Уже многое известно о строении генома человека

По-видимому, можно считать, что все началось с работ американского биохимика Э. Чаргаффа по исследованию особенностей нуклеотидного состава ДНК. Его правила были положены в основу модели пространственной структуры ДНК. Одновременно проводились исследования общего количества нуклеотидов в геномах разных видов живущих на Земле. Оказалось, что не существует выраженной прямой зависимости между сложностью строения организмов и количеством нуклеотидов в геноме.(см рис 9-24). Несомненно, у млекопитающих общее содержание ДНК намного больше, чем у прокариот, однако меньше, чем у растений. Более того, простые расчеты показали, что общая сумма ДНК эукариотических клеток намного превышает объем информации , требуемый для кодирования всех белков этих клеток.

Количество ДНК казалось избыточным. Это стимулировало исследования каче Рис8.22.Схема строения генома человека

ственных особенностей последовательностей нуклеотидов в геномах, что позволило выявить ряд особенностей, проливающих свет на избыточность ДНК. Важную роль в исследованиях качественной особенности нуклеотидных последовательностей сыграл метод кинетики ренатурации денатурированных фрагментов ДНК.

Исследование кинетики ренатурации позволило выявить несколько фракций последовательностей, различающихся по скорости ренатурации:

• Уникальные последовательности (1 копия на геном)

• Умеренно повторяющиеся последовательности (10² - 10⁵ копий)

• Высоко повторяющиеся последовательности (>10⁵ копий).

Такое распределение последовательностей затем было подтверждено уже непосредственным исследованием последовательности нуклеотидов всего генома человека.

Уникальность человека не связана прямо с числом уникальных последовательностей.

Общие представления о геноме человека представлены на рис.8.22. Из 3.2 млрд пар оснований генома человека на долю уникальных последовательностей приходится менее 50% генома. Среди них область, кодирующая белки (сумма последовательностей всех экзонов) составляет менее 2%. Интроны вносят в эту кодирующую область дополнительно около 20%. Предполагаемое ранее число генов, кодирующих белки в 50-100000, после расшифровки геномной последовательности сократилось до 30000. Белки, кодируемые этими генами, могут быть сгруппированы в семейства на основе их подобия по структуре и функциям. В геноме человека кодируется большинство таких же белковых семейств, как и у других видов живых организмов, однако число белков в отдельных семействах у людей может быть значительно больше. Это увеличение особенно очевидно для генов, кодирующих белки, которые регулируют развитие или сигналы общения между клетками, а также белки иммунной системы: люди имеют 765 генов, кодирующих субъединицы иммуноглобулинов, в то время как у мух их 140, червей 64, а в растениях и дрожжах нет ни одного вообще. Лишь 7% идентифицированных белковых семейств специфичны только для позвоночных. Результаты исследования генома человека показали, что сложность строения человека не является результатом увеличения числа генов. Трудно выделить одно доминирующее свойство, объясняющее эту сложность. Скорее всего, это может быть несколько причин, среди которых можно назвать особенности сплайсинга РНК, образование большого числа белков, которые являются переключателями генов, пострибосомальная модификация белковых структур. Все это указывает на существование тонкой многоуровневой системы управления генами и белками, начиная с развития оплодотворенного яйца до взрослого состояния и поддержания и восстановления клеток независимо от сложности условий ежедневной жизни