Mänskligt genom

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 19 juni 2022; kontroller kräver 3 redigeringar .

Det mänskliga genomet  är helheten av ärftligt material som finns i en mänsklig cell [1] . Enligt denna definition består det mänskliga genomet av 23 par kromosomer belägna i kärnan , såväl som många kopior av mitokondrie-DNA . Det finns en annan definition av genomet, där genomet betyder helheten av det genetiska materialet i den haploida uppsättningen kromosomer [2] [3] . När man talar om storleken på det mänskliga genomet, menar de denna version av definitionen av genomet. Så, tjugotvå autosomer , två könskromosomer X och Y, såväl som mänskligt mitokondrie-DNA innehåller tillsammans 3 099 734 149 baspar [4] . År 2003 hade 85 % av det mänskliga genomet sekvenserats, och den fullständiga sekvenseringen av det mänskliga genomet slutfördes först 2022 [5] .

Under genomförandet av Human Genome Project bestämdes DNA- sekvensen för alla kromosomer och mitokondrie-DNA . För närvarande används dessa data aktivt runt om i världen inom biomedicinsk forskning. Hela sekvensering avslöjade att det mänskliga genomet innehåller 19 969 aktiva gener , vilket bara är en mycket liten del av genomet, endast 1,5% av det totala genetiska materialet kodar för proteiner eller funktionellt RNA . [4] Det finns totalt 63 494 gener, varav de flesta är icke-kodande RNA-gener, ofta kallade skräp-DNA [6] men som har visat sig spela en viktig roll i regleringen av genaktivitet [7] [ 8] .

Huvuddelen av genomet (92%) dechiffrerades 2003 som en del av Human Genome Project. I april 2022 rapporterades det att ett internationellt team av forskare hade sekvenserat de sista 8 % av det mänskliga genomet [9] .

Funktioner

Kromosomer

Det finns 23 par kromosomer i genomet : 22 par autosomala kromosomer, samt ett par X- och Y -könskromosomer . Hos människor är det manliga könet heterogametiskt och bestäms av närvaron av en Y-kromosom . Normala diploida somatiska celler har 46 kromosomer [10] [11] .

Gener

Preliminära uppskattningar antydde närvaron av mer än 100 000 gener i det mänskliga genomet. Enligt resultaten från Human Genome Project var antalet gener, eller snarare öppna läsramar , cirka 23 000 gener. I samband med förbättring av metoder för att söka (förutsäga) gener förväntas en ytterligare minskning av antalet gener.

Antalet gener hos människor är bara något större än i enklare organismer , som spolmasken Caenorhabditis elegans eller flugan Drosophila melanogaster . Detta beror på det faktum att alternativ splitsning är allmänt representerad i det mänskliga genomet . Alternativ splitsning gör att du kan få flera olika proteinkedjor från en gen. Som ett resultat är det mänskliga proteomet mycket större än proteomet för de betraktade organismerna. De flesta mänskliga gener har flera exoner , och introner är ofta betydligt längre än gränsexonerna i en gen.

Generna är ojämnt fördelade över kromosomerna. Varje kromosom innehåller regioner rika och fattiga på gener. Dessa regioner korrelerar med kromosomband (band över kromosomen som är synliga under ett mikroskop) och med CG-rika regioner . För tillfället är betydelsen av denna ojämna fördelning av gener inte helt klarlagd.

Förutom proteinkodande gener innehåller det mänskliga genomet tusentals RNA-gener som kodar för överförings-RNA (tRNA), ribosomala RNA , mikroRNA och andra icke-proteinkodande RNA.

Regulatoriska sekvenser

Många olika sekvenser har hittats i det mänskliga genomet som är ansvariga för genreglering . Reglering avser kontroll av genuttryck (processen att bygga budbärar-RNA längs en sektion av en DNA-molekyl). Dessa är vanligtvis korta sekvenser som antingen ligger intill genen eller inuti genen. Ibland är de på avsevärt avstånd från genen ( förstärkare ). Systematiseringen av dessa sekvenser, förståelsen av arbetsmekanismerna, såväl som frågorna om ömsesidig reglering av en grupp gener av en grupp motsvarande enzymer är för närvarande endast i det inledande stadiet av studien. Ömsesidig reglering av grupper av gener beskrivs i termer av genregleringsnätverk . Studiet av dessa frågor är i skärningspunkten mellan flera discipliner: tillämpad matematik , högpresterande beräkningar och molekylärbiologi . Kunskapen kommer från jämförelser av olika organismers genom och från framsteg inom artificiell gentranskription i laboratoriet.

Identifieringen av regulatoriska sekvenser i det mänskliga genomet har delvis gjorts på basis av evolutionär konservatism (egenskapen att behålla viktiga fragment av en kromosomsekvens som fyller ungefär samma funktion). Enligt molekylära klockdata splittrades mänskliga och musevolutionära linjer för cirka 100 miljoner år sedan [12] . För två genom avslöjade datormetoder konservativa sekvenser (sekvenser som är identiska eller mycket lite olika i de jämförda genomen) i den icke-kodande delen, och det visade sig att de är aktivt involverade i mekanismerna för genreglering i båda organismerna [13] .

Ett annat tillvägagångssätt för att erhålla regulatoriska sekvenser är baserat på jämförelsen av gener från människa och puffer . Sekvenserna av gener och regulatoriska sekvenser hos människor och pufferfish är signifikant lika, dock innehåller pufferfish-genomet 8 gånger mindre mängd "skräp-DNA" . Denna "kompakthet" hos fiskgenomet gör det mycket lättare att söka efter regulatoriska sekvenser för gener [14] .

Andra objekt i genomet

Proteinkodande sekvenser (de många sekvenser som utgör exoner ) utgör mindre än 1,5 % av genomet [6] . Bortsett från de kända regulatoriska sekvenserna, innehåller det mänskliga genomet en mängd föremål som ser ut som något viktigt, men vars funktion, om någon, ännu inte har klarlagts. Dessa föremål upptar upp till 97% av den totala volymen av det mänskliga genomet. Dessa objekt inkluderar:

Motsvarande sekvenser är troligen en evolutionär artefakt. I den moderna versionen av genomet är deras funktion avstängd, och många människor kallar dessa delar av genomet för skräp-DNA. Det finns dock mycket som tyder på att dessa föremål har någon funktion som fortfarande är oklar.

Pseudogenes

Experiment med DNA-mikroarrayer har visat att många icke-genregioner av genomet är involverade i transkriptionsprocessen [15] .

Virus

Cirka 1 % av det mänskliga genomet upptas av inbyggda retrovirusgener ( endogena retrovirus). Dessa gener gynnar vanligtvis inte värden, men det finns undantag. Så, för cirka 43 miljoner år sedan, kom retrovirala gener som tjänade till att bygga virusets hölje in i genomet hos apor och människors förfäder. Hos människor och apor är dessa gener involverade i placentans arbete [16] . De flesta retrovirus integrerade i genomet hos mänskliga förfäder för över 25 miljoner år sedan. Bland yngre humana endogena retrovirus har inga användbara ännu hittats [17] [18] .

Informationsinnehåll i det mänskliga genomet

Kvävehaltiga baser i DNA ( adenin , tymin , guanin , cytosin ) motsvarar 4 olika logiska tillstånd, vilket motsvarar 2 informationsbitar [19] . Det mänskliga genomet innehåller alltså mer än 6 gigabit information i varje kedja, vilket motsvarar 800 megabyte och är jämförbart med mängden information på en CD [20] . Logiken för datalagring i parade baser liknar RAID 1 -datareplikeringssystemet (duplicering) .

Anteckningar

  1. ↑ Talande ordlista över genetiska termer : genom  . National Human Genome Research Institute. Hämtad 1 november 2012. Arkiverad från originalet 4 november 2012.
  2. ↑ A Dictionary of genetics  / R. C. King, W. D. Stansfield, P. K. Mulligan. — 7:a. - Oxford University Press , 2006. - ISBN 13978-0-19-530762-7.
  3. ↑ Genetik: encyklopedisk ordbok / Kartel N. A., Makeeva E. N., Mezenko A. M .. - Minsk: Technology, 1999. - 448 s.
  4. ↑ 12 GRCh38.p14 . _ ncbi . Genome Reference Consortium (3 februari 2022). Hämtad 1 april 2022. Arkiverad från originalet 1 april 2022.
  5. ↑ Grundare: Ideellt partnerskap "Internationellt partnerskap för spridning av vetenskaplig kunskap" Adress: 119234, Moscow, GSP-1, Leninsky Gory, Moscow State University, D. 1. Forskare har helt dechiffrerat det mänskliga genomet . "Scientific Russia" - en elektronisk tidskrift . Tillträdesdatum: 29 oktober 2022.
  6. ↑ 1 2 Internationellt konsortium för sekvensering av mänskligt genom. Initial sekvensering och analys av det mänskliga genomet. (engelska)  // Nature. - 2001. - Vol. 409 , nr. 6822 . - P. 860-921 . - doi : 10.1038/35057062 . — PMID 11237011 .
  7. ↑ "Skräp"-DNA hjälper till att slå på gener . Hämtad 24 november 2018. Arkiverad från originalet 24 november 2018.
  8. ↑ "Skräp"-DNA spelar en avgörande roll för att upprätthålla integriteten av genomet . Hämtad 24 november 2018. Arkiverad från originalet 25 november 2018.
  9. ↑ Matveeva, T. Forskare har helt dechiffrerat det mänskliga genomet . Vetenskapliga Ryssland (1 april 2022). Hämtad 5 april 2022. Arkiverad från originalet 13 maj 2022.
  10. ↑ Tjio JH, Levan A.  Människans kromosomnummer  // Hereditas. - 1956. - Vol. 42 . - S. 1-6 . - doi : 10.1111/j.1601-5223.1956.tb03010.x . — PMID 345813 . Det första arbetet med ett exakt fastställt antal kromosomer hos människor.
  11. ↑ Humant kromosomnummer arkiverat 3 november 2020 på Wayback Machine , här är historien om mänsklig kromosomräkning
  12. ↑ Nei M., Xu P., Glazko G. Uppskattning av divergenstider från multiproteinsekvenser för ett fåtal däggdjursarter och flera avlägset besläktade organismer. (engelska)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . - 2001. - Vol. 98 , nr. 5 . - P. 2497-2502 . - doi : 10.1073/pnas.051611498 . — PMID 11226267 .  
  13. ↑ Loots G., Locksley R., Blankespoor C., Wang Z., Miller W., Rubin E., Frazer K. Identifiering av en koordinatregulator för interleukin 4, 13 och 5 genom sekvensjämförelser mellan olika arter. (engelska)  // Vetenskap. - 2000. - Vol. 288 , nr. 5463 . - S. 136-140 . - doi : 10.1126/science.288.5463.136 . — PMID 10753117 . Sammanfattning Arkiverad 6 november 2009 på Wayback Machine
  14. ↑ Meunier, Monique Genoscope och Whitehead tillkännager en hög sekvenstäckning av Tetraodon nigroviridis-genomet ( otillgänglig länk) . Genoskop. Hämtad 12 september 2006. Arkiverad från originalet 20 augusti 2002.   
  15. ↑ Claverie J. Färre gener, mer icke-kodande RNA. (engelska)  // Vetenskap. - 2005. - Vol. 309 , nr. 5740 . - P. 1529-1530 . - doi : 10.1126/science.1116800 . — PMID 16141064 .
  16. ↑ Mänskliga förfäder lånade användbara gener från virus . Hämtad 19 september 2017. Arkiverad från originalet 20 september 2017.
  17. ↑ Eugene D. Sverdlov. Retrovirus och primatutveckling // BioEssays. — Vol. 22, nr 2 . - S. 161-171. - doi : 10.1002/(SICI)1521-1878(200002)22:2<161::AID-BIES7>3.0.CO;2-X . — PMID 10655035 .
  18. ↑ Anders L Kjeldbjerg, Palle Villesen, Lars Aagaard, Finn Skou Pedersen. Genomvandling och renande urval av en placentaspecifik ERV-V-höljesgen under simian evolution // BMC Evolutionary Biology. - 2008. - Vol. 8. - P. 266. - doi : 10.1186/1471-2148-8-266 . — PMID 18826608 .
  19. ↑ Dengub V. M., Smirnov V. G. Kvantitetsenheter. Ordbokshänvisning. - M . : Publishing house of standards, 1990. - S. 25. - 240 sid. — ISBN 5-7050-0118-5 .
  20. ↑ Hur mycket information lagrar människans DNA? - Quora

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 Personlig medicin
Omix datasektioner
Applikationssektioner
Metoder
Relaterade artiklar
 mänskliga kromosomer
autosomer
  • ett
  • 2
  • 3
  • fyra
  • 5
  • 6
  • 7
  • åtta
  • 9
  • tio
  • elva
  • 12
  • 13
  • fjorton
  • femton
  • 16
  • 17
  • arton
  • 19
  • tjugo
  • 21
  • 22
gonosomer
 Kromosomer
Main
Klassificering
Strukturera
Kromatider
TelomererTelomeras
CentromereKinetochore
Kromatin
Nukleosom
Omstrukturering och
kränkningar
Kromosomal
könsbestämning
Metoder