Страница: 7/52
хромосом известными генными последовательностями, среди ко-
торых и осуществляют поиск гена-кандидата. Большая роль в
этих исследованиях принадлежит также мутантным генетическим
линиям животных, моделирующим различные наследственные забо-
левания человека (см Глава VIII). Значительное сходство нук-
леотидных последовательностей кодирующих участков гомологич-
ных генов млекопитающих и человека, наличие большого числа
консервативных групп сцепления с наборами идентичных генов
позволяют успешно вести параллельные исследования геномов
человека и других животных, значительно ускоряющие эффектив-
ность поиска и молекулярного анализа индивидуальных генов
человека (Dietrich et al., 1994; Copeland et al, 1993).
Молекулярная идентификация генов открывает широкие
возможности для анализа тканеспецифической регуляции их
экспрессии в процессе развития организма на всех уровнях от
транскрипции до трансляции. Следуюшим этапом молекулярного
анализа является генотипирование мутаций и исследование тех
нарушений в структуре, локализации или в ферментативной ак-
тивности соответствующих белков, которые возникают в резуль-
тате изменений нуклеотидных последовательностей ДНК. Эти
проблемы более подробно освещены в следующих разделах книги.
Отметим только, что в настоящее время подобные исследования
стали возожны для многих сотен наследственных заболеваний
человека, для которых идентифицированы геномные последова-
тельности ДНК, соответствующие генам, и проклонированы пол-
норазмерные кДНК-последовательности.
Раздел 3.6 Каталог генов и генных болезней МакКьюсика.
Международная программа "Геном человека".
Огромный вклад в систематизацию и обобщение информации
о генетических картах хромосом человека, локализации и функ-
циях отдельных генов, и о структуре генома в целом, вносят
исследования, проводимые на протяжении последних 30 лет в
Университете Джона Хопкинса в Балтиморе под руководством
профессора Виктора МакКьюсика. Результатом этих исследований
является систематическое, с 2-х-годичным интервалом между
последними пятью публикациями, издание энциклопедий, содер-
жащих сводные данные о всех картированных генах человека и
связанных с ними наследственных болезнях под названием:
"Менделевсое наследование у человека: каталог человеческих
генов и генетических болезней" ("Mendelian inheritance in
man. Catalogs of autosomal dominant, autosomal recessive,
and X-linked phenotypes". Эти издания содержат современные
хромоcомные карты генов человека и для каждого локуса обоб-
щенные в виде отдельных статей сведения о характере наследо-
вания, функциях и размерах генов; методах их картирования и
идентификации; кодируемых продуктах; мутантных аллелях, по-
лиморфизмах и внутригенных повторах; фенотипических проявле-
ниях мутаций, их связи с наследственными заболеваниями, а
также о природе основного дефекта, включая патогенез и пато-
физиологию заболевания. Все статьи снабжены исчерпывающими
литературными ссылками. Cводные таблицы по картированным ло-
кусам с различным типом наследования и по генам наследствен-
ных заболеваний составлены либо в соответствии с их хро-
мосомной локализацией, либо в алфавитном порядке по названи-
ям генов или по наименованиям соответствующих генных болез-
ней. Отдельно представлены данные по клонированным генам,
для которых известен первичный молекулярный дефект. При этом
количество различных идентифицированных мутантных вариантов
для разных генов колеблется от одного до нескольких сотен.
Издания содержат также список доступных мутантных клеточных
линий.
Каждому локализованному менделирующему локусу в этой
энциклопедии присвоен шестизначный номер (MIM), первая цифра
которого определяет характер наследования: 1 - для аутосом-
но-доминантных генов, 2 - для аутосомно-рецессивных, 3 и 4-
для генов, локализованных в X- и в Y-хромосомах, соот-
ветственно, 5 - для митохондриальных генов. Четыре цифры,
следующие после точки непосредственно за шестизначным номе-
ром, предназначены для кодирования различных мутантных вари-
антов данного локуса. Издания выпускаются как в печатной
форме, так и в компьютерном варианте (OMIM) на дискетах или
на компакт-дисках. В последнем случае они снабжены програм-
мами, позволяющими осуществлять поиск по любой позиции и
проводить постоянное обновление энциклопедии текущей инфор-
мацией. Программы OMIM совместимы с другими базами генети-
ческих данных, в первую очередь, с GDB (Genome Data Base),
содержащей полную информацию (включая последовательности
ДНК) обо всех картированных генах, ДНК-маркерах и ДНК-зондах
человека, а также и с GenBank - полной базой данных всех из-
вестных нуклеотидных gоследовательностей ДНК.
В последнем 11-ом издании энциклопедии МакКьюсика со-
держатся сведения о 6678 картированных менделирующих локусах
человека (McKusick, 1994). Из них 4458 генов с аутосомно-до-
минантным характером наследования, 1730 - с аутосомно-ре-
цессивным, 412 генов локализовано в X-хромосоме, 19 - в
Y-хромосоме и 59 - в митохондриальной ДНК. Для более чем
2800 картированных генов определена их функция. С моногенны-
ми заболеваниями связано 770 картированных локусов, а общее
число нозологических форм, для которых гены картированы,
включает 933 заболевания. При этом более 420 генов
наследственных болезней уже клонированы и для каждого из
этих генов описано от одного до нескольких сотен мутантных
вариантов аллелей, характеризующихся различным фенотипи-
ческим проявлением.
Различные хромосомы и их участки картированы с разной
степенью детализации. На самой крупной по размерам хромосоме
1 картировано вдвое меньше генов, чем на Х-хромосоме ( 200 и
400 соответственно). Плотность уже картированных генов в
разных хромосомах очень неравномерна. Так, хромосома 19 со-
держит 178 генов, тогда как хромосома 13 только 40, при этом
первая больше второй. Хромосомы 17 и 18 примерно равны по
величине, но на первой уже картировано 180 генов, а на вто-
рой- только 26. На хромосоме 2 картировано примерно такое же
количество генов (около 175), как и на втрое меньше её по
размерам хромосоме 17. Существеные различия в числе картиро-
ванных генов отмечаются и внутри различных участков хро-
мосом. К примеру, 19 из 43 генов хромосомы 21 локализованы в
сегменте 21q22.3, составляющем лишь 20% длинного плеча. Об-
ласть 9q34 занимает 10% хромосомы 9, но содержит 27% генов -
38 из 141 (Antonarakis, 1994). Число подобных примеров не-
равномерного распределения картированных генов по хромосо-
мамс может быть значительно увеличено.
Более 10 лет тому назад был полностью просеквенирован
митохондриальный геном (Anderson et al., 1981), состоящий из
16 569 нуклеотидов и содержащий 37 генов, 22 из которых это
гены транспортных РНК, 2 гена рибосомальной РНК и 13 белко-
вых генов, кодирующих субьединицы комплексов окислительного
фосфорилирования (OXPHOS). Следует отметить, что 56 субьеди-
ниц этого комплекса кодируется ядерными генами (McKusick:
1994). Митохондриальная ДНК очень плотно насыщена кодирующи-
ми участками, так как митохондриальные гены не содержат инт-
ронов и имеют очень ограниченные размеры некодирующих флан-
кирующих ДНК. В настоящее время описано достаточно много бо-
лезней, связанных с мутациями в митохондриальном геноме, и
все они развиваются вследствие нарушений в системе окисли-
тельного фосфорилирования.
Мы уже упоминали о том, что в настоящее время проклони-
ровано около 20 000 анонимных последовательностей кДНК, вы-
деленных из тканеспецифических библиотек генов и представля-
ющих около 10-15% всех генов человека. Хотя этих последова-
тельностей пока нет на картах генов, секвенирование, со-
поставление с компьютерными базами данных и гибридизация in
situ позволят уже в самое ближайшее время провести их иден-
тификацию и локализацию (McKusick, Amberger, 1993).
Следует отметить, что каждый картированный ген и поли-
морфный локус сами по себе автоматически становятся точками
отсчета в геноме, то есть молекулярными маркерами. Наряду с
этим, продолжается интенсивное насыщение генома новыми моле-
кулярными маркерами типа STS ( sequence tagged sites) и мик-
росателлитными повторами типа STR (short tandem repeats)
(cм. Главу II). К сентябрю 1994г Genome Database (GDB) вклю-
чала 6691 STR-сайтов и 3 752 из них (56%) имели уровень ге-
терозиготности более 60%. Карты сцепления для индексных мар-
керов сконструированы, в основном, по результатам генотипи-
рования сорока CEPH референтных семей (см.Глава II,2.3).
Среднее расстояние между соседними маркерами варьирует от 2
сМ для хромосомы 21 до 5 сМ для самых крупных хромосом с
очень небольшим числом участков в геноме с расстоянием между
маркерами большим, чем 10 сМ. GDB содержит 672 гена, локали-
зованных на картах сцепления индексных маркеров, из общего
Реферат опубликован: 26/04/2005 (125568 прочтено)