Расшифрована нуклеотидная последовательность геномной днк

2. В настоящее время с различной степенью точности расшифрована нуклеотидная последовательность геномной ДНК около 300 видов микроорганизмов, большинство из которых являются инфицирующими. Для многих низших полнота анализа оказалась абсолютной, то есть все нуклеотиды расшифрованы.

Однако переход от низших к высшим сопровождается появлением большого числа некодирующих ДНК, значительную часть которых составляют повторяющиеся последовательности. Они вносят большую путаницу в правильную стыковку уже расшифрованных фрагментов ДНК.

В геноме одного из видов круглого червя (нематоды) первого многоклеточного организма, для которого удалось определить нуклеотидную последовательность ДНК, осталось около одной сотой процента от общей длины ДНК, и эти неясности не касаются генов или регуляторных элементов. Нуклеотидная же последовательность всех 19 099 генов этого червя, распределенных на площади в 97 миллионов пар оснований, была определена полностью.

Эукариоты (живые организмы, клетки которых содержат ядро) имеют в среднем геномы больше, чем прокариоты (живые организмы, клетки которых не содержат ядро). Позвоночные животные имеют в среднем геномы больше, чем беспозвоночные. Однако тут есть исключения, которые никто пока не смог объяснить.

Были предположения, что размер генома связан с продолжительностью жизненного цикла организма. Некоторые ученые утверждали на примере растений, что многолетние виды имеют более крупные геномы, чем однолетние, причем обычно с разницей в несколько раз. А самые маленькие геномы принадлежат растениям-эфемерам, которые проходят полный цикл от рождения до смерти в течение нескольких недель. Этот вопрос сейчас активно обсуждается в научных кругах.

 

В нашем геноме 32 000 генов

Расшифровка структуры генома человека показала, что в нашем геноме 32 000 генов, что в несколько раз больше, чем количество синтезируемых белков в нашем организме. Белок-кодирующих генов только 24 000, продуктом остальных генов являются молекулы РНК. Остаётся открытым вопрос, зачем нужна часть ДНК, которая ничего не кодирует (некоторые исследователи называют её "мусорной").

Рис. 2. «Известные и не известные гены»

Вся наша изменчивость на нуклеотидном уровне определяется 0,1% или около 100 000 мутаций. Из них» 70% определяют индивидуальные непатологические особенности. Немногим менее 5% составляют мутации, серьезным образом нарушающие структуру и функции кодируемых белков или даже приводящие к их полному отсутствию. Именно эти мутации связаны с тяжелыми моногенными болезнями человека.

Широко распространены в нашей популяции такие мутации, которые незначительно влияют на функции кодируемых белков. Эти мутации, получили название полиморфизмов и рассматриваются как варианты нормы. Но именно они формируют наследственную предрасположенность к наиболее частым мультифакторным болезням человека.

Напоминание:

Локус – от латинского слова «место» - место, занимаемое геном, генетическим маркером или SNP (единичная нуклеотидная замена) на хромосоме.

Локус, существующий в нескольких формах, называется полиморфным.

Аллель – мы наследуем по одному аллелю от каждого родителя, одна из форм локуса.

Определения:

Аллели (аллельные гены) — это различные формы одного и того же гена. В диплоидных (содержащего двойной набор хромосом) клетках организма присутствует по два аллеля каждого гена. Аллели одного и того же гена находятся в одинаковых локусах (местах) гомологичных хромосом.

Если два аллеля одного гена в клетках организма одинаковы, то такой организм (или клетка) называется гомозиготным. Если аллели разные, то организм называется гетерозиготным.

В диплоидных (содержащего двойной набор хромосом) клетках организма присутствует по два аллеля каждого гена. Аллели одного и того же гена находятся в одинаковых локусах (местах) гомологичных хромосом.

Если два аллеля одного гена в клетках организма одинаковы, то такой организм (или клетка) называется гомозиготным. Если аллели разные, то организм называется гетерозиготным.

Генетический полиморфизм (ГП) – это вариации генов у биологического вида. В классической генетике ГП соответствует вариантам, из которых наиболее редкий вариант встречается с частотой чаще, чем 1% (основан на диаллельной модели гена и множественном аллелизме – см. выше). В молекулярном плане ГП – это нарушения структуры нуклеотидов в молекуле ДНК. Основная форма: однонуклеотидный полиморфизм (ОНП) - изменения одной пары нуклеотидов, встречаются в 93% генов человека, в т.ч. качественный и количественный ГП. В первом случае - это замена одного нуклеотида, или SNP (частота 1: 300 нп.). Во втором случае - это вариабельность числа тандемных повторов нуклеотидов, или STR (следуют друг за другом в виде одного, двух, трех и более повторов).

Источником генетического полиморфизма служат изменения в ДНК:

- мутации – поставщик новых аллелей;

- множественные мутации – множественные аллели.

Примеры генетического полиморфизма – «варианта нормы»: