20. Struktura lid. genomu

20. STRUKTURA LIDSKÉHO GENOMU

Lidský genom = souborem veškeré DNA informace v jednotlivých buňkách (na 46 chromozomech)

• obsahuje genovou a negenovou DNA

• extrajaderný genom – u nás jen v mitochondriích (platí zde maternální dědičnost)

  • kruhová molekula

  • 16 500 párů bází (bp)

• lidský haploidní jaderný genom

  • 3 miliardy párů bází (bp) = v rozvinutém stavu délka DNA několik metrů

  • 20 000 – 25 000 genů

Geny

• úseky DNA kódující protein nebo některý z druhů RNA

• nejdůležitější část lidského genomu

• tvoří až ¼ genomu (většina – nepřekládané sekvence)

• úseky kódující polypeptidy a RNA - 1,5 % genomu

• některé geny jsou v haploidním genomu jen v jedné kopii, některé ve více kopiích – v „genových rodinách“ (geny tam mají podobnou sekvenci, strukturu a funkci)

• lokus – místo na chromozomu, kde je lokalizován určitý gen

• pseudogeny (gen. fragmenty):

  • zbytky genů

  • během evoluce ztratily význam (nekódují žádný znak + během vývoje se v nich nahromadily mutace)

  • svou podobností s původním genem mohou někdy komplikovat vyšetření

Repetitivní sekvence

• opakující se sekvence v genomu

• nekódují žádný znak

• rozptýlená repetitivní sekvence:

  • jednotlivě rozptýlené po celém genomu

  • například sekvence Alu

    1. asi 300 bp dlouhá

    2. opakuje se v genomu asi 500 000x.

  • podobné sekvence jsou zdrojem nehomologních rekombinací vedoucích k přestavbám genomu → jejich množení je výsledkem reverzní transkripce

• tandemové repetitivní sekvence:

  • sekvence, jejichž opakující se kopie jsou v genomu těsně vedle sebe uspořádány

  • dělení dle délky opakující se sekvence:

    1. makrosatelitní sekvence - opakující se jednotka je dlouhá desítky pb.

(zejména v okolí centromer)

1. minisatelitní sekvence - jednotka dlouhá 5 - 30 pb. (i telomerická repetice (TTAGGG).

2. mikrosatelitní sekvence - 2 - 4 pb dlouhé jednotky

3. opakování jednoho nukleotidu - zejména A

Druhy DNA:

1. DNA kódující proteiny

   1. Solitární geny

   2. Duplikované geny, genové rodiny, pseudogeny (vznikají nahromaděním mutací a ztrácí svou původní funkci)

2. Tandemově se opakující sekvence DNA

   1. geny pro RNA

   2. některé geny pro histony

3. Opakující se (repetitivní) sekvence DNA

   1. krátké sekvence DNA

   2. středně dlouhé sekvence DNA (mobilní elementy)

   3. dlouhé sekvence DNA

4. Neklasifikovaná DNA

   1. mezerníky

   2. spojky

PROJEKT určení kompletní sekvence DNA lidského genomu= HUGO (Human Genom Organisation) - zahájen 1990

- cíl = úplné zmapování lidského jaderného genomu na úrovni chromosomových map (= lokalizace genových lokusů) i genových map (= určení nukleotidových sekvencí DNA)

- základní fáze HUGO:

1. Sestavení genové mapy chromozomů

2. Konstrukce fyzikální mapy s cílem stanovit vzdálenosti jednotlivých genů na chromozomu (úsek na chromozomu o délce 1 cM obsahuje průměrně 1 milion párů bazí)

3. Stanovení pořadí překrývajících se úseků vyklonovaných v bakteriálních kosmidech (kosmid = bakteriální plazmid s vloženými kohezními konci genomu bakteriofága λ)

4. Určení kompletní nukleotidové sekvence