Основні положення програми «геном людини»

Коли створювалася програма «Геном людини», були визначені три основні цілі цієї програми: створення точної генетичної карти, створення фізичної карти геному людини і сиквенс (визначення) всього генома людини.

Відео: Як розшифрувати геном людини

Створення генетичної карти геному

Точну генетичну карту можна було створити при виконанні двох умов: виявленні в геномі великої кількості поліморфних (різноманітних) генетичних маркерів і наявності достатньої кількості сімей для аналізу зчеплення між цими маркерами і встановлення їх взаємного розташування. Проблема генетичних маркерів була дозволена після виявлення різних типів ДНК-поліморфізмів. У порядку їх введення в генетичний аналіз першим був виявлений поліморфізм довжини рестрикційних фрагментів (скорочено ПДРФ), потім поліморфізм, обумовлений варьирующим числом тандемних повторів (VNTR-поліморфізм). Кожен з цих видів має свої переваги і недоліки, але всі разом вони дозволяють маркувати геном людини з дуже високою щільністю.

Відео: Секвенирование ДНК: як прочитати геном

Навіть перші 4 типи поліморфізмів дозволили створити генетичну картину генома людини. Встановити взаємне розташування маркерів дозволила колекція, або банк, ліній клітин, отриманих від усіх членів кількох сотень сімей, які включали не менше трьох поколінь. Цей банк клітинних ліній був створений у Франції для вивчення поліморфізму в системі HLA і дуже став у нагоді для генетичного картування геному людини. Після того як в кожній хромосомі було картіровано і встановлено взаємне розташування 10-15 поліморфних маркерів, робота з наступними маркерами проводилася на матеріалі, отриманому від членів цих сімей.

Створення фізичної карти геному

Для того щоб створити фізичну карту геному, клоновані фрагменти геному людини також необхідно було маркувати. Це було зроблено за допомогою коротких сіквенсів (ділянок ДНК з уже певною послідовністю), так званих STS, хромосомна локалізація яких точно відома. STS легко ідентифікуються за допомогою полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР). Отримано більше 50 000 STS. розкиданих по геному, і під час фізичного картування, коли встановлюється взаємне розташування ДНК фрагментів з геномних бібліотек, ці STS використовують як маркери перекриваються сегментів ДНК.

Визначення геному людини

Нижче будуть коротко викладено основні результати «чорнового варіанту» геному людини, які, як уже зазначалося вище, були опубліковані в лютневому номері журналу «Nature» за 2001 р

Поняття «чорновий варіант» перш за все відноситься до того факту, що визначення геному триває. У зв`язку з цим на даний момент вивчення неможливо розташувати по порядку і зорієнтувати багато дрібних секвенований послідовності. Неповнота сиквенсу, природно, поки створює проблеми для ідентифікації генів спадкових хвороб, унікальних генів і інших генетичних структур.

Відео: ОСНОВНІ БАЗОВІ ПРИНЦИПИ ТРЕНІНГУ для ДІВЧАТ

Слід зазначити, що за останню чверть XX ст. були секвенувати геноми 599 вірусів і інших як мікроорганізмів, так і макроорганизмов (тварин). Досвід, накопичений в результаті цієї роботи, був повною мірою використаний при секвенування генома людини.

Стратегія вивчення генома людини в громадському проекті включала в себе отримання генетичної та фізичної карти геному людини, подальше введення в ці карти результатів сиквенсу окремих клонів геномної ДНК (стратегія сиквенсу «клона за клоном»). Фізична карта людського генома має клональную основу, яка була розроблена вченим Olson в 1981 р Підхід полягає в наступному. Геном розрізався на сегменти за допомогою часткового перетравлення ферментами - специфічними ендонуклеаза. Ці великі сегменти ДНК поміщали в штучні бактеріальні хромосоми (ВАС) і вводили в бактерії, де вони копіювалися при кожному діленні бактерії. В результаті утворилися клони ідентичних молекул ДНК. Таких клонів, що перекривають геном людини, повинно бути приблизно 20 000.

Крім того, для встановлення порядку клонів використовували раніше розроблені карти STS. В результаті вийшла фізична карта геному. Окремі ВАС-клони розрізали на фрагменти і клонувати. Отримані в результаті клонування фрагментів субклони вивчали. Щоразу визначалося велика кількість однакових субклонов, для впевненості в тому, що кожен фрагмент оригінального ВАС-клона проаналізовано кілька разів і при цьому не допущено помилок. Сиквенс окремих фрагментів об`єднували з тим, щоб отримати послідовність нуклеотидів в кожному вихідному ВАС-клон. Нарешті, сиквенс всього генома збирали шляхом з`єднання сіквенсів набору ВАС, що перекривають весь геном. Створена таким чином карта сиквенсу генома людини має більше 1000 розривів. Це може бути пов`язано з рядом причин, зокрема з тим, що вихідні ВАС-клони не перекривали весь геном, а також перекриття між клонами було пропущено через присутність великих повторів в геномі. Створена в результаті реалізації проекту карта сиквенсу включає послідовності, що містять в середньому кілька мільйонів пар нуклеотидів в довжину. Сегменти такої довжини достатні, щоб карту, засновану на клонах, накласти на інші карти з меншим дозволом. Положення на генетичній карті секвенувати послідовностей визначали також щодо картірованних STS.

Загалом секвенований і зібрано за допомогою комп`ютерних програм в протяжні ділянки близько 90% еухроматінових районів геному.

Відео: Секвенирование ДНК: невідомий геном рослин, тварин, людей

Незважаючи на неповноту сиквенсу, цілий ряд отриманих з його допомогою результатів уже зараз представляє безперечний інтерес. Це стосується в першу чергу до поглиблення уявлень про організацію геному людини.