Геном человека. Энциклопедия, написанная четырьмя буквами - Тарантул Вячеслав Залманович

Хромосома 16

В этой хромосоме содержание генов на единицу длины выше среднего по геному. Большинство генов, как и большинство снипсов, сконцентрировано в 5–6 областях хромосомы. C генами хромосомы 16 связан ряд серьезных генетических заболеваний, таких, как рак груди, рак желудка, синдром Гительмана, хронический грануломатоз, эритроцитоз, болезнь рыбьих глаз, гепатический гликогенез, альфа-талассемия, поликистозная болезнь почек, миелоидная лейкемия, карцинома яичника, спастическая параплегия, тирозиемия, мукополисахароидоз, синдром Лиддла, болезнь Моркио и др.

Хромосома 17

Здесь также имеет место довольно высокое содержание генов по сравнению с другими хромосомами (при пересчете на единицу длины). Выявленные гены, так же как и повторы и снипсы, распределены вдоль хромосомы неравномерно. Большинство снипсов содержится в районах длинного и короткого плечей, прилежащих к центромере. Ряд заболеваний ассоциирован с мутацями в генах этой хромосомы: спорадический рак груди, рак прямой кишки, диабет, буллезный эпидермолиз, гемолитическая анемия, эссенциальная гипертония, рак языка, острая лейкемия, мышечная дистрофия, миостенический синдром, миелопероксидазная недостаточность, наследственная миотония, нейробластома, рак яичника, синдром Ватсона и др.

Хромосома 18

Как общее число генов, так и число генов, мутации в которых связаны с патологиями человека, в ней относительно невелико. В области центромеры практически отсутствуют гены, повторы и снипсы. Можно отметить концентрацию снипсов в прицентромерной области короткого плеча этой хромосомы. Среди заболеваний, ассоциированных с этой хромосомой, имеются амилоидоз, рак прямой кишки, буллезный эпидермолиз, рак поджелудочной железы, B-клеточная лейкемия/лимфома, эритропоэтическая протопорфирия и др.

Хромосома 19

ДНК, входящая в эту хромосому, имеет размер около 67 млн. п. н. Ее особенностью является то, что она наиболее богата ГЦ-парами нуклеотидов по сравнению с другими хромосомами человека. В ней также содержится большее, чем теоретически можно было рассчитать, число генов и подобных им участков (экспрессирующихся последовательностей, так называемых ESTs), что находится в соответствии с высоким ГЦ-содержанием ДНК этой хромосомы (на 1 млн. п.н. приходится 23 гена при среднем значении по геному около 10). Еще одно отличие этой хромосомы от других заключается в том, что в ней имеются последовательности, которые гомологичны последовательностям, расположенным на шестнадцати других хромосомах человека. Кроме того, для хромосомы 19 характерна наибольшая плотность расположения минисателлитов. Среди заболеваний, ассоциированных с этой хромосомой, имеются такие серьезные патологии, как гипертрофическая кардиомиопатия, рак прямой кишки, церебральная артериопатия, сахарный идиопатический диабет, гиперлипопротеинемия, наследственный гипотироидизм, острая лимфобластная лейкемия, миотоническая дистрофия, эритроцитоз, атеросклероз коронарной артерии и многие др.

Хромосома 20

Хромосома 20 стала третьей по времени полностью секвенированной хромосомой человека. По размеру эта хромосома составляет всего около двух процентов генетического кода генома человека. Гены, повторы и снипсы распределены вдоль хромосомы весьма неравномерно. В настоящее время выявлено, что в хромосоме 20 наряду с 600–700 генами, расположенными в нескольких основных областях, содержится множество (около 170) псевдогенов. Гены этой хромосомы несут информацию о ряде заболеваний человека, начиная от ожирения и экземы и заканчивая слабоумием и катарактой. С мутациями в генах хромосомы 20 связаны такие генетические заболевания, как болезнь Крейтцфельда—Якоба, тяжелые нарушения иммунной системы, болезни сердца, астма, скелетная дисплазия, гепатопленомегалия, диабет и др.

Хромосома 21

Эта хромосома является самой маленькой по размерам и информационной емкости (на ее долю приходится не более 1,5% от всего генома человека). Но секвенирована она была только вслед за хромосомой 22. Число генов в хромосоме 21 относительно невелико. При размере около 50 млн. пар нуклкотидов в ней обнаружено пока только около 200 генов. Для сравнения, 22-ая хромосома при чуть большем размере (56 млн. пар нуклеотидов) содержит почти 500 генов. Иногда говорят, что 21-ая хромосома представляет из себя «геномную пустыню». В ней, например, есть участок длиной в 7 млн. пар нуклеотидов (это больше полного генома бактерии Escherichia coli), содержащий только один ген. Имеющиеся гены концентрируются главным образом на конце длинного плеча, а снипсы — в области центромеры.

Хромосома 21 хорошо известна тем, что при наличие в клетках трех ее копий возникает болезнь Дауна. Предполагается, что из-за малого числа генов в этой хромосоме люди, больные синдромом Дауна, доживают до взрослого состояния (тогда как дети с тремя копиями других хромосом, кроме половых хромосом X и Y, после рождения живут всего несколько дней).

Мутации в генах хромосомы 21 способны вызывать такие серьезные болезни, как голопрозэнцефалию, синдром Ушера и некоторые формы злокачественных опухолей.

Хромосома 22

ДНК этой хромосомы была секвенирована первой (декабрь 1999 г.), поэтому она и описана более полно. В хромосоме 22 остались нерасшифрованными всего несколько участков (менее 3% длины ДНК). Она содержит около 500 генов и 134 псевдогена. Все эти генные последовательности вместе с внутригенными некодирующими районами (интронами) составляют всего 13 млн. п. н. Среди генов, присутствующей в хромосоме 22, имеются такие известные, как гены иммуноглобулинов, генные семейства, кодирующие различные ферменты, аполипопротеины и кристаллины. Подсчитано, что средний размер гена этой хромосомы — 19,2 тыс. п. н., хотя самый маленький состоит лишь из 1 тыс. п. н, а самый большой — из 583 тыс. п. н. Несколько генов содержат только один экзон, но, с другой стороны, имеется ген, состоящий аж из 54 экзонов. Величины экзонов варьируют от 8 до 7,6 тыс. п. н. Установлено, что два известных гена локализованы в протяженных интронах двух других генов («генные матрешки»). Что касается псевдогенов, на их долю приходится всего 204 тыс. п. н., причем большинство — это процессированные псевдогены, т. е. у них отсутствуют интроны. Установлено, что псевдогены хромосомы 22 в основном относятся к семействам иммуноглобулинов, кристаллинов, цитохромов и др. Обнаружен только один кластер, состоящий из 26 псевдогенов, рядом с центромерной областью хромосомы. Математическая обработка полученных данных показала, что еще определены не все гены и псевдогены хромосомы 22. Различные повторяющиеся последовательности, которые не кодируют белки, составляют 41,9% этой хромосомы. Alu-повторы формируют блоки в районе центромеры и почти в центре длинного плеча.

Для хромосомы 22 в настоящее время установлены функции примерно половины генов. Около 160 генов, расположенных на хромосоме 22, показывают значительную гомологию с генами мыши. Несмотря на свои небольшие размеры и малое число генов, ее патология установлена при некоторых генетических и онкологических заболеваниях. Сейчас известно 27 заболеваний, вызванных нарушениями в разных генах хромосомы 22 человека: от рака (миелоидная лейкемия) до предрасположенности к шизофрении и паркинсонизму, а также серьезных аномалий сердца и нервной системы. Известны многочисленные геномные и хромосомные мутации, связанные с этой хоромосомой. Так, трисомия (три вместо двух копий) хромосомы 22 вызывает синдром «кошачьего глаза» (колобома радужной оболочки), атрезию ануса, некоторые пороки развития и умственную отсталость. Трисомия хромосомы 22 — вторая по значению причина выкидышей у беременных. Выпадение (делеция) одного из районов длинного плеча (22q11.2) приводит либо к синдрому Ди Джорджи, который сопровождается аплазией тимуса, пороками сердца и аномалиями развития, несовместимыми с жизнью, либо, если делеция меньших размеров, к велокардиофациальному синдрому с характерными пороками сердца и крупных сосудов. При лейкозах и лимфомах также выявлены трисомии и моносомии, обмены участками (транслокации) различных хромосом и хромосомы 22. Самый известный пример — филадельфийская хромосома, образованная в результате транслокации между хромосомами 9 и 22. В солидных опухолях также достаточно часто обнаруживают различные транслокации с вовлечением хромосомы 22.