé nádorové).

Rozptýlené

Rozptýlené repetice vznikají nejčastěji procesem transpozice, "skákání" sekvence DNA na jiné místo genomu. Většina z těchto sekvencí má schopnost se pohybovat v rámci DNA. Sekvence jsou pak nazývány transpozony.

1. Retrotranspozony - jejich typickou vlastností je schopnost se „kopírovat“. Tento děj je zahájen transkripcí DNA do RNA a vložením úseku pomocí reverzní transkriptázy zpět do původního řetězce. Typ sekvence LINE - long interspersed nuclear elements (5 – 7 kb) je autonomní. Kóduje tedy proteiny nezbytné pro retrotranspozici. Druhým typem sekvence jsou SINE - short interspersed nuclear elements. Jsou mnohem kratší (100-400 bp). Bývají přidruženy k sekvencím LINE, které umožňuje jejich mobilitu
2. DNA transpozony - v tomto případě je sekvence „vystřižena“ a přemístěna na jiný úsek genomu.

Z bezprostředního pohledu nemají transpozony žádnou důležitou funkci v buňce - hovoří se o odpadní DNA (junk DNA); nebo o sobecké DNA, neboť se transpozony propagují na úkor buněčných energetických zdrojů. Z širšího úhlu pohledu může být mobilita retrotranspozonů důležitá pro plasticitu genomu.

Význam

Přispívají k plasticitě genomu, což je chápáno jako důležitý evoluční přínos. Mohou být ale zdrojem nehomologních rekombinací vedoucích k delecím, inversím apod. Na úrovni jedince mohou také být zdrojem škodlivých mutací. Amplifikací intragenové repetitivní sekvence (většinou trinukleotidové) může vzniknout skupina lidských dědičných chorob.

Syndromy způsobené expanzí trinukleotidových repetic

 Podrobnější informace naleznete na stránce Dynamické mutace.

Syndromy způsobené expanzí trinukleotidových repetic jsou způsobeny nestabilními/dynamickými mutacemi. Zděděné změny v počtu repetic tří nukleotidů (CAG, CTG, CGC, GAA) uvnitř nebo mimo příslušného genu. Do určitého počtu opakování trinukleotidů se onemocnění neprojeví, hovoříme o tzv. premutaci. V průběhu meiotického dělení se počty repetic mohou zvýšit až k plné mutaci. Plná mutace je následně předána potomku v další generaci, který bude postižen.

Příklady syndromů

Pro syndrom fragilního X je typický protáhlý obličej, velké uši, prominence brady.

• Huntingtonova chorea
  • 5´konec genu – repetice CAG
  • normálně 10–34 opakování
  • postižení mají 42–100 kopií
• Myotonická dystrofie
  • za 3´koncem genu repetice tripletu CTG
  • postižení mají 50 repetic a více
• Friedreichova ataxie
  • GAA opakování v intronu genu
• Syndrom fragilního X (fraX)
  • Amplifikace tripletů CCG v genu FMR1 v regionu FRAXA (fragilní místo), který se nachází na dlouhých raménkách chromozomu X.
  • Do 50 repetic – normální alela
  • 50–200 repetic – premutace, zpravidla bez fenotypového projevu
  • 200+ repetic – plná mutace

Odkazy

Související články

• Huntingtonova choroba
• Syndrom fragilního X

Použitá literatura

• KOČÁREK, Eduard, Martin PÁNEK a Drahuše NOVOTNÁ. Klinická cytogenetika I : úvod do klinické cytogenetiky, vyšetřovací metody v klinické cytogenetice. 1. vydání. Praha : Karolinum, 2006. 120 s. ISBN 80-246-1069-8.

• GOETZ, Petr. Vybrané kapitoly z lékařské biologie I. 1. vydání. Jinočany : H & H, 1994. 176 s. ISBN 80-85787-56-3.

• GOETZ, Petr, et al. Vybrané kapitoly z lékařské biologie II. 1. vydání. Praha : Karolinum, 2002. 139 s. ISBN 80-246-0320-9.

• MOYZIS, R K, K L ALBRIGHT a M F BARTHOLDI, et al. Human chromosome-specific repetitive DNA sequences: novel markers for genetic analysis. Chromosoma [online]. 1987, vol. 95, no. 6, s. 375-86, dostupné také z <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3677921>. ISSN 0009-5915.