4.1. Клинические аспекты изучения генома человека
Геном - совокупность всего генетического материала организма, всех его генов. Ген - участок молекулы ДНК. В структуру гена у человека входят промотор (инициирует транскрипцию - синтез мРНК на матричной ДНК), экзоны (кодирующие последовательности ДНК, составляют менее 2% всего генома) и интроны (некодирующие последовательности ДНК). Около 75% генома составляют однокопийные ДНК, представленные единично (в основном ДНК-последовательности интронов) и 25% - повторяющиеся последовательности, которые встречаются сотни и тысячи раз. Общее количество генов человека оценивается, по последним данным, в пределах 20 000-25 000. Размер генома принято также выражать в парах азотистых оснований (п.о.). Весь геном человека содержит примерно 3 млрд п.о. При расшифровке генома определяют порядок расположения азотистых оснований (нуклеотидов) в молекуле ДНК или РНК или порядка аминокислот в белке, проводя так называемое секвенирование. Одной из основных целей исследования генома человека является картирование, т.е. построение его точной и подробной карты. Генетическая карта - схема, описывающая порядок расположения на хромосоме генов и других генетических маркеров, а также расстояние между ними. Карты генома подразделяют на карты генетического сцепления и физические карты. Физические карты основываются на прямом исследовании носителей генетической информации - хромосом, генов, молекул ДНК. Карты генетического сцепления строятся на основе анализа данных по наследованию гена или маркера в ряду поколений. Два маркера, расположенные на одной хромосоме вблизи друг от друга, обычно передаются от родителей к ребенку совместно. Разделение маркеров может наблюдаться в процессе рекомбинации в мейозе. Чем ближе расположены маркеры друг к другу, тем менее вероятно их разделение. Таким образом, по частоте рекомбинации можно оценить расстояние между двумя маркерами.
Давно известный генетикам феномен антиципации сначала признавался, потом подвергался скепсису. В настоящее время для этого явления нашлись молекулярно-генетические подтверждения. Под антиципацией понимается проявление наследственного заболевания в более раннем возрасте и в более тяжелой степени в каждом из последующих поколений родословной. В 1991 г. была идентифицирована первая мутация нестабильных тринуклеотидных повторов. У нормальных индивидов число простых тринуклеотидных повторов в отдельных генах составляет от 5 до 50. При возрастании их числа от 50 до 200 отмечается состояние премутации, а при увеличении свыше 200 манифестируется клиника заболевания. Открытие нового класса наследственных заболеваний с экспансией числа тринуклеотидных повторов, в основе которых лежит «динамическая» мутация - резкое увеличение числа копий повторов у индивидов в последующих поколениях родословной, позволило понять механизм антиципации. Это открытие произошло при исследовании синдрома ломкой Х-хромосомы. Наследование данного синдрома отличалось от классического Х-сцепленного и заключалось в том, что только 80% мужчин-носителей мутантного гена имеют клинические и цитогенетические признаки патологии, а другие 20% здоровы, но после передачи мутантного гена дочерям могут иметь пораженных внуков. У здоровых мужчин-носителей дефектный ген не экспрессируется. Он становится экспрессируемым только после прохождения через овогенез. Такой способ наследования мутантного гена получил название парадокса Шермана.