Lidský genom

Lidský genom je genomem Homo sapiens. Skládá se z 23 párů chromozomů s celkem asi 3 miliardami párů bází DNA. Projekt Lidský genom vytvořil referenční sekvenci euchromatického lidského genomu, který se celosvětově používá v biomedicínských vědách.

Lidský genom se skládá ze 46 chromozomů, z nichž každý obsahuje tisíce genů oddělených intergenními oblastmi. Intergenní oblasti mohou obsahovat regulační sekvence a takzvanou „junk DNA“.

Existuje 24 různých lidských chromozomů, čísla 1-22 plus chromozomy X a Y určující pohlaví. Chromozomy 1-22 jsou číslovány zhruba podle klesající velikosti. Somatické buňky mají obvykle jednu kopii chromozomů 1-22 od každého rodiče, plus chromozom X od matky a buď chromozom X nebo Y od otce, celkem 46.

Odhaduje se, že existuje 20 000-25 000 lidských genů kódujících proteiny. Odhad počtu lidských genů byl opakovaně revidován směrem dolů z původních předpovědí 100 000 a více, protože se zlepšila kvalita sekvence genomu a metody vyhledávání genů, a mohl by nadále poněkud klesat.

Překvapivě se zdá, že počet lidských genů se pohybuje v rozmezí dvou z mnoha mnohem jednodušších organismů, jako je škrkavka a octomilka. Lidské buňky však hojně využívají alternativního sestřihu k produkci několika různých proteinů z jednoho genu a předpokládá se, že lidský proteom je mnohem větší než u výše uvedených organismů.

Většina lidských genů má více exonů a lidské introny jsou často mnohem delší než ty vedlejší.

Lidské geny jsou v chromozomech rozmístěny nerovnoměrně. Každý chromozom obsahuje různé genově bohaté a genově chudé oblasti, které zřejmě korelují s chromozomovými pásmy a obsahem GC. Význam těchto náhodných vzorců genové hustoty není dobře pochopen.

Kromě genů kódujících proteiny obsahuje lidský genom několik tisíc genů RNA, včetně tRNA, ribozomální RNA, miRNA a dalších nekódujících genů RNA.

Lidský genom má mnoho různých regulačních sekvencí, které jsou klíčové pro kontrolu genové exprese. Jedná se o krátké sekvence, které se obvykle objevují v blízkosti genů i uvnitř nich. Systematické pochopení těchto regulačních sekvencí a toho, jak společně působí jako síť genových regulačních sekvencí, se teprve začíná objevovat na základě studií vysoce výkonné exprese a srovnávací genomiky.

Sekvence kódující proteiny (konkrétně exony) tvoří méně než 1,5% lidského genomu. Kromě genů a známých regulačních sekvencí obsahuje lidský genom rozsáhlé oblasti DNA, jejichž funkce, pokud existuje, zůstává neznámá. Tyto oblasti ve skutečnosti tvoří naprostou většinu, podle některých odhadů 97%, velikosti lidského genomu. Velká část z toho se skládá z opakovaných prvků, transpozonů a pseudogenů, ale existuje také velké množství sekvencí, které nespadají pod žádnou známou klasifikaci.

Většina této sekvence je pravděpodobně evolučním artefaktem, který neslouží žádnému současnému účelu, a tyto oblasti jsou někdy souhrnně označovány jako „junk“ DNA. Existuje však celá řada nově vznikajících náznaků, že některé sekvence uvnitř mohou fungovat způsoby, které nejsou v současné době pochopeny. Nedávné experimenty s použitím mikročipů odhalily, že velký zlomek „nekódující“ DNA je ve skutečnosti přepsán do RNA, což vede k možnosti, že výsledné přepisy mohou mít nějakou neznámou funkci. Také zdánlivá evoluční konzervace napříč savčími genomy o mnohem více sekvencí, než lze vysvětlit oblastmi kódujícími proteiny, naznačuje, že velké množství nekódující DNA může mít důležitou funkci. Zkoumání možných rolí nekódující DNA, jako je regulace exprese proteinů nebo vývoj organismů, je v současné době hlavní cestou vědeckého bádání v lidské genomice.

Většina studií lidské genetické variace se zaměřila na jednonukleotidové polymorfismy (SNP), což jsou substituce v jednotlivých bázích podél chromozomu. Většina analýz odhaduje, že SNP se vyskytují v průměru někde mezi každým 1 ze 100 a 1 z 1000 párů bází v euchromatickém lidském genomu, i když se nevyskytují v jednotné hustotě. Z toho vyplývá populární tvrzení, že „všichni lidé jsou nejméně z 99% geneticky identičtí“, i když by to většina genetiků poněkud kvalifikovala. Rozsáhlé společné úsilí o katalogizaci SNP variací v lidském genomu provádí Mezinárodní projekt HapMap.

Genomové lokusy a délka některých typů malých opakujících se sekvencí jsou u jednotlivých osob velmi variabilní, což je základem pro DNA snímání otisků a testování otcovství DNA. Heterochromní části lidského genomu, které čítají několik set milionů párů bází, jsou také považovány za značně variabilní v rámci lidské populace (jsou tak opakující se a tak dlouhé, že je nelze současnými technologiemi přesně sekvenovat). Tyto oblasti neobsahují žádné geny a zdá se nepravděpodobné, že by nějaký významný fenotypový efekt vyplýval z typické variace opakování nebo heterochromatinu.

Většina hrubých genomických mutací v zárodečných buňkách má pravděpodobně za následek vznik neviditelných embryí; nicméně řada lidských onemocnění souvisí s rozsáhlými genomickými abnormalitami. Downův syndrom, Turnerův syndrom a řada dalších onemocnění jsou důsledkem nerozdělení celých chromozomů. Rakovinové buňky mají často aneuploidii chromozomů a chromozomových ramen, i když příčinný vztah mezi aneuploidií a rakovinou nebyl prokázán.

Srovnávací genomické studie savčích genomů naznačují, že přibližně 5% lidského genomu bylo zachováno evolucí od divergence těchto druhů přibližně před 200 miliony let a obsahuje drtivou většinu genů a regulačních sekvencí. Zajímavé je, že jelikož geny a známé regulační sekvence pravděpodobně tvoří méně než 2% genomu, naznačuje to, že může existovat více neznámých funkčních sekvencí než známých funkčních sekvencí. Zdá se, že menší, ale velký zlomek lidských genů je sdílen mezi většinou známých obratlovců.

Genom šimpanzů je přibližně z 95% identický s lidským genomem. Typický gen kódující lidské proteiny se od svého šimpanzího orthologu liší v průměru pouze dvěma substitucemi aminokyselin; téměř jedna třetina lidských genů má přesně stejný překlad proteinů jako jejich šimpanzí orthology. Zásadním rozdílem mezi oběma genomy je lidský chromozom 2, který je produktem fúze mezi šimpanzími chromozomy 12 a 13.

Lidé během našeho nedávného vývoje prodělali mimořádnou ztrátu čichových receptorových genů, což vysvětluje náš poměrně hrubý čich ve srovnání s většinou ostatních savců. Evoluční důkazy naznačují, že vznik barevného vidění u lidí a několika dalších druhů primátů snížil potřebu čichu.

Lidský mitochondriální genom, i když se obvykle nezahrnuje, když se hovoří o „lidském genomu“, je pro genetiky nesmírně zajímavý, protože nepochybně hraje roli v mitochondriální chorobě. Světlo vrhá i do lidské evoluce; například analýza variací v lidském mitochondriálním genomu vedla k postulaci mitochondriální Evy, z níž jsou všichni moderní lidé potomky.

{1} {2} {3} {4} {5} {6} {7} {8} {9} {10} {11} {12} {13} {14} {15} {16} {17} {18} {19} {20} {21} {22} {X} {Y}

hu:Humánův genom id:Genom manusia he:גנום האדם