Фогель, Мотульски - Генетика человека - 1 (947311), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Характерно наличие унгромы, то есуь водяночного утолщения тканей, которос имев~ место также и у живых новорожденных с кариотипом ХО (разд. 2,2.3). Триплоидия (12 случаев) была найдена у эмбрионов и плодов с различными пороками развития (разд. 2 2.1). В проунвоположность этому тетраплоидия поз ги всегда ассоциировалась с неповрежденными пустыми зародышевыми мешками, лва нэ них имели аномальную амнногическукз полость. Следовательно, !акое хромосох ное нарушение несовместимо с развг!."и зародыша. Багге в одном недавнем исследовании солержатся сволочив о 37!4 спонтанных вборгусах (498). Более половины аномальных карнотнаов представлены трвсомнямв, около 20'4 моаосомнямн.
!8'4 полвалондиямя, 3х4 — струкхурнымн вномалиямв, остальные арочнмн нврушеннямн Были обнаружены. хо!я н с различной частотой, все типы трисомий. эв исключением трнсомин !. Эгн частоты превышвлн ожнлвемью. основаг выс на теоретических расчетах об!вей чвстохы численных аберраций (трисомгй и моносомнй вместе). Если прняять, чэо моносомнн н трнсомни всех вутосом возникают равновероятно, в равняя элвмвнаанв абортусов происходит с неодинаковой часгонгй, то около !О 304 всех за~от человека лолжвы асс!в хромосомвые аномалии.
Б определенной степени эги соображения полгвержлаю ~ ся рсэуэыах вмв исследования хромосом в сперматозоидах человека (431; 4323, Из НУОО хромосомных наборов сперматозоидов (33 нормальных мужчин) 8,5'4 содержали хромосомные аберрации, среди ннх 5,2'4 были внеуплонлными. 1)уллисомные и лвсомные саерматоэонлы. ко!орые мо! у г формировать моносомные нлн эрвсомвые эигш ьь образуются примерно с олвнвковой часто~ой, прячем про !ставлены все груапьг хромосом с яебоамнвм избы!ком аномалий хромосом группы Сс Для внсуплонлнй, возникающих во время оогенеза, такие ленные огсутсхвуюь Однако хорошо известно, что нервсхожление во время оогевеза обнаруживается много чаще (нлн более часто совместимо с возникновением оалолотворенных знгот), чем нерасхожлевие во время спермвгогевеза (разя.
5.!.2). С вру~ ой с!вроны, довольно мало оснований счн ихь, ч ! о нвблюлевив наа искусственно оплологвореннымн ш мгю ооавхвмн (,, из ввх имеют хромосомные аномалии) могуэ о~ража~а нормальную сигуа !ию (2942 Некоторые выводы. Данные исследований хромосом у абортусов позволяют сделать немало выводов. Вклад разных хромосом в распознаваемую уграту всех зигот неодинаковый. Неравномерность этого вклада становится особенно очевидной, когда сравннвануг абсолютные и относительные час готы аугосомных трисомнй. Это обстоятельство нс обязательно указываег на различия в частоте нерасхождения в мейозе нлп во время ранних делений дробления. Однако наибольший риск нерасхождення имеется, по-видимому, для пяти акроценэрнческнх пар Р- и (э.групп.
Явные ра"- 114 2. Хромосомы человека личия в частоте трисомий по остальным аутосомам могут быть объяснены различным временем гибели зигот. Например, если трисомия хромосомы 1 ведет к гибели знготы до нли во время образования морулы, все трисомии хромосомы 1 останутся нераспознанными. Фенотипическая варнабельность может быть широкой даже среди зиеот с одной и той же хромосомной аномалией.
Это особенно выражено при сравнении зигот с разными кариотипами. Некоторые, такие, как трисомия 21, совместимы с жизнью. Другие, например трисомня 16, несовместимы даже с ранними стадиями эмбрионального развития и, следовательно, полностью летальны. Сравнение анеуплондных абортусов, а также тканевых культур от выживших носителей анеуплоидий на различных уровнях биохимического и морфологического анализа может стать важным инструментом изучения генетической регуляции процессов эмбрионального развития. Этот вопрос будет снова обсуждаться в гл. 4, посвященной действию гена (разд.
4.7.4). 2.3. Организация генетического материала в хромосомах человека Два первых десятилетия современного этапа в изучении хромосом человека прояснили многие аспекты организации генетического материала. Однако мало было конкретной информации о том, хак эти знания могут быть интегрированы с данными молекулярной биологии, чтобы способствовать созданию молекулярной модели хромосомы. В последнее время, особенно в связи с развитием «новой генетики» в 70-х гг., стала быстро накапливаться новая информация.
В настоящее время получены ответы на многие вопросы, остававшиеся нерешенными еще несколько лет тому назад. В следуюшем разделе мы попытаемся в общих чертах охарактеризовать новые данные, более подробно они будут проанализированы дальше. 2.3.1. Структура хрома тина 2.3.1.1. Уникальная и повторяюи1аяся ДНК Избыточность ДНК в геноме человека. Вскоре после того, как генетический код был расшифрован (в начале 60-х гг.), ученые пришли к выводу об избыточности ДНК в эукариотическнх клетках.
По данным разных авторов. содержание ДНК в диплоидной клетке человека составляет примерно 7,3 !О ' г (размах от 6,6 до 8,0). Зная мол, массу оснований, можно подсчитать, что нуклеотидная пара А- Т (аденин — тимин) имеет массу 1,025 10 м г, а нуклеотидная пара Π— С (гуанин — цит.озин) — 1,021 10 м г. Следовательно, весь диплоидный набор содержит приблизительно 7,1 1Оэ нуклеотидных пар: 7,3.10 " 7 1,109 1,026 10 Если вся эта ДНК входит в состав структурных генов, кодируюших белки, а средний белок, подобно гемоглобину, состоит примерно из 150 аминокислот, то человеческий геном должен содержать примерно 6 — 7 млн.
генов 11338; 1339!. В настоящее время известно, что эта цифра завышена примерно на два порядка. «Информативная» (кодирующая) ДНК чередуется с последовательностями, которые не транслируются в аминокислотные последовательности. Некоторые из них имеют какие-то специфические функции, для других функции до сих пор не обнаружены. Факты, свидетельствующие об избыточности ДНК в клетках эукариот, были известны и раньше. Например, при изучении гигантских хромосом 1эговорЬ!1а и СЫголотив оказалось, что диски в этих хромосомах имеют среднюю длину 20000— 50000 нуклеотидных пар (20-50 т.п.н.).
С другой стороны, данные генетического анализа свидетельствуют о том, что один диск (+ межднск) в норме содержит только один ген [10421. Прямой анализ генома человека, однако, нуждается в новых методах. 2. Хромосомы человека 118 Повтортощаягя ДНК Г1317; 509; 409). Большую роль в развитии представлений о структуре генома сыграло открытие того, ч го ДНК высших организмов содержит большую фракцию повторяющихся последовательностей. Выделенную из клеток высокомолекулярную ДНК можно фрагментировать на отрезки примерно одинаковой длины, а затем такие короткие двухцепочечные струкз уры денатурировать, т.
е. разделить на одноцепочечные с помошью нагревания в солевом растворе. В таком растворе одноцепочечные фрагменты могут свободно перемешаться и случайно сталкиваться один с другим. При резком понижении температуры они, встречаясь с комплементарными парпгерами, будут формировать двойные спирали ДНК. В этом состоит простой метод установления комплементарности цепей ДНК. Если бактериальную ДНК подвергнуть тепловой денатурации указанным образом, а за.гем идентифипировать фракцию реассоциировавшей после отжига двухцепочечной ДНК по исходной концентрации молекул Со и времени реакции (1), то получается линейная зависимость (на логарифмическом графике этому соответствуют Я-образная кривая, С,г-кривая) (рис. 2.78).
Если провести такой эксперимент с фрагментами человеческой ДНК длиной примерно в 600 пар оснований, то кривая будет совершенно другая. Сразу же после начала отжита обнаруживается небольшой процент реассоцинровавшей двухпепочечной ДНК. Крутой наклон кривой показывает, что следуюшая фракция ДНК отжигается примерно в 50000 раз быстрее, чем бактериальная ДНК; еще одна фракция ДНК отжигастся бысзрее бактериальной в 10 — 1000 раз. Остальная ДНК (уе 50%) характеризуется такой же кинетикой, как и бактериальная.
Эти данные можно объяснять следующим образом: небольшая часть ДНК человека имеет области, в которых комплементарные последовательности располагаются на одной и той же цепи, но в обратном порядке (палиндром). Эта ДНК может реассоциировать очень быстро, просто складываясь вместе. Другая фракция содержит повторяющиеся послсдовательносги, которые рсассоциируют, образуя двухцепочечную — 1О 8 Х и г зо 8 00 и „ш у.
90 10-э 1О-г 10-г 1 1о 10г 101 104 гуу С ггиалм уг Рис. 2.78. Кииетика отжита фрагментов ДНК разной длины у бактерии и человека. Указана доля (% ) Лвухцепочечвой, реассоцввроааниой ДНК лля разных концентраций продукта ДНК (С,) и времени (1). Н)ггктггрггия 8-образвая кривая соответствует бактсриальвой ДНК и характерна Лля уникальной фракции. Точечггия кривая †профи реассоциации фрагментов ДНК человека длиной в 600 оснований.
Можно выделить четыре класса: 9% имеют неизмеримо быструю скорость отжига; 22% характеризуются Со)1)2 = 10 г*' 125% — С~11)2 = 1,0 и 51,2%- С 1112 = 495. Су)172 = 1О ' означает, что отжиг происходит примерно в 50 000 раз быстрее, чем при Су)1,'2 = 495. Нггжггяя кривая показывает кинетику реакции фрагментов длиной 1Д т.п.н. Они реассоциируют намного быстрее. Это озаачаег, что большинство сегментов содержит повторяющиеся последовательности. Только около !0% ДНК ведет себя как уникальная.
(Данные 80)пп)ф Ре)ц)цйег, 1975; рисунок из [499).) ДНК; в данном случае скорость реассоциации зависит от числа идентичных (илн почти идентичных) повторов. Наконец, имеются еще уникальные последовательности ДНК (единичные копии), кинетика реассоциации которых сходна с таковой для бактериальной ДНК (рис. 2.78). Как уникальные и гговторягощиеся последовательности ДНК расположены отногительно друг друга? В разных работах показано, что несколько больше 50% ДНК генома человека представлено уникальными фрагментами длиной около 2 т.п.н. Они распределены в основном между умеренно повторяющимися последовательностя- 116 2.
Хромосомы человека ми, длина которых составляет 0,3 т.п.н. )9)нагие иэ этих повторяюцгихся последовательностей весьма сходны друг с дру~ом. Кроме того, высокоповторяюшиеся последовательности ДНК, образованные миллионами копий коротких олигонуклеотидов, были обнаружены в таких специфических районах, как центромерная область или длинное плечо У-хромосомы. Высокоповторяюшаяся ДНК часто демонстрирует индивидуальные количественные и качественные различия, не влияющие, однако, на фенозип. Уникальная ДНК включает в себя структурные гены, но лишь небольшая часть этой ДНК представлена структурными генами. Описанная топология последовательностей очень широко распространена и наблюдается даже у весьма отдаленных видов, таких, как млекопитающие, амфибии, гастроподы и даже жгутиковые (5091.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
