Ugrás a tartalomhoz

Népegészségügyi genomika

Ádány Róza (2011)

Debreceni Egyetem

1. fejezet - A genom szerkezete

1. fejezet - A genom szerkezete

A genom szerkzet

Bevezetés a humán genom

A huszadik század utolsó két évtizedében sorozatosan születtek azok az új molekuláris genetikai technikák, módszertani fejlsesztések és felfedezések, melyek segítségével lehetővé vált az első élőlény (Haemophilius influnezae baktérium) DNS szekvenciájának meghatározása, melyet 1995-ben hoztak nyilvánosságra a Science folyóiratban (Science. 1995 Jul 28; 269(5223): 496-512.). Az első szekvenált genom 1,830,140 bázispárt tartalmaz egyetlen cirkuláris kromoszómában (1740 fehérje kódoló gén, 58 transzfer RNS és 18 más RNS –t kódoló gén). Néhány évvel később, 2003-ban óriási sikerrel befejeződött a Humán Genom Program , ami egy új tudományágnak, a genomikának a megalapozását jelentette. A genomika, mint fogalom a genom szóból származik, mely alatt a sejtek haploid polinukleotid állományának (a teljes örökítő anyagának; kromoszóma készletének, ill. az ezekben foglalt géneknek) az összességét értjük.

A humán genom két részből nukleáris és mitokondriális DNS-ből épül fel. A nukleáris genom megközelítőleg 3,2x109 bázist tartalmaz, 24 kromoszóma formájában és megközelítőleg 20 000-25 000 gént kódol. A fehérjéket kódoló gének száma így, szemben a korábban jósolt 100 000-el, lényegesen alacsonyabb. A fehérje kódoló szekvenciáé ezek alapján a genomnak csak nagyon kis százalékát (mindössze 1,5 %) teszik ki. Jelentős része a genomnak un. hulladék/szemét DNS (junk DNS), mely a genomnak 97%-át teszi ki. Még ma sem egyértelmű arra a kérdésre a válasz, hogy egyes szekvenciák nem rendelkeznek-e mégis funkcionális szereppel.

A mitokondriális genom egy 16,569 nukleotidából felépülő cirkuláris DNS molekula, melynek több másolata a mitokondriumban helyezkedik el, alapvető funkciója a sejtek energiatermelése. A humán mitokondriális genom mindössze 37 gént tartalmaz.

Az emberi szervezetet felépítő valamennyi sejtmagot tartalmazó sejt rendelkezik a genom másolatával.

A genetika rövid története

A genetika tudományának területei:

Transzmissziós genetika:

a tulajdonságok nemzedékről nemzedékre történő átadódását tanulmányozza

Molekuláris genetika:

gének szerkezetét, funkcióját, működését vizsgálja

Populációs genetika:

a populációk genetikai összetételét és annak változásait tanulmányozza

A genetika és a genetikai módosítások mérföldköveit, legfontosabb eredményei időrendi sorrendben az alábbiakban foglalható össze:

1859    Darwin elmélete, a Fajok eredete c. könyv megjelenése

1865    Mendel növénykeresztezési kísérleteivel megállapította az örökletes "faktorok" utódnemzedékekbe átjutásának törvényszerűségeit

1866    Mendel közleménye megjelent, 34 éven át nem ismerték el felismerése jelentőségét

1900    Mendel vizsgálatai megerősítést nyernek, közleményét lefordítják angolra

1902   Sir Archibald Garrod: genetika és betegségek kapcsolta

1902   William Bateson: megszületik a „genetika”, mint elnevezés

1905    Bateson és Punnett néhány gén kapcsolatban van „linkage”

1910-11 Az öröklődés kromoszómális elmélete bizonyítást nyert

1913    Az első kapcsoltság tékép

1910-30    Eugenika népszerűsítése

1925-27    Muller: röntgensugárzás mutációt okoz

1928    Fred Griffith felismeri, hogy hőinaktivált virulens baktériumok

1931    Harriet Creighton and Barbara McClintockgenetikai rekombináció kromoszómák átrendeződése

1941    Beadle és Tatum hipotézise: egy-gén, egy-enzim

1944    Avery, MacLeod és McCarty: DNS felelős a baktériumok átalakításában

1950    Chargaff szabályok

1953    Watson és Crick, Franklin kísérletei alapján felismeri a DNS kettősszálú, spirális szerkezetét

1957    Crick és Gamow: megalkotja a “centrális dogm” elméletét

1958    Felfedezik a DNS polimerázt, DNS szakaszok sokszorozásához elengedhetetlenül szükséges enzimet

1958    Menselson és Stahl szemi-konzervatív DNS replikáció

1959    mRNS szerepének felismerése

1966    Felismerik, hogy három nukleotid bázis szekvenciája határoz meg 1 aminosavat, a genetikai kód degenerált           

1972    Az első rekombináns DNS-molekula előállítása, restrikciós enzim és ligáz alkalmazásával

1973 Cohen, Chang és Boyer: az első rekombináns, kettős antibiotikum rezisztens bacterium létrehozása

1977    Genentech: baktériummal előállított humán fehérje

1980    Mullis és mtsai (Cetus Corporation) in vitro DNS amplifikáció, PCR reakció felfedezése

1981    Első transzgénikus állatok létrehozása

1984    Jeffreys bevezeti a DNS- ujjlenyomat felfedezése

1985    Laboratóriumon kívül először vizsgálnak genetikailag módosított baktérium-, vírus- és rovarálló növényeket

1990    Fertőzésekkel szembenálló módosított növények

1990-es évek megkezdődik a Humán Genom Projekt

1995    automata DNS szekvenálás

1996    Az élesztő teljes genomjának szekvenálása

1997    Az első klónozott állat előállítása felnőtt sejtből: Dolly a bárány

1998    Az első teljes állati genom, egy fonalféreg szekvenciájának meghatározása

2000    Drosophila genom szekvenálása befejeződött

2003    A HUMÁN GENOM szekvenciája elkészül

2009    Az őssejt elmélet kiszélesedik

Hasznos linkek

A Humán Genom Program hivatalos honlapja :

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/guide/human/

Craig Venter közleménye: a humán genom szekvenciája

http://www.sciencemag.org/content/291/5507/1304.full.pdf