2022. JANUÁR 14.- MUTÁLÓDHATNAK-E ÚGY AZ EMBERI GÉNEK, HOGY KEVESEBB OXIGÉNNEL IS ÉLETBE MARADHASSUNK?

Szerző: | jan 14, 2022 | Vírusnapló, Archívum, Orvoslás, Videó

GÉNHIBA
GÉNHIBA

Az ember génjei 23 kromoszómapárból és kb. 3 milliárd DNS bázispárból áll. 25000 azon gének száma, melyek fehérjét kódolnak. Ez a szám kezdetben 100000-nél is több volt, viszont a genom szekvenálási stratégiák fejlődésével, a gének szabályozásában megfigyelt komplexitással ez a szám tovább csökkenhet.

Meglepően, a humán genomban kevesebb gén található, mint egyes, az embernél alacsonyabbrendű fajokban (féreg és gyümölcslégy). Azonban az emberi sejtek fokozottabban használják az alternatív splicing mechanizmusát, így egy génből több fehérje terméket is létrehozhatnak. A humán proteom is sokkal nagyobb, mint az előbb felsorolt élőlényekben.

A legtöbb humán génben számos exon található, és az intronok is sokkal hosszabbak az exonoknál.

A humán gének a kromoszómákon belül egyenlőtlenül vannak elosztva. Minden kromoszóma tartalmaz génekben gazdag és szegény régiókat, melyek összefüggésben vannak a kromoszóma sávokkal és a GC-tartalommal. Ennek a nem véletlenszerű géndenzitási mintázatnak a jelentősége nem igazán ismert.

A fehérjét kódoló géneken kívül a humán genom rendelkezik több ezer RNS génnel, beleértve a transzfer RNS-t, riboszomális RNS-t, mRNS-t és más nem kódoló RNS géneket.

A humán genomban számos szabályozó szekvencia van, melyek kulcsszerepet játszanak a génexpresszióban, azaz a gének kifejeződésében. Ezek tipikusan rövid szakaszok, melyek általában a gének közelében helyezkednek el. Annak a megértése, hogy ezek a szekvenciák hogyan működnek együtt, hogyan alkotják a gén expressziós hálózatot, az a komperatív genomikai kutatások feladata.

DNK model

Egy most közölt kutatás nem cáfolja meg az 1943-ban baktériumokon végzett, később Nobel-díjat érő Luria–Delbrück-kísérletet, amely igazolta, hogy az élőlényekben a genetikai hibák maguktól létrejönnek, anélkül, hogy azokat a természetes szelekció előidézte volna. Az örökítőanyagban bekövetkező mutációk a genetikai változatosság forrásai, amelyekre a természetes szelekció, illetve olyan neutrális folyamatok, mint a genetikai sodródás, vagy a génáramlás építenek, és amelyek egy populáció öröklött tulajdonságainak generációkon át történő megváltozásához, vagyis evolúcióhoz vezetnek.

Detlef Weigel, a tübingeni Max Planck Fejlődésbiológiai Intézet genetikusa és kollégái a biológiában elterjedt modellélőlény, a lúdfű (Arabidopsis thaliana) genomjában létrejövő új mutációk gyakoriságát és azok genomon belüli helyét elemezték ki. A mutációk jelenthetik egyetlen nukleotid megváltozását a DNS-en belül, melyeket egypontos-nukleotid polimorfizmusoknak (SNP) nevezünk, illetve egy vagy több nukleotid beépülését (inszerció) a genomba, vagy az onnan történő kiválásukat (deléció).

A kutatók nem várt módon arra jutottak, hogy a mutációk gyakorisága 58 százalékkal volt kisebb a génekben, mint a gének közötti régióban, míg a lúdfű létfontosságú génjeinek esetében a mutációk gyakorisága 37 százalékkal volt alacsonyabb. Ezzel szemben az olyan géneknél, amelyek funkciója külső, környezeti tényezők változására (pl. oxigénszint) adott reakcióval függött össze, nagyobb mutációs rátát figyeltek meg. Kiderült az is, hogy azok a gének, melyek erősebb (a káros génváltozatokat kiszelektáló) tisztító szelekciónak vannak kitéve, kisebb mutációs rátával rendelkeznek.

Néhány korábbi megfigyelés már utalt arra, hogy [a mutációk véletlenszerűsége] nem mindig igaz, és vannak olyan részei a genomnak, amelyek strukturális okok miatt sokkal könnyebben mutálódhatnak. Ilyenek például a mutációs forró pontok (hotspotok), amelyekre szerinte jó példát ad, „hogy a biológiai eredetű mutagenezisért felelős mobilis DNS-szakaszok, mint a transzpozonok sem mindig azonos eséllyel ugranak a genomba, és olyanok is vannak, amelyek a kevésbé szorosan szervezett kromatinrégiókat preferálják.

Az eukariótáknál, amelyekhez számos egysejtű mellett a növények, a gombák és az állatok is tartoznak, a DNS nem önmagában lebeg a sejtmagban, hanem fehérjék által egy komplex, háromdimenziós szerkezetbe van csomagolva. Ezt a DNS-ből és fehérjékből álló együttest kromatinnak nevezzük, ami az örökítőanyag kompaktabbá tétele mellett kulcsfontosságú szerepet játszik a gének kifejeződésének szabályozásában. A kromatin alkotórészei a nukleoszómák, amelyek nyolc hiszton fehérjéből és a nukleoszómára tekeredett mintegy 146 bázispárnyi DNS-ből állnak. Az ELTE genetikusa szerint „a kromatin szervezettsége klasszikusan egy olyan jelleg, amely úgynevezett epigenetikai tényezőktől függ, mint például a DNS metiláltsága vagy a DNS-t maguk köré tekerő hisztonok különböző acetilációs, metilációs és egyéb állapotai.”

Weigel és kollégái összefüggést találtak ezen epigenetikai jellegek és a mutációk gyakorisága között, vagyis a mutációk helyét és számát ezek a biokémiai tényezők befolyásolni tudják. A kutatók úgy vélik, hogy az epigenetikai jellegek megmagyarázzák a genomon belüli mutációs torzítások 90 százalékát. Több száz növény genomjának adatai fényt derítettek arra is, hogy a mutációs torzítás eltérhet az egyedek közt, ami lehetővé teszi azok evolúcióját, valamint azt is sikerült igazolniuk a tudósoknak, hogy a mutációs torzítás szimplán természetes szelekció által is kialakulhat.