Геном людини. Один ген - один білок

З`явившись на світло, ми дуже швидко дізнаємося, що всі люди різні. Для більшості з нас ця різниця полягає в щось просте, наприклад кольорі волосся або очей. Для інших ця різниця набуває велику вираженість, приймаючи форму вроджених дефектів або синдромів. Накопичуючись, вони призводять до зростання захворюваності і смертності. У канадському дослідженні було показано, що близько 12% людей мають проблеми зі здоров`ям, викликані або пов`язані з генетичними захворюваннями, які проявилися в період від народження до раннього зрілого віку. Генетика вивчає ознаки і спадкові відмінності індивідуумів.

Як показав ще Грегор Мендель, ми здатні усвідомити принципи спадкування і без знань про ДНК і її організації в геномі. Однак традиційне розуміння медицини та медичної генетики зараз стоїть на порозі революційного перегляду. У цій технологічної революції геномної медицини ми тим не менше все ще потребуємо розумінні фундаментальних принципів генетики і спадковості.

За останні 15 років практичне застосування клінічної медичної генетики істотно трансформувалося: від кілька таємничої спеціальності, що має справу з пренатальної діагностикою, хромосомними аномаліями і дисморфия, до передового прогресивного напрямку, що впроваджує методи геномної медицини в інші її області. У 2001 р в рамках Проекту «Геном людини» (Human Genome Project) було заявлено, що розшифровка послідовності генома людини в цілому завершена. За задумом творців, Проект «Геном людини» був від початку спрямований на визначення послідовностей 3 млрд пар основ і картування окремих генів, що кодуються цими послідовностями.

Відео: Чи можна поправити свої гени?

геноміка - Наука про набір генів живих організмів, їх функції та взаємодії між собою і з навколишнім їх середовищем, вивчає, крім того, як генетична різноманітність співвідноситься з ризиком розвитку тих чи інших захворювань і з ефективністю того чи іншого методу лікування (фармакогеноміка). Зусилля по виділенню та картування генів привели до створення функціональної геноміки, яка намагається з`ясувати функції того чи іншого гена, генну регуляцію і генное взаємодія.

Знання та технології, отримані за допомогою геноміки, надають і будуть надавати настільки ж істотний вплив на репродуктивну медицину, як і на інші її розділи. Акушери і гінекологи повинні будуть не тільки володіти знаннями в області генетики і принципів спадкування, а й мати уявлення про геноміки і її технологіях, а також про те, яким чином вони можуть вплинути на ризик, діагностику і лікування патологічних станів. Лікарі будуть здатні не тільки використовувати традиційну парадигму діагностики та лікування захворювань, а й розпізнавати і лікувати геномні захворювання ще до їх маніфестації.

Вони повинні бути готовими зіткнутися з етичними, юридичними і соціальними аспектами такого революційного підходу. І хоча ера геномної медицини принесе нові інструменти індивідуалізації ризику захворювань, ефективної профілактики та лікування, фундаментальними компонентами медицини все ж залишаться базове обстеження і збір сімейного анамнезу.

проект «геном людини»Привів нас до деяких приголомшливим відкриттям. Виявляється, лише менше 2% людського генома зайнято генами, що кодують білок. Це було несподівано, так як раніше вважали, що геном людини повинен відображати складність будови людського організму і містити близько 120 000 генів. У першому звіті Проекту стверджувалося, що він містить лише 30 000-35 000 генів. У плодової мушки Drosophila melanogaster нарахували 14 000 генів, у гірчиці Arabidopsis thaliana - 26 000 генів. Тепер зрозуміло, що складність процесів росту і розвитку людини неможливо пояснити лише відкриттям нових генів.

Існуюча догма «один ген - один білок»Зараз замінена теорією альтернативного сплайсингу, згідно з якою Екзони, або кодують регіони, одного і того ж гена можуть перемикатися на синтез альтернативних форм відповідного протеїну.

Відео: 10 найбільш шокуючих мутації у Тварин

екзонів - Послідовності гена, транскрібіруемих в білки. Інтрони - ділянки гена, які не кодують білки. У процесі трансляції мРНК гена відбувається сплайсинг екзонів. Виявлено, що Екзони становлять лише 1% людського генома, інтрони - близько 25%. Як правило, в гені кількість ДНК, що не відповідає за структуру і функції білків, в 25 разів більше, ніж відповідає. Цей факт має великий вплив на ДНК-тестування і інтерпретацію чутливості і специфічності тесту. Генні регіони хромосом можна порівняти з «генними оазисами», розкиданими між «безгеннимі пустелями».

Більше 10% генома становлять повторювані послідовності ДНК, які можуть відповідати за структуру самих хромосом. Описано безліч довгих і коротких розкиданих повторюваних елементів, в тому числі так зване Alu-сімейство. Alu-послідовності виявлені в багатьох генами регіонах і, ймовірно, відіграють роль у генетичної рекомбінації.

геном людини містить більше 3 млрд пар основ, послідовність яких ідентична на 99,9% у всіх людей. Дивно, але все розмаїття людства побудовано всього лише на 0,1% геномної послідовності. Однонуклеотидний поліморфізм - найбільш поширений варіант ДНК в геномі, зустрічається з частотою близько 1 на 10 млн. Однонуклеотидний поліморфізм - заміщення одного підстави, що відбуваються в середньому в 1 з 1250 нуклеотидів. Заміна підстави не призводить до зміни фенотіпа- це явище виявляють приблизно в 1% популяції.

Через свою повсюдної поширеності в людському геномі однонуклеотидний поліморфізм має велику цінність у визначенні змін послідовностей, пов`язаних з підвищеним ризиком тих чи інших захворювань, за допомогою традиційного аналізу груп зчеплення і популяційних досліджень асоціацій. Незважаючи на те що однонуклеотидний поліморфізм, мабуть, не впливає на кодування білка, він може сприяти розвитку деяких захворювань за рахунок присутності в регуляторних регіонах або інтрони. Однонуклеотидний поліморфізм також може визначати чутливість захворювання до терапії, наприклад у випадку з поліморфізмом рецептора до ангіотензину II типу 1 і його асоціації із застійною серцевою недостатністю.