Днк повторы и проект геном человека

Картирование и определение полной нуклеотидной последовательности генома человека является одной из наиболее актуальных задач современной генетики. Общепринятый подход к решению этой задачи, получивший название "клон за клоном", заключается в идентификации, картировании и секвенировании крупноразмерных клонированных фрагментов ДНК человека. Наиболее впечатляющих успехов удалось добиться при исследовании эухроматиновых участков генома человека. Уже определены нуклеотидные по следовательности ряда протяженных участков генома человека, например, длинного плеча хромосомы 22 [ Dunham et al., 1999 ]. Однако, нуклеотидные последовательности гетерохроматиновых участков генома, в том числе короткого плеча и прицентромерного гетерохроматина хромосомы 22, расшифровать не удалось. Это связано с тем, что, во-первых, участки прицентромерного гетерохроматина содержат большое количество тандемных повторяющихся последовательностей, так называемых сателлитных ДНК [ Прокофьева-Бельговская, 1986 ] и, во-вторых, прицентромерные участки содержат многочисленные внутри и межхромосомные дупликации [ Jackson et al., 1999 ], что существенно затрудняет картирование с использованием ДНК-маркирующих сайтов. Таким образом, районы прицентромерного гетерохроматина , сформированные повторяющимися (или сателлитными) последовательностями ДНК, а также не идентифицированными до настоящего времени последовательностями ДНК, непосредственно примыкающими к сателлитным повторам, остаются неохарактеризованными участками генома человека [ Jackson et al., 1999 ]. Одним из перспективных направлений в исследовании участков прицентромерного гетерохроматина является идентификация протяженных клонированных последовательностей ДНК, содержащих известные центромерные сателлитные повторы.

Микро- и минисателлитные днк: общие сведения

Гипервариабельные сателлитные повторы являются гораздо более информативными маркерами по сравнению с полиморфными сайтами рестрикции, так как представляют собой мультиаллельные системы с уровнем гетерозиготности, достигающим 70-90%.

Количество высокоизменчивых микро- и минисателлитных последовательностей в геноме человека, по-видимому, превышает несколько десятков тысяч, они достаточно плотно и равномерно расположены в каждой из хромосом. Так, более 90% из 5000 идентифицированных (С-А)-повторов являются полиморфными, причем в большинстве из них уровень гетерозиготности значительно превышает 50% [ Weissenbach J. et al., 1992 ].

Среди гипервариабельных минисателлитных последовательностей различают варьирующие по числу тандемные повторы - VNTR (variable number tandem repeats) , три-, тетра- и пентануклеотидные повторы ( STR - short tandem repeats ), а также некоторые другие классы повторов. Общее число высокополиморфных минисателлитных последовательностей в геноме превышает 1500 [ Armour J.L. et al., 1990 ; Charlesworth В. et al., 1994 ].

Наличие большого числа гипервариабельных микро- и минисателлитных последовательностей ДНК является характерной особенностью генома человека. Аналогичные последовательности, обнаруженные в геноме приматов, значительно более однородны, что доказывает возможность существенного увеличения вариабельности этих участков ДНК за сравнительно короткий эволюционный промежуток [ Юров Ю.Б., 1987 ; Gray I.C. et al, 1991 ].

Сведения о мутабильности высокополиморфных последовательностей в геноме человека весьма противоречивы. Показано, однако, что в наиболее вариабельных минисателлитных локусах частота мутаций может достигать 5% на гамету [ Jeffreys A.J. et al., 1988 ]. Предполагается, что одной из главных функций гипервариабельных микро- и минисателлитных последовательностей ДНК может быть контроль гомологичной рекомбинации в мейозе. На культурах клеток показано стимулирующее влияние минисателлитных последовательностей ДНК на гомологичную рекомбинацию. Так, инсерция синтезированной последовательности, составленной на основе гипервариабельных минисателлитов, в геномную ДНК приводит к более чем 10-кратному увеличению числа реципрокных обменов, причем степень этого влияния обратно пропорциональна расстоянию между STR и сайтом рекомбинации [ Wahls W.P. et al., 1990 ].

Многие авторы обращают внимание на высокую стабильность минисателлитных аллелей, что позволяет их использовать как для генетического маркирования, так и для популяционных исследований и идентификации личности методом геномной дактилоскопии [ Иванов П.Л., 1989 ; Edwards A. et al., 1991 ; Decorte R., Cassiman J.J., 1993 ].