Основные закономерности наследования признаков человека

Общая характеристика строения генов человека

Транскрибируемые последовательности занимают около15% всего генома человека (остальное повторяющиеся элементы генома). Кроме того большинство генов представлено прерывистой структурой (экзон-интрон). Предполагается что кодирующие области генов занимают в молекуле ДНК 3%, а интронов -40%. Многие гены повторены в геноме несколько раз — это Мультигенные семейства, примерами служат — рибосомальные РНК, гены HLA-комплекса, гены альфа и бета-глобинов, тубулинов, миоглобина, иммуноглобулины др. В некоторых случаях наблюдается избирательная амплификация гена — число копий увеличивается в сотни и тысячи раз (рибосомальные РНК). ген человек менделирующий наследование Гены отделены друг от друга — спейсерами — которые помимо повторяющихся последовательностей могут иметь и уникальные не транскрибирующиеся последовательности. Отличительной чертой генома человека является, то что плотность генов в разных участках генома неравномерна. Для многих генов обнаружен целый ряд Псевдогенов — они сходны с определенными нормальными генами, но не транскрибируются (в силу присутствия мутаций). Количество псевдогенов может варьировать от одного до нескольких десятков, как правило расположенных тандемно. (обсуждается роль псевдогенов в спонтанном мутационном процессе). В геноме человека присутствуют также нуклеотидные последовательности, гомологичные некоторым ретровирусам. Впервые они были идентифицированы в геноме вирусов, индуцирующих опухоли и поэтому были названы онкогенами. Гомологичные последовательности этих ретровирусов называют — протоонкогенами. Известно более 100 протоонкогенов Они очень важны на ранних стадиях эмбриогенеза, они контролируют клеточный цикл и выбирают программу развития клетки. При возникновении специфических мутаций в протоонкогене он может начать себя вести как онкоген.

МУТАЦИИ ГЕНОВ

Регуляторные экзонные сплайсинговые.

• 1. Регуляторные — количественное изменение мРНК и первичных белковых продуктов, не затрагивая структуры и активности белка. Эти мутации менеее серьезны и часто обладают выраженным плейотропным эффектом.
• 2. Экзонные — точковые (трацизии, трансверсии), делеции, инверсии, инсерции.

Проявления в фенотипе экзонных мутаций: нейтральные (молчащие), миссенс, нонсенс, модифицирующие белок, летальные.

3. Сплайсинговые — не вырезание соответствующей интронной области и формирование стоп-кодона. Ошибочное вырезание экзона как правило приводит к тяжелой клинической картине.

Геном — полная генетическая система гаплоидной клетки, определяющая характер онтогенетического развития организма и наследственную передачу в ряду поколений всех его структурных и функциональных признаков. Понятие генома может быть применено к таксономической группе, виду, отдельной особи, клетке, микроорганизму или вирусу.

В каждой диплоидной клетке человека 46 хромосом, содержащих около 6пг ДНК и 3,2×10⁹ пар нуклеотидов, длина всех молекул ДНК около 2 м. А если учесть, что тело взрослого человека состоит примерно из 5×10¹³ клеток, то общая длина молекул ДНК в организме достигнет 1×10¹⁴ м, что в тысячи раз превышает расстояние от Земли до Солнца.

В начале 80-х годов данного столетия начал осуществлятся один из наиболее дерзновенных, дорогостоящих и потенциально важных международных проектов в истории цивилизации — «Геном человека».

Марк Адамс и Крейг Вентер (Институт Геномных Исследований в шт. Мэриленд) — внесли основной весомый вклад в решение этого проекта и на сегодняшний день являются самыми цитируемыми авторами во всех областях науки.

Цели проекта «Геном человека»:

Составление генетической карты, на которую наносили гены отстоящие друг от друга на расстоянии 2млн оснований (2Мб).

Составление физической карты каждой хромосомы (разрешение 01. Мб (мегабаза — 1млн оснований наывается 1мегабазой) Получить карту всего генома в виде в виде охарактеризованных по отдельности клонов 5Кб — в одном клоне) Выяснение последовательности оснований во всех молекулах ДНК (разрешение 1основание) Нанести все гены человека на полностью секвенсовую карту человека.

Генетические карты — выявление всех генов, присутствующих в геноме организма и установление между ними хотя бы примерного расстояния.

Физические карты — установление локусов, основано на соответствии полос (при дифференциальном окрашивании) и генов. Использование метода FISH окраски позволило достичь разрешения от 2−5 Мб, а потом повысить его до 100Кб (с помощью рестриктаз).

Секвенсовые карты — точная последовательность нуклеотидов в геноме.

Картирование неизвестных признаков осуществляется следующим образом:

Выяснение группы сцепления;

Поиск ближайших фланкирующих маркеров;

Определение физической области (ДНК-последовательности) включающей искомый ген;

Клонирование набора фрагментов ДНК, перекрываемую область;

Выделение из этого наборов клона, содержащих транскрибируемые последовательности ДНК соответсвующие гену или его фрагменту;

Анализ специфических м РНК и клонирование кДНК-последовательности;

Секвенирование и идентификация самого гена.

Что мы узнали из проекта Геном человека?

• • Человеческий геном — почти одинаковый (99.9%) у всех людей
• • Только приблизительно 2% человеческого генома содержат гены, которые кодируют белки.
• • Люди имеют приблизительно 30 000 генов; функции больше чем половины из них неизвестны (таб. 2.1)

Таблица 2.1 Примерное распределение генов человека по их функциям

• Количество генов, вовлеченных в развитие и функционирование органов и тканей человека чрезвычайно различно (таб. 2.2).

Таблица 2.2. Количество генов вовлеченных в развитие и функционирование органов и тканей человека