2. 3. 2. Загальна характеристика геному людини

Геном людини містить більше ніж 3 млрд п. н. Структурні й регуляторні гени, тобто послідовності ДНК, які кодують поліпептиди або здійснюють

контроль за їх синтезом, складають лише 2 % усього геному людини. Інша частина геному являє собою послідовності, які не кодують білки: 73 % – однокопійні ДНК, 25 % – повторювані послідовності.

Однокопійні послідовності складаються із ДНК-послідовностей інтронів та спейсерів і трапляються у геномі один або, у крайньому разі, кілька разів (гени найчастіше теж однокопійні, але вони не входять до складу цих 73 %).

Повторювані послідовності, які трапляються у геномі сотні і тисячі разів, поділяються на дисперговані послідовності ДНК та сателітні ДНК⁵.

2. 3. 3. Нормальний каріотип людини у метафазі мітозу

У 1960 р. була розроблена І Міжнародна класифікація хромосом людини – Денверська. У її основі – особливості розмірів хромосом і розташування

центромери. Виділяють 7 груп хромосом:

група (А) – 3 найбільші хромосоми: 1-ша і 3-тя – метацентричні, 2-га – субметацентрична;

група (В) – 2 великі субметацентричні хромосоми (4-та і 5-та);

група (C) – середні субметацентричні (6–12-та та Х-хромосома);

група (D) – 3 середні акроцентричні хромосоми (13–15-та пари);

група (E) – 3 дрібні 16-та і 17-та – субметацентричні, 18-та – акроцентрична хромосоми;

група (F) – 2 найдрібніші метацентричні хромосоми (19–20-та пари);

група (G) – 2 найдрібніші акроцентричні (21–22-га пари та У-хромосома).

У 1971 р. на IV Паризькій конференції зі стандартизації хромосом людини ця класифікація була доповнена та конкретизована завдяки можливості ідентифікації хромосом методом диференційного забарвлення (флюорохромами) і отриманню специфічної для кожної хромосоми поперечної посмугованості (є диски, що світяться та ні) за методом Т. Касперсона.

Рис. 5. Хромосоми людини згідно Денверської класифікації

1 Ф. Гріффітс (1928) досліджував два штами пневмококів. Штам S мав капсулу, був високовірулентний, тому інфіковані ним миші гинули від пневмонії. Штам R був без капсули, з низькою вірулентністю, тому миші хворіли, але не гинули. Якщо штам S вбивали нагріванням, то бактерії втрачали вірулентність, а миші не гинули. Але, якщо мишам вводили суміш живих пневмококів штаму R та убитих штаму S, то миші хворіли, гинули, а в їх крові знаходили живих S-пневмококів, тобто бактерії штаму R трансформувалися в бактерії штаму S. У 1944 р. генетики О. Ейвері, К. Мак-Леод, К. Мак-Карті фракціонували активну частину вбитих пневмококів і виявили, що активність екстракту зберігалася лише за умов збереження ДНК, у разі ж руйнування її ДНК-нуклеазою летальна дія екстракту на мишей не спостерігалася.

2 До V-подібної трубки, поділеної у нижній частині бактеріальним фільтром, в субстрат з лактозою поміщали бактерії кишкової палички E. coli. У 1-й половині трубки були профаг (неактивний вірус) та E-lac⁺ (бактерії, які могли розщеплювати лактозу, бо мали ген, який кодує фермент лактазу), а в другій половині – E-lac^– (бактерії, які не могли розщеплювати лактозу, бо у них був відсутній ген, який кодує фермент лактазу). Бактерії не могли переходити через фільтр, але через певний час з-поміж бактерій 2-ї половини виявилися клітини з E-lac⁺. Перенесення гена міг здійснити лише вірус за допомогою трансдукції.

3 Існує 20 основних АК, з яких побудовані усі білки людини. Амінокислоти з’єднуються між собою за допомогою пептидного зв’язку, утворюваного внаслідок конденсації аміногрупи (NH₂) однієї АК із карбоксильною групою (СООН) іншої. Послідовність АК у білковому ланцюзі записують від вільної NH₂–групи до АК із вільною карбоксигрупою.

4 На початку гена (5′–кінці гена) є промотор, який містить сайт ініціації транскрипції, а також ТАТА-бокс – послідовність нуклеотидів, яку розпізнають білки, що беруть участь в активації транскрипції. На межі екзонів та інтронів розміщена консенсусна (еволюційно консервативна) послідовність, яку розпізнають ферменти сплайсингу, тобто ферменти для вирізання інтронів із первинного транскрипту – про-іРНК. На 3′–кінці гена вже у некодуючій його частині розташований сайт, що забезпечує додавання до іРНК 100–200 залишків аденіну для гарантії її стабільності (захисту від деградації під час пересування іРНК із ядра до цитоплазми).

Деякі гени об’єднані у групи, які мають назву мультигенні родини. Їх буває два типи. Перший тип – родини генів, які мають високий ступінь гомологічності у структурі, тобто у послідовності нуклеотидів (наприклад, гени різних рРНК, зосереджені в ділянці ядерцевих організаторів акроцентричних хромосом; родини генів тРНК, розкидані по усьому геному; групи генів α- і β-глобінів гемоглобіну тощо). Другий тип – це суперродини генів, які мають не дуже високий ступінь подібності у послідовності нуклеотидів, але поєднані спільною функцією. Наприклад, це родина генів імуноглобулінів; родина генів гістосумісності (HLA).

5 Дисперговані послідовності ДНК складають 15 % усієї ДНК і представлені SINE- (короткими послідовностями у 90–500 п.н.) і LINE-послідовностями (довгими – до 7000 тис. п. н.). Один із типів SINE-послідовностей має назву Alu-послідовності, оскільки може розрізатися ферментом Alu-рестриктазою. Усього в геномі людини таких послідовностей міститься 300–500 тис. Alu-послідовності здатні самі себе копіювати, а копії – вставлятися у різні частини геномної ДНК, у тому числі і в гени, порушуючи їх функцію, тому Alu-послідовності можуть бути одним із типів генних мутацій. Сателітні повтори (10 % усієї ДНК) зібрані у пучки в різних ділянках різних хромосом (не у супутниках) і складаються із однієї і тієї ж послідовності, яка повторюється багато разів. Сателітна ДНК поділяється на α-сателітну ДНК, міні- і мікросателіти. α-сателітна ДНК розміщена у навколоцентромерних ділянках усіх хромосом, складається із 171 нуклеотиду і може тандемно (стик у стик) повторюватися тисячі разів. Міні-сателіти складаються із 20–70 п. н. і тандемно повторюються декілька разів. Мікросателіти мають малу базову послідовність нуклеотидів (2–4 п.н.), які утворюють тандемні повторювані послідовності довжиною до сотень п. н.