52. Проект «Геном человека» его этапы и значение

Геном человека диплоиден и представлен 23 парами хромосом, 22 из которых аутосомные хромосомы, а одна пара – половые (X- и Y-хромосомы). Соответственно, он состоит из 23 пар молекул ДНК, длина которых колеблется от 60 до 250 миллионов п. н. Первичная структура генома человека расшифрована в 2001 г. Общий размер гаплоидного генома человека составляет около 3,3 • 109 п.н., а суммарная длина ДНК (гаплоидный геном) – около 1,8 м. Доля нуклеотидных последовательностей кодирующих поли-пептиды, приблизительно равна 1,5 %. Всего в геноме содержится ориентировочно 20 000 – 26 000 генов, кодирующих белки. Несмотря на это в результате экспрессии генов синтезируется значительно большее число белков. Это связано с тем что, у человека широко распространен альтернативный сплайсинг, который позволяет в процессе экспрессии одного гена получить несколько различных иРНК. В результате в клетках человека число образующихся полипептидов превышает число генов. В геноме человека также обнаружено боль-шое число псевдогенов. Их роль еще предстоит выяснить. Кроме генов, кодирующих полипептиды, геном человека содер-житгены тРНК, рРНК, мяРНК. Так на гаплоидный геном приходится около 1300 генов тРНК и около 200 генов рРНК. В геноме человека обнаружено множество регуляторных последовательностей, отвечающих за экспрессию генов. Обычно они имеют небольшие размеры, и находятся либо рядом с геном, либо внутри него. Иногда они могут располагаться на значительном расстоянии от гена. Гены в геноме человека по хромосомам распределены неравно-мерно. В каждой хромосоме имеются богатые и бедные генами уча-стки. В таблице 11.5 представлены средние значения характеристик различных элементов генов. Однако реальные гены человека могут значительно отличаться от средних характеристик гена. Наиболее часто в геноме человека встречаются гены с двумя экзонами. Но последних может быть значительно больше,например, в гене мышечного белка титина обнаружено 234 экзонов. Размеры реальных генов могут также многократно отличаться от размеров «среднего» гена. Например, длина гена миодистрофина составляет 2,4•106 п.н. У него на долю экзонов приходится 0,6 % длины гена, а на долю некоди-рующих последовательностей – 99,6 %. Белки, кодируемые генами человека, наиболее сходны с белками, кодируемыми генами животных. Около 32 % генов человека относятся к группе генов, общих для эукариот, около 21 % – к общим для эукари-от и прокариот. Интересно, что экзоны генов человека несколько короче таковых других организмов, а интроны наоборот – длиннее. Как указывалось выше, на долю экзонов в геноме человека при-ходится около 1,5 %, в то время как доля интронов составляет около 25 % генома. Оставшаяся часть, а это приблизительно 2/3 генома, приходится на межгенные последовательности ДНК, которые пред-ставлены в основном повторяющимися последовательностями. К таким последовательностям относятся МГЭ, сателитная ДНК и др. В настоящее время расшифрован геном неандертальца. Оказалось, что его ДНК совпадает с ДНК современного человека более чем на 99 %. Установлено, что различия в аминокислотных последовательностях белков незначительны, примерно одна аминокислотная замена приходится примерно на 10 – 20 белков. Ген FOXP2, связанный с речью, у современного человека и неандертальца идентичен. Это свидетельствует о том, что неандертальцы, возможно, умели говорить. В 2005 г расшифрован геном шимпанзе. Он состоит из 2,8 миллиардов п.н. и отличается от генома человека всего на 4 %, а гены белков – на 1,2 %. Около 29 % генов у человека и шимпанзе идентичны. Удивительно, что столь незначительные отличия в организации геномов приводят к столь существенным отличиям этих видов.