Genóm človeka a jeho štruktúra

1. názov VNTR systému lokalizovaný na chromozóme v susedstve je gén pre počet alel v populácii Apo B 2 Apolipoproteín B 15 Ľudský genóm Col 2A 12 Kolagén typu II 8 embryo PAH 12 Fenylalanín hydroxyláza 8 Jadrový genóm Genóm mitochondrie 16,6 kb 3 000 000 kb plod YNZ 22 17 D17S30 13 37 génov viac ako 25 000 génov 70% 30% MCT 118 1 D1S80 13 dospelý Gény gény kódujúce 2 gény pre 22 génov extragénová 13 polypeptidov rRNA pre tRNA a k nim patriace DNA sekvencie 80% 20% unikátne, alebo málo opakované sekvencie unikátne, alebo s mierne, alebo vysoko malým počtom kópií repetitívna kódujúca nekódujúca 10% 90% DNA DNA tandemové alebo roztrúsené zhlukové opakovania opakovania intróny, fragmenty pseudogény neprekladané génov oblasti a i. 3´ ťažkýreťazec ľahkýreťazec JEDNÝM Z NAJVÄČŠÍCH TAJOMSTIEV ŽIVOTA JE SPÔSOB VYUŽITIA GENETICKEJ INFORMÁCIE, KTORÁ SA NACHÁDZA V NAŠICH BUNKÁCH. SÚBOR VŠETKÝCH GÉNOV A ICH ALEL V KAŽDEJ NAŠEJ BUNKE SA NAZÝVA GENÓM. DELÍ SA NA JADROVÝ A MITOCHONDRIÁLNY. GÉNY SAMOTNÉ TVORIA LEN ASI 5% GENÓMU A SÚ V ŇOM NEROVNOMERNE DISTRIBUOVANÉ. ZVYŠOK SÚ RÔZNE TYPY SEKVENCIÍ DUSÍKOVÝCH BÁZ A O ICH FUNKCII VIEME DOTERAZ VEĽMI MÁLO, AK VÔBEC NEJAKÚ MAJÚ. ŠTRUKTÚRA NAŠICH GÉNOV JE ZLOŽITÁ A MÔŽU SA NAVZÁJOM OVPLYVŇOVAŤ. DOTERAZ NEVIEME DOSŤ O TOM, AKÝMI MECHANIZMAMI SA DOSAHUJE TO, ŽE AK JE V BUNKE POTREBNÁ URČITÁ BIELKOVINA, TRANSKRIBUJÚ SA VŠETKY ALELY, KTORÉ SÚ V BUNKE PRÍTOMNÉ (AK NIE SÚ CIELENE ZABLOKOVANÉ). SITUÁCIU KOMPLIKUJE AJ DEGENERÁCIA GENETICKÉHO KÓDU A ALTERNATÍVNE POUŽITIE GENETICKEJ INFORMÁCIE, KEDY SA V RÔZNYCH BUNKÁCH SYNTETIZUJÚ ODLIŠNÉ BIELKOVINY, KÓDOVANÉ ROVNAKÝMI GÉNMI. 15. APRÍLA 2003 BOLO OFICIÁLNE OZNÁMENÉ, ŽE JE PREČÍTANÁ SEKVENCIA ĽUDSKÉHO GENÓMU. NAPRIEK TOMU BUDÚ PRÁCE ĎALEJ POKRAČOVAŤ, PRETOŽE SME V SITUÁCII ŽIAČIKA STOJACEHO PRED OBROVSKOU, 46 DIELNOU KNIHOU, V KTOREJ SA MEDZI TROMI MILIARDAMI ZNAKOV SKRÝVA VIAC AKO DVADSAŤ PÄŤ TISÍC SLOV. Extragénová DNA tvorí viac ako ¾ genómu. Jej najväčšou časťou (80%) sú tzv. „génové púšte“, v ktorých sa (zdanlivo chaoticky) vyskytujú nukleotidy s rôznymi dusíkovými bázami, alebo ich krátke „motívy“. Ich funkcia zatiaľ nie je známa. Známe je, že sa jednotlivé chromozómy odlišujú podielom génov, repetitívnych (opakujúcich sa) sekvencií a uvedených „prázdnych“ oblastí. Repetitívne (opakujúce sa) sekvenciesa vyskytujú v rôznom počte kópií a navzájom sa líšia: 1) mierne repetitívne sekvenciesú najmä gény pre rRNA, tRNA a signálne sekvencie. Údaje o počte génov pre RNA sa rôznia. O génoch pre rRNA sa uvádza, že ich je v genóme niekoľko desiatok tisíc kópií. Nachádzajú sa v mieste tzv. sekundárnej konstrikcie krátkych ramienakrocentrických chromozómov. Tu sa kompletizujú podjednotky ribozómova tvoria jadierko. Gény pre tRNA sú (podľa literárnych prameňov) roztrúsené po genóme v niekoľkých stovkách tisícov kópií. Signálnesekvencie sú motívy dusíkových báz, ktoré slúžia na naviazanie základnýchregulačných bielkovín – tzv. domén. Funkciou domén je základná regulácia(riadenie) použitia genetickej informácie– od väzby na DNA pri jej kontrole, až po riadenie začiatku transkripcie. 2) v genóme sa nachádzajú dva typy vysoko repetitívnych(často sa opakujúcich) sekvencií:A) tandemové(za sebou nasledujúce) repetície(opakovania) určitých motívov dusíkových báz. Majú zásadný význam pri tzv. polymorfizme nekódujúcich oblastí DNA.Ide o veľké bloky s rôznym počtom opakovaní jednotlivých motívov báz. Používajú sa na identifikáciu jednotlivca (prípadne biologického materiálu od neho pochádzajúceho) pri tzv. vyšetrení „VNTR“ alebo „fingerprint“. Jedná sa napríklad o rôzne typy tzv. satelitných DNA: Typ DNA veľkosť blokudĺžka motívu satelitná 100 kb –niekoľko mb5 – 171 bp minisatelitná0,1 – 20kb6 – 24 bp mikrosatelitná100 – 150 bp1 – 4 bp Uvádzame príklady niektorých polymorfizmov, ktoré s používajú napr. pri určovaní otcovstva. Sú súčasťou chromozómov a odovzdávajú sa z rodičov na potomkov. Majú rôznu dĺžku, ktorá sa určuje metódou VNTR: B)disperzné, tzv. RETRO a a iné transponibilné elementy.Ide o sekvencie, ktoré sa do nášho genómu dostali v priebehu vývoja človeka – niektoré pred niekoľkými miliónmi rokov. Vyznačujú sa tým, že sú „schopné“ meniť svoju polohu v genóme a „vytvárať“ rôzny počet svojich kópií. Delia sa na nevírusové (napr. Alu sekvencie) a vírusové (napr. HERV, Line, Sine a pod.) Mitochonriový genóm je krátky. Obsahuje len 37 génov – 2 pre rRNA, 22 pre tRNA a 13 štruktúrnych génov kódujúcich proteíny. Všetky mitochondrie nášho tela pochádzajú od matky (z vajíčka) a teda aj znaky a ochorenia podmienené génmi v týchto organelách majú tzv. matroklínny typ dedičnosti. Genóm je obsiahnutý v kruhovom útvare, ktorý má znaky prokaryotického (bakteriálneho) chromozómu.Jeho vonkajší reťazec je dlhší („ťažký“) a vnútorný je kratší(„ľahký“). Okrem toho je výnimočnýtým, že obsahuje úsek, v ktoromsú 3 reťazce DNA (tzv. D-loop). Genóm človeka a jeho štruktúra Ľudský genóm sa skladá z jadrového a mitochondriového: Jadrový genóm sa skladá z génovej a extragénovej DNA. Eukaryotické gény a k nim patriace sekvencie (definované zoskupenia) dusíkových báz tvoria 30 % z jadrového genómu. Ide o sekvencie, ktoré sa v genóme nachádzajú v jednej verzii alebo sú len málo opakované. Eukaryotický gén sa skladá z regulačnej a kódujúcej oblasti, Kódujúca oblasť sa skladá z kódujúcich exónov a nekódujúcich intrónov. Využívanie tejto informácie pri transkripcii je uvedené v posteri C6. Väčšina génov je izolovaná, ale existujú aj tzv. génové rodiny (napr. hemoglobínová),ktoré sú riadené z jednej regulačnej oblasti(LCR). Gény v nich sú transkribované vdefinovanom poradí a čase. Gény majú rôznu dĺžku, od génov pre tRNA (80 bázových párov = bp) až po najväščí ľudský gén – pre dystrofín (2480 000 bp). Exóny sú vždy kratšie ako intróny a ich podiel na dĺžke génov je rôzny. Nekódujúca DNA, súvisiaca s génmi sa skladá z pseudogénov (sú poškodené a nemožno ich transkribovať), fragmentov génov, intrónov, neprekladaných oblastí (UTR) a pod. Dôvod prítomnosti intrónov v eukaryotických, a teda aj v našich génoch nie je zatiaľ známy. Prokaryoty (napr. baktérie) ich nemajú.Neprekladané úseky DNA (tzv. UTR) majú dĺžku približne 10 bp a naliehajú na kódujúcu oblasť génu. Majú závažné úlohy pri používaní mRNA, na začiatku a konci translácie (samotnej syntézy bielkoviny), ako bude opísané v posteri C6.