1 Menneskets genom
1 Menneskets genom 1 Menneskets genom
18209 01.fm7 Page 28 Friday, March 3, 2006 12:37 PM 1 Menneskets genom baseret på bl.a. råskitsen af det humane genom, regner man nu med at den slags RNA-processering, er almindeligt forekommende. Dette betyder, at et givet gen kan danne grundlag for dannelsen af flere forskellige isoformer af proteiner. Det forhold at der kan dannes forskellige proteiner fra samme gen betyder ikke nødvendigvis at de forskellige proteiner laves af samme celle eller celletype. Det synes snarere som om der i én celletype anvendes én exonkombination i mRNA’et, mens der i en anden celletype anvendes en anden kombination. Eksempelvis koder et α-tropomyosin-gen for forskellige isoformer af proteinet, der regulerer kontraktionen i muskelceller, men som formentlig har andre funktioner i andre celletyper (Figur 1.18). Menneskets gener udviser stor variation i størrelse og intern organisation Hos bakterier er generne som regel ret små og relativt ens i størrelse, hvorimod der hos mere komplekse organismer er meget stor variation i genernes størrelse. Hos mennesket kan længden af generne variere fra at være nogle få hundrede basepar til flere megabaser (Figur 1.19 og 1.20). 28 3’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ α-tropomyosin-gen Transkription + splejsning 3’ 3’ 5’ 3’ DNA Muskel-mRNA 3’ Glat muskel-mRNA 3’ Fibroblast-mRNA 3’ Fibroblast-mRNA Hjerne-mRNA Figur 1.18 Eksempel på alternativ splejsning, hvor de enkelte splejningsmønstre er specifikke for de enkelte celler. α-Tropomyosin har betydning for muskel-kontraktionen, mens dets rolle i andre celler er uklar. Pilene angiver steder for polyadenyleringssignaler. Som man måske kunne forvente, er der en positiv korrelation mellem størrelsen af genet og størrelsen af gen-produktet – jo større gen, desto større protein. Men der findes undtagelser; fx kodes proteinet apolipoprotein B, der består af 4.563 aminosyrer, af et gen på ca. 45 kb, mens muskelproteinet dystrofin, som er 3.685 aminosyrer langt, kodes af et gen på 2.400 kb – altså næsten samme antal aminosyrer i de to proteiner, men mindst 50 gange forskel i genernes størrelse. Der synes at være en negativ korrelation mellem gen-størrelsen og den andel af gen-længden som findes udtrykt på mRNA-niveau, hvilket omskrevet betyder at jo større gen, jo mindre er den relative exon-andel af hele genet. Dette skyldes ikke at exons i store gener er mindre end exons i små gener. I stedet er forklaringen at store gener har lange intron-sekvenser, hvilket søjlediagrammerne i Figur 1.20 illustrerer. Mange gener har en genomisk udstrækning på over 100 kb; det størst kendte er dystrofingenet (DMD, det gen der er muteret ved Duchennes muskeldystrofi), der er på 2,4 Mb. Variationen i størrelsesfordelingen af de kodende
18209 01.fm7 Page 29 Friday, March 3, 2006 12:37 PM β-globin HPRT »CAT« »GC-rig« »TATA« »TATA« sekvenser er mindre ekstrem, og man har beregnet at gennemsnitslængden for en exon hos mennesket er ca. 200 bp, selvom der forekommer yderligheder. Det kan bl.a. nævnes at genet for det gigantiske muskelprotein titin (med isoformer på op til 33.000 aminosyrers længde) har den til dato længste samlede kodende gensekvens på 114.414 basepar (ud af ialt 294 kb), fordelt på det ligeledes største antal exons (363) og med den ligeledes størst kendte enkeltexon (17,1 kb). Som det fremgår af ovenstående, kan antallet af exons og introns samt deres størrelse variere ganske betydeligt, og som følge heraf varierer størrelsen af de enkelte gener også ganske meget. Et gennemsnitsgen hos mennesket har ca. 9 exons med en middellængde på ca. 200 bp, en samlet intronlængde på ca. 3 kb, 27 kb i genomisk udstrækning og koder for et polypeptid på ca. 450 aminosyrer. Der findes også eksempler, om end få, på gener hos mennesket som mangler introns, men 1 2 3 0 0,5 1,0 1,5 2,0 kb 1 2 3 4 5 6 78 9 0 25 50 kb Faktor VIII 1 2-6 7 - 13 14 15 - 22 7 - 13 26 0 50 100 150 200 kb Genomets struktur Figur 1.19 Tre eksempler på gener hos mennesket. De enkelte exons er nummererede. »CAT«, »TATA« og »GC-rig« er regulatoriske elementer i opstrøms regionen (promotor-regionen). HPRT = hypoxanthin-guanin-phosphoribosyl-transferase. disse gener er generelt små (fx histon-gener og tRNA-gener, Figur 1.20). Genernes fordeling i genomet Som tidligere anført kan man beregne, at der ville være ét gen pr. ca. 120 kb genomsekvens, hvis generne var jævnt fordelt (omkring 27.000 gener fordelt over 3,1 Gb). Det er de imidlertid ikke, og man har fundet at gentætheden varierer et sted mellem 0 og 64 gener pr. 100 kb. Denne ulige fordeling i genomet kendte man til længe før råskitsen af genomet var færdiggjort, og denne viden var resultatet af forskellige typer studier, bl.a. Giemsa-farvning af kromosomerne, som giver et kromosomspecifikt båndmønster (Boks 1.4). Man ved fra andre undersøgelser at farvestoffet Giemsa har en højere affinitet for AT-rige DNA-regioner, og man vidste yderligere, at hos mennesket er ca. 60% af DNA’ets basepar AT-par. Det var derfor oplagt at antage at de 29
- Page 1 and 2: 18209 01.fm7 Page 13 Friday, March
- Page 3 and 4: 18209 01.fm7 Page 15 Friday, March
- Page 5 and 6: 18209 01.fm7 Page 17 Friday, March
- Page 7 and 8: 18209 01.fm7 Page 19 Friday, March
- Page 9 and 10: 18209 01.fm7 Page 21 Friday, March
- Page 11 and 12: 18209 01.fm7 Page 23 Friday, March
- Page 13 and 14: 18209 01.fm7 Page 25 Friday, March
- Page 15: 18209 01.fm7 Page 27 Friday, March
- Page 19 and 20: 18209 01.fm7 Page 31 Friday, March
- Page 21 and 22: 18209 01.fm7 Page 33 Friday, March
- Page 23 and 24: 18209 01.fm7 Page 35 Friday, March
- Page 25 and 26: 18209 01.fm7 Page 37 Friday, March
- Page 27 and 28: 18209 01.fm7 Page 39 Friday, March
- Page 29 and 30: 18209 01.fm7 Page 41 Friday, March
- Page 31 and 32: 18209 01.fm7 Page 43 Friday, March
- Page 33 and 34: 18209 01.fm7 Page 45 Friday, March
- Page 35 and 36: 18209 01.fm7 Page 47 Friday, March
- Page 37 and 38: 18209 01.fm7 Page 49 Friday, March
18209 01.fm7 Page 29 Friday, March 3, 2006 12:37 PM<br />
β-globin<br />
HPRT<br />
»CAT«<br />
»GC-rig«<br />
»TATA«<br />
»TATA«<br />
sekvenser er mindre ekstrem, og man har beregnet<br />
at gennemsnitslængden for en exon hos<br />
mennesket er ca. 200 bp, selvom der forekommer<br />
yderligheder. Det kan bl.a. nævnes at genet<br />
for det gigantiske muskelprotein titin (med isoformer<br />
på op til 33.000 aminosyrers længde)<br />
har den til dato længste samlede kodende gensekvens<br />
på 114.414 basepar (ud af ialt 294 kb),<br />
fordelt på det ligeledes største antal exons (363)<br />
og med den ligeledes størst kendte enkeltexon<br />
(17,1 kb).<br />
Som det fremgår af ovenstående, kan antallet<br />
af exons og introns samt deres størrelse variere<br />
ganske betydeligt, og som følge heraf varierer<br />
størrelsen af de enkelte gener også ganske meget.<br />
Et gennemsnitsgen hos mennesket har ca.<br />
9 exons med en middellængde på ca. 200 bp, en<br />
samlet intronlængde på ca. 3 kb, 27 kb i<br />
<strong>genom</strong>isk udstrækning og koder for et polypeptid<br />
på ca. 450 aminosyrer.<br />
Der findes også eksempler, om end få, på gener<br />
hos mennesket som mangler introns, men<br />
1 2 3<br />
0 0,5 1,0 1,5 2,0 kb<br />
1 2 3 4 5 6 78 9<br />
0 25 50 kb<br />
Faktor VIII<br />
1 2-6 7 - 13 14 15 - 22 7 - 13 26<br />
0 50 100 150 200 kb<br />
Genomets struktur<br />
Figur 1.19 Tre eksempler på gener hos mennesket. De enkelte exons er nummererede. »CAT«, »TATA« og »GC-rig«<br />
er regulatoriske elementer i opstrøms regionen (promotor-regionen).<br />
HPRT = hypoxanthin-guanin-phosphoribosyl-transferase.<br />
disse gener er generelt små (fx histon-gener og<br />
tRNA-gener, Figur 1.20).<br />
Genernes fordeling i <strong>genom</strong>et<br />
Som tidligere anført kan man beregne, at der<br />
ville være ét gen pr. ca. 120 kb <strong>genom</strong>sekvens,<br />
hvis generne var jævnt fordelt (omkring 27.000<br />
gener fordelt over 3,1 Gb). Det er de imidlertid<br />
ikke, og man har fundet at gentætheden varierer<br />
et sted mellem 0 og 64 gener pr. 100 kb.<br />
Denne ulige fordeling i <strong>genom</strong>et kendte man til<br />
længe før råskitsen af <strong>genom</strong>et var færdiggjort,<br />
og denne viden var resultatet af forskellige typer<br />
studier, bl.a. Giemsa-farvning af kromosomerne,<br />
som giver et kromosomspecifikt båndmønster<br />
(Boks 1.4).<br />
Man ved fra andre undersøgelser at farvestoffet<br />
Giemsa har en højere affinitet for AT-rige<br />
DNA-regioner, og man vidste yderligere, at<br />
hos mennesket er ca. 60% af DNA’ets basepar<br />
AT-par. Det var derfor oplagt at antage at de<br />
29
Change language