• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Przełącznik genów źródłem indywidualności każdego z nas

    23.03.2010. 17:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Od przeprowadzenia sekwencjonowania genomu człowieka w 2001 r. naukowcy rywalizują między sobą w odkrywaniu genów odpowiedzialnych za naszą niepowtarzalność. Niemiecko-amerykański zespół ujawnia teraz, że za indywidualne różnice między nami odpowiada raczej sposób regulacji genów (na przykład włączania i wyłączania ich) niż same geny. Wyniki badań zostały opublikowane w magazynie Science.

    Odkrycie dokonane przez partnerów z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Niemczech oraz z Uniwersytetów Yale i Stanford w USA zapowiada nowy sposób postrzegania nas samych, który może przełożyć się na lepsze metody zwalczania chorób człowieka.

    Badania skoncentrowały się na niekodujących regionach genomu człowieka, które w odróżnieniu od genów nie są wyposażone w instrukcje wytwarzania białek. Te sekwencje DNA, zlokalizowane między genami, mogą pełnić rolę gospodarzy wobec czynników transkrypcyjnych (TF). Czynniki przyczepiają się do sekwencji DNA, aby włączać i wyłączać geny.

    "Nasze wyniki wskazują, że wiele różnic pomiędzy osobnikami i gatunkami zachodzi na poziomie wiązania TF i dają one wgląd w zdarzenia genetyczne odpowiedzialne za te różnice" - napisali autorzy.

    Zespół odkrył, że regulacja 25% wszystkich genów człowieka zachodzi u każdej osoby inaczej, a wiele różnic dotyczących sposobu działania TF jest wynikiem zmian w sekwencjach DNA, do których są przyczepione. Zmiany te mogą być tak małe jak różnica w jednej literze kodu genetycznego lub tak duże jak zmiana dużego odcinka DNA.

    Naukowcy są również przekonani, że niektóre różnice mogą wynikać z interakcji między TF. "Opracowaliśmy nowe podejście, które umożliwia nam identyfikacje przypadków, w których zdolność białka do włączenia lub wyłączenia genu może znajdować się pod wpływem interakcji z innym białkiem przyczepionym do pobliskiego obszaru genomu" - mówi dr Jan Korbel z EMBL. "Dzięki niemu możemy zacząć rozpoznawać, gdzie takie sytuacje mają miejsce bez konieczności badania każdego, pojedynczego białka regulacyjnego."

    Zdaniem naukowców, nawet jeżeli jakieś osoby miałyby identyczne kopie genu, sposób w jaki ich komórki regulują dany gen może się różnić. Odkryli również, że pod względem regulacji genów zróżnicowanie wśród ludzi wydaje się być porównywalne z różnicą pomiędzy ludźmi a szympansami. Ta niewielka zmienność może przynieść ważne wskazówki dotyczące ewolucji człowieka.

    Dr Michael Snyder z Uniwersytetu Stanford wyjaśnia, że odkrycia mogą zmienić sposób, w jaki podchodzimy do badań naukowych nad organizmem człowieka i jego chorobami. "Obok wyszukiwania genów choroby, moglibyśmy rozpocząć badanie sposobu regulacji genów oraz tego, jak indywidualne różnice w regulacji genów mogą wpływać na reakcje pacjentów" - powiedział.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Geny kodujące białka mechanizmów naprawy DNA człowieka: DNA komórki jest stale narażone na czynniki uszkadzające. Sprawnie działające mechanizmy naprawy DNA funkcjonują w komórkach organizmów zarówno prokariotycznych jak i eukariotycznych. Badania genomu ludzkiego pozwoliły zidentyfikować szereg genów kodujących białka biorące udział w różnorodnych mechanizmach naprawy DNA. Poznano dotąd ponad 130 genów o takiej, udowodnionej lub prawdopodobnej, funkcji. Nowe geny naprawy DNA są ciągle odkrywane dzięki badaniom porównawczym sekwencji genów człowieka i homologów tych genów u organizmów modelowych, takich jak E. coli i S. cerevisiae. Badania te mają znaczenie dla medycyny, ponieważ do tej pory zidentyfikowano już kilkanaście chorób, w których patogenezie mają udział niesprawne mechanizmy naprawy DNA. Nadrodzina immunoglobulin (synonim: białka immunoglobulinopodobne, ang. immunoglobulin superfamily, IgSF) – grupa białek wyodrębniona na podstawie istnienia w ich strukturze tzw. splotu immunoglobulinowego. Większość członków tej rodziny to białka o masie cząsteczkowej 70-100 kDa. Nadrodzina immunoglobulin jest uznawana za największą grupę białek o podobnej budowie. Na podstawie analizy genomu człowieka zidentyfikowano 756 genów, których produkty białkowe zawierają domenę immunoglobulinową . Białka immunoglobulinopodobne spotykane są również u bakterii, a ich analiza wskazuje, że pochodzą one od genów eukariotycznych i zostały nabyte w trakcie ewolucji na drodze poziomego transferu genów . Poziomy transfer genów, horyzontalny transfer genów (HTG), lateralny transfer genów (LTG) - zjawisko przechodzenie genów między organizmami różnych gatunków, najczęściej pozostającymi ze sobą w ścisłej relacji ekologicznej. Zjawisko jest odpowiedzialne za istnienie 10-20% genów w komórkach prokariotycznych i takie krytyczne dla ewolucji cechy jak oporność na antybiotyki, wirulencja, zdolność przeprowadzania fotosyntezy oraz asymilacji azotu atmosferycznego. W komórkach eukariotycznych proces zachodzi rzadziej, jednak prawdopodobnie był powszechny w początkowym etapie ewolucji eukariontów. Geny, będące wynikiem HGT, w tej domenie stanowią poniżej 1%.

    Integron – element genetyczny obecny w genomie bakterii zdolny do włączania dodatkowych genów w wyniku umiejscowionej rekombinacji. Nazwa może być stosowana zarówno do genu kodującego specyficzną miejscowo rekombinazę, jak i do struktury składającej się z genu integrazy wraz z kasetą genową, czyli przenoszonych genów oraz promotora transkrypcji, umożliwiającego ekspresję przeniesionych genów. Stwierdzono także istnienie integronów z kilkoma kasetami genów. Chromosom 5 – jeden z 23 parzystych chromosomów człowieka. DNA chromosomu 5 liczy około 181 milionów par nukleotydów, co stanowi około 6% materiału genetycznego ludzkiej komórki. Chromosom 5 jest jednym z największych ludzkich chromosomów, ale stosunkowo mało genów ma swoje locus na tym chromosomie; chromosom 5 ma więc niską tzw. gęstość genów. Ma to swój wyraz w dużej liczbie niekodujących i powtarzających się sekwencji. Liczbę genów chromosomu 5 szacuje się na 900-1 300.

    Kinazy białkowe – grupa kinaz, których substratami są białka. Enzymy te przeprowadzają reakcję fosforylacji cząsteczki specyficznego dla danej kinazy białka. Fosforylacja zwykle prowadzi do zmiany konformacji cząsteczki białka i, w konsekwencji, zmiany jego aktywności, zdolności do wiązania się z innymi białkami albo przemieszczenia cząsteczki w obrębie komórki. Do 30% białek podlega regulacji na tej drodze; większość szlaków metabolicznych komórki, zwłaszcza sygnalizacyjnych, angażuje enzymy z grupy kinaz białkowych. W ludzkim genomie zidentyfikowano kilkaset genów kodujących sekwencje aminokwasowe kinaz białkowych (około 2% wszystkich genow). Funkcja kinaz białkowych podlega wielostopniowej regulacji, również angażującej kinazy i fosfatazy białkowe; fosforylacja białka kinazy może zwiększać albo zmniejszać jej aktywność. Białka aktywatorowe lub inhibitorowe przez przyłączanie się do domen regulatorowych kinaz również wpływają na ich aktywność. Niektóre kinazy posiadają domenę regulatorową, którą same mogą fosforylować (autofosforylacja albo cis-fosforylacja). Białka fuzyjne (białka chimeryczne) – białka powstające z połączenia 2 lub większej liczby genów, które pierwotnie były odpowiedzialne za produkcję niezależnych białek. Produktem genu fuzyjnego jest białko (polipeptyd), którego funkcja jest w pewnym stopniu pochodną funkcji białek kodowanych przez geny wchodzące w skład takiego połączenia.

    miRNA (mikroRNA) – jednoniciowe cząsteczki RNA o długości ok. 21-23 nukleotydów, regulujące ekspresję innych genów. miRNA kodowane są przez genom komórki, jak normalne geny, i transkrybowane przez RNA polimerazę II, tak samo, jak mRNA. Prekursorem są niewielkie RNA, o strukturze spinki do włosów, które ulegają obróbce podobnie do siRNA. Wchodzą w skład kompleksów rybonukleoproteinowych blokujących specyficznie translację mRNA i nadają im specyficzność. W odróżnieniu od siRNA, miRNA nie posiadają 100%-owej identyczności sekwencji do docelowego mRNA. miRNA są zaangażowane w negatywną regulację ekspresji genów podczas rozwoju; ocenia sie, ze biorą udział w regulacji 30% ludzkich genów. Są mediatorami mechanizmu interferencji z translacją mRNA (RNAi). Zmienność genetyczna – naturalne różnice sekwencji DNA (genotypu) organizmów jednego gatunku. Różnice te mogą powodować zmiany w budowie białek lub czasie i miejscu ich wytwarzania, w efekcie prowadząc do różnic w fenotypie, np. inne ubarwienie sierści, różna odporność na zmiany temperatury, zdolność (lub jej brak) do trawienia laktozy. Wiele cech, które są zróżnicowane genetycznie prawdopodobnie nie ma wpływu na przeżycie organizmów (np. kolor oczu u ludzi), ale zmienność genetyczna cech, które mogą wpłynąć na przystosowanie organizmów, to „paliwo” ewolucji. Organizmy mogą się też różnić nie kodującymi sekwencjami DNA. Takie różnice nie mają znanego nam wpływu na fenotyp, ale są użyteczne w analizie zmienności genetycznej przez biologów.

    Zespół przyległych genów (ang. contiguous gene syndrome) – grupa uwarunkowanych genetycznie zespołów spowodowanych mikrodelecją lub submikroskopową duplikacją obejmującą dwa lub więcej genów, których loci sąsiadują na chromosomie. Submikroskopowe aberracje często są zbyt małe, aby mogły być uwidocznione w badaniach konwencjonalnymi technikami cytogenetycznymi; ich wykrycie często wymaga użycia metody FISH. W patogenezie tych zespołów istotna jest zmiana dawki genu, wynikająca z haploinsuficjencji albo nadekspresji uszkodzonych genów. W obrazie klinicznym zespołów należących do tej grupy charakterystyczna jest zmienność fenotypu. Należą tu m.in.:

    Dodano: 23.03.2010. 17:12  


    Najnowsze