Введение в молекулярную биологию. 2 страница

В 2003 г Национальный институт геномных исследований (США) завершил расшифровку (секвенирование) генома человека.

Несмотря на определенные успехи в секвенировании генома человека (он просеквенирован на 99%), никто из генетиков не может с уверенностью назвать точное количество генов у человека. В последних данных упоминалась цифра в пределах 22-25 тысяч, однако американские ученые, в статье, опубликованной в журнале PLoS Computational Biology (2006), заявили о находке дополнительных 5286 регионов, которые могут транскрибироваться.

Основанием для такого утверждения является успешное применение нового подхода в обработке данных, позволяющего выявлять так называемые геномные отпечатки транскрипции, невидимые обычными методами. Ученые предполагают, что в большинстве случаев найденные ими гены не являются белок-кодирующими, но выполняют определенные, и пока неизвестные функции.

Расшифровка генома подняла научную планку в эмбриологии, вирусологии, клеточной биологии, теории эволюции, биотехнологии, медицинской генетике. Уже появился термин «new biology», новая биология - наука, которая началась еще в феврале 2001 года.

Структура генов человека намного более сложная, чем у других эукариотов. Часто они перерываются большими интронами, приблизительно 35 % генов могут считываться с разными рамками, 40 % иРНК могут подвергаться альтернативному сплайсингу. Итак, одна последовательность ДНК может кодировать больше, чем один тип иРНК.

Сама карта топографии генов на хромосомах напоминает глобус или контуры Земли, видимые из самолета. Основная часть генов сбита в большие и малые «города», которые разделены огромными безжизненными пространствами. Мужская половая хромосома, обедненная генами, напоминает Византийскую империю, уже пережившую эпоху взлета. За истекший период истории многие гены покинули эту территорию и перебрались в другие «страны».

Наоборот, девятнадцатая хромосома человека напоминает генетическую «столицу» - весь информационный хлам и старые отжившие постройки выкинуты с этой функционально продвинутой территории. С большим трудом на этой хромосоме удалось отыскать вакантные места, не застроенные генами, то есть не несущие в реальный мир проекты трехмерной жизни мира белков и белковых машин. Вот почему аномалии 19-й хромосомы заканчиваются смертью уже в утробе матери.

На техногенном языке - любая функция клетки закодирована устройством белковых машин. На девятнадцатой и двадцать первой хромосоме хорошо виден порядок жизни в «городах»: вдоль главной улицы кварталы застраиваются дупликацией генов, то есть все родственники селятся рядом. Хотя бывают исключения, когда новые отпрыски генов начинают осваивать далекие территории. Хромосомы человека отличаются от хромосом бактерий, дрозофилы и низших многоклеточных максимальными перепадами плотности генов по длине двойной спирали ДНК. У человека - максимальное число «мегаполисов» генов наряду с огромными пустыми пространствами бессмыслицы. Именно на границе «генных городов» и «пустырей» родятся новые проекты переустройства старых генов или правил использования старых генов для новой функции.

Практически каждый ген человека отличается вариабельностью. В геноме человека есть участки с повышенной и пониженной вариабельностью. Например, участки главного комплекса гистосовместимости (МНС), которые кодируют белки гистосовместимости, отличаются значительной вариабельностью, определяя иммунологическую индивидуальность человека.

Генетический полиморфизм имеет большое биологическое значение для человека. Так, полиморфизм гена апоЕ4 оказывает содействие увеличению плотности бляшек при болезни Альцгеймера, а делеция гена, который кодирует хемокиновый рецептор ССR 5, увеличивает стойкость иммунодефицита человека относительно вируса. Этот корецептор, вместе с рецептором СD4, является необходимым для связывания и проникновения вируса в Т-лимфоцит. При сравнении расположения и частоты одиночных замен у больных и здоровых людей обнаруживаются те замены, которые связанны с той или иной болезнью. Такие сопоставления дают возможность выяснить роль определенных генов в развитии мультифакториальных заболеваний. Исследования в этом направлении очень перспективны и интенсивно развиваются.

В 1994 г. в молекулярной биологии возник новый термин — протеом. Он, фактически, призван описать все совокупности белков, которые синтезируются на протяжении жизни клеток организма. Область исследования структуры и функции белков — продуктов функционирования генов —получила название протеомика. Ее значение в медицине является крайне важным, так как будут идентифицированы белковые маркеры различных болезней. Перспективно также изучение эффектов взаимодействия лекарственных веществ с геномом человека (фармакогеномика).

Следует отметить, что расшифровка первичной структуры белков на основе изученных генов, которые кодируют белки, еще не указывает на раскрытие функций тех или других продуктов генов. За этим будет следовать продолжительный систематический анализ протеома человека. Большое значение в расшифровке роли определенных генов, которые синтезируют белок, имеет сравнение первичной структуры белков с известными и неизвестными функциями, которые получены от представителей видов разного уровня эволюционного развития. Сегодня такая работа начинается. На основе выявления только первичной структуры белка нельзя установить его точную функцию. Тем не менее изучение генома дает важную информацию о возникновении белковых доменов, о расширении их семейств, семейств самих белков и т.д.

В геноме человека выявлены гены, гомологичные таким в геноме мухи (61 %), в геноме червя (43 %), в геноме дрожжей (46 %). Это основной набор генов, которые кодируют главные жизненные процессы в клетке: основной метаболизм, репликация и репарация ДНК, биосинтез белка.

Выявлено также свыше 220 генов, продукты которых похожи на белки бактерий, но не похожие на белки дрожжей, растений, беспозвоночных. Скорее всего, эти гены попали в геном человека от бактерий путем переноса.

Сопоставление генома человека и исследованных беспозвоночных дало возможность обнаружить значительно большее количество генов, которые отвечают за разные регуляторные функции в организме: защита и иммунитет; структура и функции центральной нервной системы; белков, которые принимают участие в построении цитоскелета и движении везикул; внутренне- и межклеточная сигнализация в развитии и гомеостазе; транскрипция и трансляция; гемостаз; апоптоз и др.

Секвенирование генома стало толчком к исследованию генов, которые «отвечают» за болезни человека. Необходимым является проведение функциональной классификации самих генов и их продуктов — белков. Все гены (923), которые вызывают моногенные заболевания или повышают вероятность возникновения болезни, характеризовались по функции их продуктов относительно патологического процесса и клинических проявлений. Наибольшую функциональную группу составляли ферменты (31 %). Вторая по величине группа — белки-активаторы и стабилизаторы, белки, которые принимают участие в правильном свертывании полипептидных цепей (14 %). Любая из остатка групп (рецепторы, факторы транскрипции, трансмембранные переносчики и др.) составляли менее 10 % от всех генов, которые вызывают болезни. Корреляционный анализ между функцией продуктов генных болезней и возрастом больных показал, что болезни, связанные с нарушениями функции ферментов, обнаруживаются на всех этапах развития. В тоже время болезни, связанные с генами, которые кодируют транскрипционные факторы, обнаруживаются на этапе внутриутробного развития.

Таким образом, секвенирование генома человека свидетельствует об усложнении генома в ходе эволюции — от дрожжей к человеку. Однако количество генов увеличилось лишь в 5 раз. Усложнение состоит в возникновении большого количества белков, а не генов, которые синтезируют белок. Организм человека, используя известные структурные конструкции, собирает новые белки с новыми функциями. Возможно, это достигается с помощью сложных механизмов посттранскрипционных процессов.

Следует отметить, что описанные достижения еще не являются расшифровкой генетического «текста». Настоящее чтение генетического текста, перевод его из языка молекул на язык характеристик морфологических и функциональных особенностей человека, его болезней только начинается.

Перспектива получить ответ на эти и прочие вопросы относительно генома человека появилась в декабре 2002 г., когда было завершено секвенирование генома мыши. Это шестой секвенированный эукариотический геном и второй после человека — млекопитающего.

Сравнение геномов человека и мыши позволит лучше понимать эволюцию и функционирование генома. По предварительным данным, у мыши количество генов, которые кодируют белок, ориентировочно составляет 27-35,5 тыс., а у человека, как уже было указано выше, — 30-40 тыс. Таким образом, у млекопитающих количество генов, которые кодируют белок, всего 30-40 тыс., а не 100 тыс., как прогнозировалось раньше. Вероятно, что дивергенция исходного генома общего предка началась 75-65 млн лет тому. При этом частота перестроек оказалась довольно низкой, а некоторые гены остались практически неизменными, благодаря чему стало возможным распознать синтенные районы, которые относительно сохраненными передалось от общего предка.

У мыши 99% генов имеют сходные к геному человека последовательности, 96 % из них находятся внутри синтенных участков хромосом мыши и человека. В геноме мыши определено 558 ортологосних маркеров для выявления консервативных синтенних участков. Оба генома можно распределить на 342 синтенных сегмента, то есть максимально длинные участки, в которых последовательности маркеров в хромосоме мыши и человека имеют одинаковый порядок. Около 90,2 % генома человека и 93,3 % генома мыши содержат консервативные синтенные сегменты.

Кроме того, было выявлено 217 синтенных блоков. Синтенный блок — один или больше синтенных сегментов, расположенных на одинаковой хромосоме у человека и мыши, но которые могут отличаться порядком расположения или ориентации. Например, Х-хромосома — целый синтенный блок, а хромосома 20 человека, кроме небольшого центрального сегмента, практически целиком отвечает хромосоме 2 мыши. Хромосома 17 человека отвечает части хромосомы 11 мыши. Другие хромосомы человека и мыши отличаются между собою значительно больше. Карта консервативных синтенных сегментов геномов мыши и человека дала возможность предположить минимальное количество перестроек, необходимое для трансформации одного генома в другой. С учетом 342 синтенных сегментов, это, за весьма скромными подсчетами, — 295 перестроек. Причем в некоторых участках хромосом перестройки могли происходить повторно. На основании знаний генома только двух видов млекопитающих невозможно определить порядок генов в хромосомах общего предшественника или восстановить точную последовательность перестроек.

Почти 40 % генома человека является родственным геному мыши на нуклеотидном уровне. Вероятно, это ортологосные последовательности, которые сохранилось от общего предка. Менее 1 % генома мыши не имеет гомологичных участков в геноме человека и наоборот. Сделан также вывод об идентичности аминокислотной последовательности в 78,5 % случаев. Он базируется на сходстве почти 13 тыс. генов человека и мыши.

Анализ генома мыши и сопоставление его с геномом человека дало возможность обнаружить новые гены человека, как, например, новый ген семейства АРОА -АРОАV, который принимает участие в метаболизме липидов, был выявлен при сравнении нуклеотидной последовательности мыши и синтенного участка хромосомы 11 человека.

Сравнение геномов двух видов предоставило возможность также определить отличия между механизмами, которые формировали геном, включая разность между мутационным и селективным давлением. В геноме мыши выявлена экспансия генов, которые «отвечают» за репродукцию, обоняние, защиту.

При сравнении двух геномов появились также и новые вопросы. Оказалось, что подобные типы повторяемых последовательностей накапливаются в соответствующих участках генома обоих организмов, что свидетельствует о некоторые дополнительных факторах, влияющих на перестройку генома транспозонами.

Завершение секвенирования генома мыши имеет важнейшее практическое значение. Оно даст возможность более точно моделировать биологические процессы и болезни человека. Лабораторная мышь — экспериментальный ключ к геному человека, который разрешит манипулировать каждым геном человека.

Мышь используется как объект лабораторных исследований на протяжении всего XX ст. В 1909 г. была выведена первая инбредная линия мышей DВА. На мышах инбредных линий было проведено огромное количество экспериментов, но данные, полученные в эксперименте на мышах, не всегда можно экстраполировать на человека, в особенности относительно медицинских аспектов. Проблема анализа болезней человека, которые моделируются на мышах, была частично разрешена путем создания трансгенних мышей, первую из которых было получено в 1982 г., когда в эмбрион мыши встроили ген гормона роста крысы под контролем Zn-зависимого промотора. В 1989 г. создали первую «нокаут» мышь с селективной инактивацией гена в эмбриональных стволовых клетках.

Знание нуклеотидних последовательностей и синтенных участков человека и мыши позволит целенаправлено встраивать определенные гены человека или инактивировать подобные участки ДНК мыши. Анализ фенотипов таких мышей дает возможность обнаружить неизвестную сейчас функцию отдельных генов человека. Изучение мышиных моделей полигенных болезней человека и наличие подобных последовательностей в геноме человека даст возможность обнаружить и локализовать гены, которые отвечают за развитие этих заболеваний. Знание отличий геномов также будет предотвращать создание неполноценных моделей при удалении одного гена в мыши, если в ее геноме он представлен несколькими копиями.

Знание соответствия между последовательностями ДНК мыши и человека разрешит точно встраивать гены человека в синтенные участки генома мыши и получить «очеловеченную» за определенными признаками мышь. Особый интерес такие мыши составляют для фармацевтической промышленности. Так, исследование генома мыши показало экспансию у нее четверых подсемейств генов цитохрома Р450. Эти гены отвечают за ферменты, которые активно участвуют в метаболизме ксенобиотиков, в том числе и лечебных средств. Генетически модифицированная по генам цитохромов мышь может стать точной моделью человека в процессе исследования биотрансформации лечебных препаратов.

С завершением в ближайшем будущем секвенирования генома еще одного лабораторного животного —крысы — моделирование болезней человека будет намного достовернее. Запланированное секвенирование геномов шимпанзе, собаки, коровы значительно увеличит наши знания о геноме млекопитающих и, соответственно, человека. Достижения в области молекулярной биологии на рубеже XX и XXI ст. оказало содействие возникновению молекулярной медицины — нового направления в естествознании. Это, в свою очередь, инициировало развитие прогрессивных технологий, которые совершенствовали старые и создавали новые методы. Подавляющее большинство этих методов автоматизированные и объединяются с компьютерными технологиями. Наглядными примерами этого являются автоматические подходы секвенирования генома человека и следующий этап — исследование человеческого протеома. Новые технологии дают возможность довольно быстро получить колоссальный объем информации о структуре до сих пор неизвестных белков. Дальнейшее выявление и изучение их функций сделает возможным совершенствование исследований клеточных процессов, механизмов индивидуального развития, эволюции живого мира.

Идентификация новых белков укрепит интеграцию биологии и фундаментальной медицины, которая приведет к открытию новых диагностических маркеров, выявлению белков-мишеней для фармакологических препаратов. Большие надежды полагаются на изучение протеома опухолей, что позволит улучшить их диагностику и в особенности лечение.

Парадоксальность ситуации, складывающейся сейчас в геномике, состоит в том, что объем информации, которым располагают исследователи, намного больше того, что можно осмыслить, проанализировать и использовать в экспериментальной работе. Поэтому развитие новых математических методов, вычислительной техники, программного обеспечения, совершенствование способов описания и хранения геномной информации становятся чрезвычайно актуальными. Этими проблемами активно занимается биоинформатика, включающая в себя и геноинформатику.

Биоинформатика анализирует ситуацию как бы на четырех тесно связанных друг с другом уровнях. Первый - это генетический текст, то есть нуклеотидная последовательность ДНК; второй - тоже текст, но сначала в форме РНК, а затем в форме аминокислотной последовательности белка; следующий, третий уровень - пространственная структура белка. Как известно, она целиком определяется первичной структурой, а экспериментально устанавливается с помощью рентгеноструктурного анализа кристаллов белков или с помощью ядерного магнитного резонанса в растворе для белков небольшого размера.

Хотя методы предсказания трехмерной структуры белка (вторичной и третичной структуры) по его аминокислотной последовательности все еще крайне неточны, тем не менее, благодаря тому, что в банках данных уже есть информация о трехмерной структуре сотен белков, можно на ее основе, используя сведения о нуклеотидной и аминокислотной последовательностях неизвестного белка, предсказывать во многих случаях и трехмерную структуру с достаточной точностью. Наконец, последний, четвертый уровень - это предсказание функции белка на основании знания его первичной структуры и предсказанной трехмерной структуры. Таким образом, структурная и сравнительная геномика через биоинформатику как бы переходят в новый раздел геномики, который обычно называют функциональной геномикой.

Все большее внимание ученых привлекает проблема разнообразия генома человека. Эти исследования направлены на решение фундаментальных научных проблем, связанных с происхождением человека, и на выяснение генных различий, связанных с чувствительностью или устойчивостью человека к различным заболеваниям и воздействиям среды.

Генетические тексты двух человек отличаются друг от друга примерно одной буквой из тысячи. Остальные 999 нуклеотидов у них одинаковы. Конечно же, замены не распределены равномерно в геноме - их больше в некодирующих участках. В каждой зародышевой клетке возникает несколько мутаций, отличающих ее геном от родительского. В некоторых участках хромосом, кодирующих особенно важные белки или рибосомную РНК, замены нуклеотидов встречаются относительно редко, в других частота обнаружения мутаций может быть в десятки раз выше. Наиболее часто встречаются мутации в гене рецептора гормона роста - в этом участке они обнаруживаются у одного из 100 000 человек.

Пока люди живут вместе, появляющиеся у них мутации распространяются по всей группе. Если же группы разделились, процесс накопления мутаций идет в них независимо. Способ датировки эволюционных событий по генетическим изменениям основан на постоянстве числа накопленных мутаций за определенный отрезок времени. Лишь небольшая часть этих мутаций (преимущественно в белок-кодирующих областях) вредна.

Большинство мутаций, по современным представлениям, нейтральны, то есть не оказывают какого-либо полезного или вредного влияния на их обладателя. Они не отсеиваются отбором и, раз появившись, передаются из поколения в поколение. Метод, предложенный английским биохимиком Лайнусом Полингом для аминокислотных замен в белках, был назван «молекулярными часами». Позже скорость хода «молекулярных часов» была установлена по скорости изменения ДНК тех видов, время расхождения которых было известно по ископаемым останкам. Однако точность этих методов по статистическим причинам не очень высока - ошибка в молекулярных датировках может составлять 20-30%.

«Молекулярные часы» помогли определить дату разделения ветвей человека и обезьян - от 5 до 7 млн лет назад. До этого палеонтологи полагали, что разделение произошло около 25 млн лет назад. Однако теперь «молекулярная» датировка является общепринятой. Считается, что предки человека и шимпанзе разделились около 5 млн лет назад, отделение горилл произошло раньше, и еще раньше, около 10-15 млн лет назад, отделилась ветвь орангутангов. Пересмотр представлений о происхождении человека связан с развитием методов молекулярной генетики, в частности, с внедрением в практику исследований полимеразной цепной реакций, которая позволяет быстро нарабатывать нужные для анализа количества ДНК даже если в образце присутствует всего несколько фрагментированных молекул, и с разработкой методов автоматического анализа ДНК и компьютерной обработки данных. Новые сведения получены также в связи с увеличением числа изученных останков древних гоминид и с развитием в последние десятилетия новых методов палеонтологии (датировка останков термолюминесцентными методами и методом электронного спинового резонанса), которые позволили уточнить даты в период 200 - 50 тыс. лет.

За последнее десятилетие молекулярная антропология и палеогенетика заняли достойное место в исследованиях антропогенеза. Для сравнительного исследования генетического родства популяций используют и ядерную ДНК, и ДНК, содержащуюся в клеточных органеллах митохондриях. Митохондрии человека содержат кольцевую молекулу ДНК (мтДНК), состоящую из 16 500 пар нуклеотидов - это совсем немного по сравнению с ДНК хромосом, находящихся в ядре клетки и состоящих из десятков и сотен миллионов пар оснований. Кроме того, мтДНК передается только по материнской линии и не участвует в рекомбинации, что упрощает ее анализ. Так как мтДНК мутирует в 10 раз чаще, чем ядерная ДНК, это делает «часы» более точными.

Получившие известность исследования, выявившие общность происхождения мтДНК ныне живущих людей, были проведены в 1987 г. Аланом Уилсоном и его коллегами из Калифорнийского университета в Беркли. Они изучили мтДНК представителей различных рас - африканцев, азиатов, европеоидов. Наибольший уровень разнообразия ДНК был найден в Восточной Африке, что указывает на африканское происхождение человека современного типа. По степени разнообразия мтДНК современных людей Уилсон оценил время существования предковой последовательности для всех изученных мтДНК. В соответствии с его выводами, общая «праматерь», к которой восходят все типы мтДНК современных людей, жила в Восточной Африке менее 200 000 лет назад. Обладательницу этой мтДНК тут же окрестили «митохондриальной Евой», что породило неверные толкования - будто все человечество произошло от одной женщины. Речь идет лишь о сохранении до настоящего времени одной из нескольких линий мтДНК, но не остальных генов. Современники «Евы» внесли свой генетический вклад. Изучение разнообразия ДНК других генов, находящихся в разных хромосомах, показало, что численность популяции в период видообразования составляла около 10 000 человек.

Близкие оценки времени существования общего предка получены и при изучении передающейся только по отцовской линии Y-хромосомы. К радости генетиков оказалось, что «Адам» жил в том же районе и примерно в то же время, что и «Ева». Эволюционная история мтДНК и Y-хромосомы отличается, так как связана с разными брачными традициями, разным поведением мужчин и женщин при переселениях, завоеваниях или колонизации. На основе распределения частот различных аллелей генов Y-хромосомы и мтДНК составлена карта расселения людей с Африканской прародины.

Различные группы генетиков, исходя из оценок генетического разнообразия современных популяций человека, пришли к выводу, что на протяжении последнего миллиона лет численность прямых предков человека колебалась от 40 до 100 тысяч. В период прохождения «бутылочного горлышка» 130 000 лет назад она сократилась до 10 тысяч индивидов, то есть на 75-90%, что привело к утрате значительной части генетического разнообразия.

Сравнительные исследование мтДНК разных популяций современных людей позволило выдвинуть предположение, что еще до выхода из Африки, около 60-70 000 лет назад (в этот период также наблюдалось снижение численности, но не столь значительное, как предыдущее) предковая популяция разделилась по крайне мере на три группы, давшие начало трем расам - африканской, азиатской и европейской.

Изучение генетического разнообразия популяций человека имеет существенное значение не только для понимания процесса антропогенеза, но и для понимания механизмов адаптации популяций к различным условиям обитания, устойчивости или восприимчивости к тем или иным заболеваниям, для разработки методов ДНК-идентификации личности и для ДНК-диагностики наследственных и онкологических заболеваний. Не только наследственные заболевания, но и предрасположенность к инфекционным заболеваниям имеет генетическую основу. Разные люди в разной степени восприимчивы к различным инфекциям. «Чума» ХХ века - СПИД - пока неизлечимое заболевание. Но некоторые люди (в Европе около 1-2 %) невосприимчивы к вызывающему СПИД вирусу иммунодефицита человека (ВИЧ) из-за мутации в гене хемокинового рецептора. Хемокиновый рецептор расположен на поверхности клеток и служит «посадочной площадкой» для вируса СПИДа. В отсутствии этого белка вирус, попав в организм, не способен проникнуть внутрь клетки и не приводит к заболеванию. Описаны и другие мутации, приводящие к повышенной устойчивости к ВИЧ.

Другой пример - эпидемия «коровьего бешенства» (губчатая болезнь мозга), распространившаяся в Англии в связи с изменением технологии приготовления костной муки, используемой в качестве кормовой добавки для скота (была снижена температура обработки) и поразившая 160 000 животных. Пик эпидемии пришелся на 1992 г. Заболевание вызывается белком-прионом - удивительным инфекционным агентом, не содержащим ДНК и вызывающим изменение конформации клеточных белков и нарушение функций клеток нервной системы. Хотя зараженную говядину употребляли многие, только два десятка человек заболели. Все заболевшие люди имели одну и ту же мутацию, известную ранее и считавшуюся нейтральной.

В последние годы особое внимание уделяют распространенности в различных популяциях аллелей генов предрасположенности к тем или иным заболеваниям и так называемых генов «внешней среды». В частности, это гены, контролирующие детоксикацию чужеродных веществ. Все вещества, поступающие в организм, метаболизируются в два этапа. На первом этапе образуются промежуточные генотоксические вещества. На втором этапе эти промежуточные метаболиты превращаются в безвредные растворимые соединения, которые выводятся из организма.

Показано, что при снижении активности детоксикационной функции плаценты (она связана с ферментом, называемым плацентарной глютатион-трансферазой) возрастает риск ранних спонтанных абортов.

То, как организм реагирует на вредные воздействия среды, например, на табачный дым, также в значительной мере определяется активностью системы детоксикации. Например, у 3% женщин встречается сочетание генов, ответственных за обезвреживание канцерогенов табачного дыма ферментами печени, которое в 10 раз повышает риск развития рака молочной железы. Таким женщинам курить строго противопоказано. Влияют гены и на эффективность лечения различными препаратами. Так, лечение эндометриоза - заболевания, встречающегося почти у 10% женщин белой расы - широко используемым препаратом циклофероном у части больных безрезультатно по причинам генетического характера.

Найдены гены, защищающие от заболевания некоторыми формами рака. Особенно эффективно они действуют в сочетании с благоприятными условиями среды. Например, вероятность развития рака толстой кишки снижается в присутствии некоторых аллелей генов детоксикации, также как и при употреблении в пищу капусты брокколи или зеленого чая.

Получение информации о собственных генетических особенностях для каждого человека из научной перспективы превращается в повседневную реальность. Это дает возможность еще до рождения предсказать, к каким наследственным заболеваниям будет предрасположен человек, какие меры профилактики и лечения могут быть приняты. Меньше известно о том, что можно получить и определенные рекомендации по выбору профессии, установить какая деятельность будет связана с повышенным риском для данного индивида.

Например, давно известна ассоциация между анилиновыми красителями и риском возникновения рака мочевого пузыря. Недавно, однако, было установлено, что такому грозному «производственному» осложнению особенно подвержены индивидуумы, у которых сочетается повышенная активность ферментов первой фазы детоксикации с пониженной активностью ферментов второй фазы.

С частотой 15% встречается аллель гена аполипопротеина Е (белок, отвественный за связывание липидов), приводящий к ухудшению регенерации нервных тканей после травм или сотрясений мозга, особенно если индивид гомозиготен по данному аллелю. Значит, таким людям не стоит выбирать профессию боксера или автогонщика. Другой пример - у носителей мутации, приводящей к талассемии (заболеванию крови) при повышенной физической нагрузке может наступить смерть от избытка кислорода в крови. Такие случаи зафиксированы в армии США - по этой причине погибло несколько темнокожих солдат. Очевидно, что тестирование талассемической мутации может быть целесообразным при отборе пилотов авиалайнеров – ведь им иногда приходится применять кислородные маски, которые в случае носительства мутации представляют угрозу жизни пилота, а тем самым и угрозу жизни всех пассажиров.

Прочтенный в 2005 году геном шимпанзе открыл перед биологами небывалые перспективы. Сравнивая геномы человека и его ближайшего родственника, ученые рассчитывают найти те генетические различия, которые, собственно, и делают нас людьми, а не обезьянами.

Геномы человека и шимпанзе идентичны на 98%. Очевидно, уникальные человеческие свойства зашифрованы в оставшихся двух процентах. Однако расшифровать их не так-то просто.

Дата добавления: 2014-11-29