Человек как генетический объект 1 Специфика гибридологического анализа

Человек как генетический объект 1. Специфика гибридологического анализа (метод родословных) 2. Позднее половое созревание 3. Малая численность потомков 4. Разные условия для формирования признаков у потомков 5. Неточности в регистрации признаков 6. Сигнальная наследственность

Программа «Геном человека» 1989 г. Основные задачи: 1. Эволюционные 2. Индивидуального развития 3. Метаболизма 4. Наследственных заболеваний 5. Раковых заболеваний

Программа «Геном человека» «Анатомия генома человека» «Разнообразие генома человека» (Human Genome Diversity Project). «Внешняя среда и геном человека» (Environmental Genome Project)

Программа «Геном человека» «Разнообразие генома человека» (Human Genome Diversity Project). «Внешняя среда и геном человека» (Environmental Genome Project) the Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) Функциональные элементы генома человека

the Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) m. RNA Non-coding RNA non-protein-coding RNA (npc. RNA): t. RNA and r. RNA sno. RNA, mi. RNA, si. RNA, pi. RNA long nc. RNA : Xist - X-inactive specific transcript HOTAIR - HOX antisense intergenic RNA (12 q 13. 13 )

Г Е Н О М Ы организм размер генома (Mb) Предполагаемое число генов E. coli 4, 62 4 288 S. cerevisiae 13, 4 5 800 C. elegans 97 19 099 D. melanogaster 160 13 601 Homo sapiens 3300 23 000 Nature 2001

«Геном человека» Размер генома - 3 300 Мв Число генов - не более 30 000 1, 5 % тотальной ДНК - кодирует белки 97 % тотальной ДНК – транскрибируется Размер генома в сантиморганах: 2800 с. М - для мужчин 4782 с. М - для женщин

Гены человека 22 % - обеспечивающие реализацию генетической информации (транскрипцию, транспорт, трансляцию и др. ) 12 % - клеточные деления 12 % - клеточные сигналы 12 % - защита клетки 17 % - метаболизм 8 % - клеточные структуры 17 % - неизвестная функция

Избыточная ДНК 1. Регуляторные последовательности 2. Обеспечивающие организацию и функционирование генетического материала в ядре (репликацию, конъюгацию, рекомбинацию, прикрепление к матриксу и др. ) 3. Мобильные генетические элементы

Мобильные генетические элементы

Типы повторов Содержание в ДНК (%) микросателлиты минисателлиты альфоидные инвертированные типа SINE (Alu) типа LINE (Kpn) Длина повторяющегося элемента 1 - 4 10 Частота встречаемости на гаплоидный геном 104 - 106 5 - 100 102 5 102 2 - 102 104 – 106 103 - 104 30

Alu-повторы (301 п. н. ) Alu. А (135 п. н. ) Alu. В (166 п. н. ) Alu 1 (170 п. н. ) (AG CT) (6 - 20 п. н. ) - повторы хозяйской ДНК

Встраивание Alu-повторов в геномную ДНК Alu 1 РНК-полимераза III Alu. RBP Ген HPRT содержит 49 Alu-повторов Последствия встраивания Alu-повторов: 1. В экзон (нарушение работы гена, например, гемофилия) 2. В интрон (нарушение сплайсинга, например, слоновая болезнь 3. Вне гена (нарушение экспрессии гена) GGAGGCPy(C/T)GAGGCA

5' A B A 5 TACA 6 AAAAAAA TTTT RNA-Pol-III-mediated transcription 5' A B A 5 UACA 6 AAAAAAA UUUU Insertion and reverse transcription 5' 3' TTAAAA 3' AA T T TT AA AA 5' UUUU A 6 AC U A 5 B A 5' (Batzer, Deininger, 2002)

Повторы LINE – L 1 ORF 1 РНК-связывающий белок ORF 2 RT 17 % геномной ДНК

Х Р О М О С О М Ы ЧЕЛОВЕКА

46, XY 46, XX

(TTAGGG)2000 теломера CENP – centromere protein -сателлитная, или альфоидная ДНК Повторы - 171 п. н.

Теломеры [(TTAGGG)n] Нобелевская премия в области физиологии и медицины 2009 Elizabeth Blackburn, Carol Greider, Jack Szostak.

Работа теломеразы TBPВ protein A TTAGGGTTAGGGTTAG CAAUCCCAAUC AATCCC 5 TBPC protein B TBPА 451 н. 1988 г. C. W. Greider

Работа теломеразы AUCCCAAU TBPВ protein A TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTA CAAUCCCAAUC AATCCC 5 TBPC protein B TBPА

Теломераза вновь синтезированная ДНК protein A TBPB TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAG 3 AATCCC 5 TBPC CAAUCCCAAUC TBPA protein B telomerase RNA template Восстановительный синтез Проблема с репликацией

Теломеразная активность (TTAGGG)2 , (GTGTGA) 2 , (CCCTAA) 2 Опухоли, обладающие теломеразной активностью: 10 % - анапластические астроцитомы 75% - глиобластомы 100 % - олигодендроглиомы 93 % - рак молочной железы 80 % рак легкого 100 %- мелкоклеточный рак легких Синдром Хатчинсона-Гилфорда

Центромеры и их функции 1. Узнавание гомологов в мейозе 2. Удержание сестринских хроматид до митотической анафазы в течение первого деления мейоза. 3. Взаимодействие с белками кинетохора 4. Участие в регуляции checkpoint в клеточном цикле.

Дифференциальная окраска хромосом Q G R T C АТ-обогащенные районы

,

Локализация гена SOD-1, кодирующего superoxide dismutase – 21 q 22. 1 Хромосома 21

Хромосома 3

Хромосомы человека: результаты гибридизации с теломерной последовательностью

Хромосомы человека и шимпанзе

С-окрашивание 1. Центромерные районы хромосом 2. Районы вторичных околоцентромерных перетяжек в хромосомах 1, 9, 16 3. Короткие плечи акроцентрических хромосом 4. Длинное плечо Y-хромосомы

амниоцентез хорионбиопсия

FISH –fluorescence in situ hybridization

WCP – whole chromosome painting

Гетерохроматин или повторы Последовательности из соответствующих хромосом мыши