Ген – основной текст генома

Это последовательность нуклеотидов между старт-сигналоми стоп-кодоном и кодирующая одну полипептидную цепь

или РНК

Молекула ДНК из 100 п.н. Может кодировать 4 в 100 степени белковГены находятся в доменах. Домены – это петли ДНК, закрепленные на внутренней мембране ядра. В одной петле от одного до нескольких генов. Петли разграничены друг от друга инсуляторами

У человека 30000-40000 генов

Ср. Длина гена 27000 п.н.

Такой усредненный ген содержит 9 экзонов, 8 интронов по 3400п.н.

Самые короткие гены содержат приблизителбно 20 п.н.(гены эндорфинов)

Самый большой ген – ген дистрофина – 2,4 млн п.н.

Получается, что в кодировании принимает участие менее 1,5 % ДНК, т.е. 3 см из 2 м

Эгоистическая ДНК1. Саленсеры, энхансеры, инсуляторы, локус

контролирующие районы2. Обеспечивает упаковку ДНК в хромосоме3. Прикрепление хромосом к матриксу ядрa4. Резервуар эволюции. Склад запчастей5. Ремонт поврежденных генов6. Тасование экзонов для образования новых

генов7. Создает макрорельеф хромосом,

распознаваемый хромосомами одного вида

Экзон-интронная структура генов

У дрожжей – 4 % генома составляют интрон в гене по одному интрону длиной 240-400 н

В геноме человека, мыши и крысы 90% составляют интроны

В генах человека длина интронов в 22 раза превышает размеры экзонов. Ср число интронов на ген = 6,7, в У- и Х-хромосоме -10.

Геном – вся ДНК в гаплоидном наборе хромосом

С-парадокс – размер генома не соответствует уровнюорганизации, расположению на эволюционном древе

Геномы саламандры и лилии в 30 раз превышают размер генома человека. У амебы в 200 раз больше ДНК, чем у человека ( 600 млрд п.н. против 3,5 млрд п.н.)

У человека более 90% генома занято некодирующими уникальными и повторяющимися последовательностями

Функции некодирующей ДНК не известны

При диминуции хроматина у циклопов она происходит только в соматических клетках, но не в половых

У С. Elegans 1000 клеток , 19099 генов, 97 млн п.н.

Генетическая карта хромосомы Iчеловека на основечастот рекомбинаций

Форез рестрик-ционных фрагментов

Существуют семейства генов

В геноме человека около 1500 таких семейств

Разные члены семейства возникали в эволюции из одного гена-предшественника путем дупликации

В семействе встречаются гены-тунеядцы - псевдогены

Метод микроэррей (микрочипирование)

Схема микроэррея для определения экспрессии генов

Геном бактерий

Основной геном представлен нуклеоидом бактерий – это компактная структура ДНК, свободная от рибосом

На внешеней части нуклеоида имеются вытянутые участки –петли. Это транскрибируемые районы.

ДНК нуклеоида ассоциирована с гистоноподобными белками HU, H-NS, IHF

К настоящему времени секвенировано около 100 геномов бактерий

Характеристика генома E.coli

Геномы ряда эукариот

Геномы эукариот

Основная часть генома в ядре, значительно меньшая в митохондриях и хлоропластах

Ядерный геном распределен по хромосомам, в которых ДНК находится в комплексе с белками,т.е. в хроматине

Совокупность всех признаков набора хромосом - кариотип

Геном эукариот делится на 2 части – уникальные последовательности и повторяющиесяУникальные включают гены и некодирующие участки

Хроматин

Соотношение ДНК и белка в хроматине приблизительно одинаковое

Результатом взаимодействия ДНК с белками является ее компактизация – сокращение длины в 10 000 раз

Эухроматин менее компактизован, чем гетерохроматин

Гетерохроматизация часто ассоциирована с подавлением транскрипции

Иногда в области хроматина находят активно экспрессирующиеся гены

Геном человека

Проект «Геном человека» стартовал в США в 1990 году, руководитель ДЖ. Уотсон

26 июня 2001 г ( 100 лет после рождения генетики) объявлено о черновом варианте генома человека. 90% генома прочтено грубо с ошибками ( 1 на каждую 1000 п.н.)

2003 г – окончательная версия генома человека охватывает 99,9 %

В 1995 году эта программа объединяла 16 стран и более 1500 научных сотрудников, объединившихся в Международную организацию HUGO – human genome organization

Крейг Вентер в 1998 году организовал коммерческую фирму Celera genomics

Митохондриальный геном

Кольцевые и линейные ДНКВысокая скорость накопления мутаций Наследование по материнской линии

Для некодирующей части ДНК скорость мутаций равна 3 на 10 в минус 6 степени на сайт на поколение.Наибольшая изменчивость в гене цитохром-с-оксидазы

Показано, что мДНК имеет характер chjck like, т.е. характер часового механизма

Геном митохондрий

16500 п.н. у человека 37 генов для 13 белковых цепей, 22 тРНК и 2 рРНК

Мутаций в 10 раз больше, чем в ядерном геноме

В клетке человека 100- 1000 митохондрий

Нет интронов, перекрывающиеся гены, нет метилирования отклонения от универсаль-ного кода. Код митохондрий уникален

Наследуются по женской линии

Уникальность кода – если два кодона имеют два одинаковых нуклеотида, а третий относится к одному классу ( пурин или пиримидин, то они кодируют одну АМК

В универсальном коде есть два исключения из этого правила – АУА – изолейцин, а АУГ – метионинв митохондриях оба кодируют метионин