Материал: Шмид Р. Наглядная биотехнология и генетическая инженерия

ВВЕДЕНИЕ. При изучении генома человека исследо-

этой карты уже достигло 100 т.п.н.

ватели ограничены в экспериментальных данных, так

АНАЛИЗ ГЕНОМА. С 1990 г. началась реализация ме-

как генетические испытания на человеке недопусти-

ждународного проекта, целью которого стало опреде-

мы. В то же время в результате демографического

ление нуклеотидной последовательности всего гено-

взрыва в современном обществе (по сравнению с до-

ма человека. Из обширной геномной библиотеки

исторической эпохой и последующим периодом) в

(около 300 000 ВАС-клонов), содержащей клоны с

настоящее время население Земли составляет 6%

ДНК различных хромосом, методами рестриктного

всех людей, когда-либо живших на нашей планете.

анализа, «прогулки по хромосоме» и STS-идентифи-

Современная популяция предоставляет ученым раз-

кации удалось отобрать клоны, содержащие участки

нообразный генетический материал. Анализ ДНК

ДНК, расположенные рядом на хромосоме. Такие

членов больших семей, проводимый в течение не-

участки были секвенированы (секвенирование прово-

скольких десятилетий, позволил построить карты

дили несколько раз и в разных направлениях, чтобы

хромосом и локализовать на них гены, отвечающие

уменьшить вероятность ошибки), и полученные дан-

за сотни различных наследственных заболеваний.

ные были внесены в компьютер, где подлинность ре-

Однако установление четких генетических маркеров

зультатов секвенирования была еще раз подтвер-

для человека остается очень трудной задачей. Геном

ждена их совпадением с результатами генетического

человека имеет размер около 3 млрд п.н., ДНК рас-

картирования. С 1996 г. началась работа по секвени-

пределена между 23 хромосомами. Лишь несколько

рованию более 50 000 EST-экспресирующихся ДНК-

процентов геномной ДНК содержит последователь-

маркеров. В 1998 г. частная исследовательская

ности, необходимые для синтеза белков. Значитель-

фирма Celera предложила альтернативный метод со-

ная часть генома представлена тандемными повтора-

здания физической карты генома человека с исполь-

ми, функция которых до сих пор не установлена.

зованием стратегии «дробовика» (shotgun). Согласно

ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ. В качестве фенотипи-

этой методике, ДНК человека разрезали на 60 млн

ческих признаков в генетике человека служат наслед-

фрагментов длиной около 2000 п.н. или на 10 млн

ственные заболевания. В результате анализа ДНК

фрагментов длиной около 10 000 п.н. Затем для ка-

больших семей, анализа хромосом, а также функцио-

ждого фрагмента секвенировали концевые участки

нального и позиционного клонирования удалось лока-

по 500 п.н. В ДНК человека встречаются тандемные

лизовать гены, изменения в которых приводят к тем

повторы длиной до 5 т.п.н., поэтому секвенирование

или иным наследственным заболеваниям. В Центре

концевых участков крупных фрагментов (10 000 п.н.)

изучения полиморфизма человека, основанном в

должно было гарантировать правильное взаиморас-

1984 г. в Париже, собрана обширная коллекция кле-

положение таких повторов на создаваемой карте ге-

точных линий членов более 100 семей. В среднем ка-

нома. В настоящее время показано, что даже при ис-

ждая семья представлена клетками четырех прароди-

пользовании такого подхода возможны ошибки.

телей, двух родителей и восьми детей. В последнее

Полная длина секвенированной ДНК в этом случае

время активно изучается генетика частично изолиро-

составила 35 млрд п.н., что соответствует 12-крат-

ванных популяций (население Исландии, Тасмании).

ной избыточности. Оба проекта были завершены, и в

Для таких популяций возможно функциональное кар-

начале 2001 г. была опубликована полная последо-

тирование генома в результате анализа генетического

вательность генома человека. Неожиданным оказал-

полиморфизма и наследуемых фенотипических при-

ся тот факт, что на всей ДНК человека удалось иден-

знаков. В качестве генетического маркера, как прави-

тифицировать лишь 30 тысяч генов. Современные

ло, используют микросателлитные ДНК: с одной

исследования направлены на секвенирование тех об-

стороны, они встречаются в геноме достаточно часто и

ластей, в которых были обнаружены неточности, а

распределены по геному равномерно; с другой сторо-

также на установление полного соответствия между

ны, последовательность микросателлитной ДНК

физической и генетической картами генома челове-

настолько вариабельна, что вероятность гетерозигот-

ка. Современные исследования сфокусированы на

ности индивидуума по микросателлитной ДНК состав-

понимании отличий, специфичных для различных

ляет около 70%. Вариабельность микросателлитной

клеточных типов при трансляции определенного гена

ДНК позволяет различать генные локусы, сцепленные

(протеомика), а также на понимании индивидуальных

с этой ДНК. В 1994 г. в результате анализа 291 мей-

генетических различий («снипсов», или англ. SNP,

оза (304 человека из 20 семей из базы Центра изуче-

т. е. полиморфизм одиночных нуклеотидов) у здоро-

ния полиморфизма человека) удалось локализовать

вых и больных индивидов.

2335 микросателлитных ДНК и таким образом соста-

вить генетическую карту, несущую маркер через каж-

дые 600 т.п.н. К настоящему времени разрешение