Явление полиморфизма

Биологическое значение транспозируемых элементов.

1. При интеграции транспозона в новое место может произойти выключение включение или усиление экспрессии соседних генов. Последнее связано с тем, что в транспозоне могут быть регуляторные участки для других геном (например, промоторы, операторы и т.д).

2. У некоторых транспозонов гены центральной части могут содержать самую различную информацию, например об устойчивости клетки к лекарственным веществам. А поскольку транспозиция может осуществляться от одной бактерии к другой, то очень велика вероятность распространения этого гена в другие бактерии и появление устойчивой к этому антибиотику популяции. Последнее может существенно осложнить лечение инфекционного заболевания.

3. Часто транспозоны переносятся вирусами. Как известно, в цикл развития вируса в клетке имеется стадия, когда вирусная ДНК инкорпорирована в молекулу ДНК хозяина. В некоторых случаях высвобождение вирусной ДНК сопровождается тем, что ДНК вируса захватывает соседние участки ДНК хозяина, где могут оказаться сайты ответственные за развитие опухолевых заболеваний. Перенос такого вируса из организма одного животного в организм другого может быть причиной развития у последнего опухолевого процесса.

4. С помощью вирусов генетический материал может переноситься в различные организмы подчас очень отдалённые, что может привести к появлению новых свойств и новых направлений в эволюции живого.

Полиморфизм- э то локальные изменения в нуклеотидной последовательности ДНК в пределах генома у индивидуумов в популяции. Эти изменения могут встречаться, как внутри смысловых (внутри экзонов), так и вне смысловых (например, в интронах и др.) нуклеотидных последовательностях ДНК. Так ген CCR5 у подавляющего числа людей имеет строго определённую последовательность нуклеотидов. В Европе таких людей около 92%. Но, примерно, у 9% населения в этом гене имеется мутация (выпало несколько нуклеотидов), которая привела к укорочению гена. Люди с укороченным геном не болеют иммунодефицитом человека (СПИД).

Известны различные типы полиморфизма, но наиболее распространённым является однонуклеотидный полиморфизм (ОНП) или снипсы, когда варианты последовательностей ДНК у разных людей, различаются по одной паре нуклеотидов (рис. 30). Эти варианты встречаются на протяжении всего генома – в экзонах, интронах, регуляторных элементах, повторах и т.д. Подсчитано, что в геноме человека примерно 3 млн пар нуклеотидов должны быть вариабильными. Снипсы возникают в результате мутаций, которые связаны с заменой одного нуклеотида у человека на другой. Важно то, что такие мутации не приводят к гибели индивидуума, а потому чаще всего закрепляются в геноме человека. Отсюда важный вывод – ОНП чаще встречается в избыточной ДНК (99%), функционально не активной т.к. мутации в ней в большинстве своём не приводят к их элиминации за счёт гибели особи.

А А А Т Т Г Г Ц А Ц Ц Т Т Г

*

А А Т Т Т Ц Г Г А Ц Ц Г Т Г

Рис. 30. Однонуклеотидный полиморфизм у двух индивидуумов (однонуклеотидные различия в геномных последовательностях выделены четырёхугольниками). На рисунке показана одна нить ДНК.

Исследования показали, что однонуклеотидные различия обнаруживаются с частотой 1-2 на 1000 – 2000 нуклеотидов. На всю длину генома (3,2 млрд пар нуклеотидов) должно быть 1,2 – 3,2 млн ОНП. Отсюда два человека на 99,9% идентичны по нуклеотидным последовательностям, т.е. только 0,1% различий по одному нуклеотиду создаёт огромные фенотипические вариации среди людей.

Предполагают, что различия по одному основанию между определёнными отрезками генов лежат не только в основе генных болезней, но и в основе чувствительности или устойчивости к патогенам. В настоящее время снипсы обнаружены и в генах. Оказалось, что около 93% генов содержат ОНП. Сравнение частот определённых типов ОНП у пациентов и в контрольных группах позволяет идентифицировать ОНП, с которыми ассоциируется заболевание. В настоящее время составляются карты ОНП, что позволит выяснить вклад отдельных различий в возникновение, течение и тяжести заболевания.

Предполагается, что имеется около 3 млн снипсов. Поэтому было предложено разделить все снипсы по группам. В одну группу объединяют рядом лежащие снипсы генома. Такие наследуемые вместе группы снипсов получили название – гаплотипы. Оказалось, что гаплотипы можно выделить в отдельных генах. Причём число их может колебаться в одном и том же гене от единиц (у Иванова) до десятков (у Петрова). Иными словами в человеческой популяции существуют вариации генов по гаплотипам. Математический расчёт показал, что каждый ген человека в среднем может иметь в популяции около 14 вариаций. Если у человека около 35 тысяч генов, с которых транскрибируется иРНК, следовательно имеется 400 – 500 тысяч их вариаций..

В последнее время накапливаются данные о том, что полиморфизм ДНК Х-хромосомы отмечается реже, чем для ДНК аутосом. Это свидетельствует о том, что Х-хромосома намного более консервативна в эволюции.

Наиболее простой пример полиморфного признака у человека – система группы крови. Высокий уровень полиморфизма выявлен в генах контролирующих синтез многих сывороточных белков, ферментов плазмы крови, эритроцитов и лейкоцитов. Сравнивая профили (расположение) снипсов в группе больных и здоровых лиц, можно установить, предрасположенность человека к тому или иному заболеванию, особенности его метаболизма, поведение лекарств в организме.

Полиморфизм генома для человека чаще всего не оказывает существенного влияния на жизнедеятельность особи. Однако, изменения в целом ряде генов, не проявляющиеся в нормальных условиях существования индивидуума, могут реализоваться в какую либо патологию при изменении среды обитания. Гены на проявление которых влияют условия существования индивидуума, его образ жизни получили название «гены предрасположенности». Достаточно часто изменения в гене могут касаться только одного нуклеотида (снипс). Уже известны гены предрасположенности к сердечно-сосудистым заболеваниям, атеросклерозу, раку, наркомании, алкоголизму и др.

МЗ. Геном – это весь генетический материал вируса, бактерии, эукариотической клетки, организма. Геномика – наука, изучающая строение и функцию генома. Геном содержит следующие сегменты ДНК: гены, регуляторные элементы, копии генов, псевдогены, прямые и обратные повторы, повторяющиеся последовательности, полиморфные структуры, локальные изменения ДНК (полиморфизм ДНК), транспозоны и некоторые другие. Псевдогены и локальные изменения внутри генов формируются в результате мутаций. Прямые и обратные повторы изменяют вторичную структуру ДНК. Транспозоны – сегменты ДНК с определённой структурой способные перемещаться по геному. Однонуклеотидный полиморфизм - различия в геномах по одной паре нуклеотидов - характерен для генома различных людей.

Дата добавления: 2014-01-20