1 Menneskets genom
1 Menneskets genom 1 Menneskets genom
18209 01.fm7 Page 38 Friday, March 3, 2006 12:37 PM 1 Menneskets genom Den store variation i længden af mange miniog mikrosatellitblokke gør dem til vigtige genetiske markører (se Kap. 3, side 69). Large-scale copy number variation (LCV) Man har inden for de seneste år overraskende fundet en ny type af genomvariation den såkaldte large-scale copy number variation (LCV) i forbindelse med anvendelsen af array komparativ genomhybridisering (CGH, se side 89) er blevet mere udbredt. Det drejer sig om variationer der omfatter duplikation eller deletion af store DNA-segmenter på mellem 100 og 2.000 kb, uden tilsyneladende association med sygdom. Til dato (2006) er der påvist 255 LCVområder i genomet, og 24 heraf er fundet hos mere end 10% af de undersøgte personer. Man forstår endnu ikke betydningen af denne genomvariation og kender bl.a. ikke hyppigheden heraf eller udbredelsen i genomet. Forekomsten af LCV hos fænotypisk normale individer har udvidet rammerne for den genetiske variation hos mennesket, og kun fremtiden kan vise betydningen eller konsekvenserne, om nogen, af sådanne store polymorfier i genomet. Mitokondrie-DNA (mtDNA) En somatisk celle indeholder flere hundrede, evt. – afhængigt af celletypen – flere tusind mitokondrier, som igen hver især indeholder op til 10 molekyler mtDNA. Der kan således forekomme mange tusinde kopier af dette molekyle i hver celle. For de modne kønscellers vedkommende er der den dramatiske forskel at et æg indeholder omkring 100.000 mtDNA-molekyler, mens en sædcelle i sit langt mindre cytoplasma-volumen kun indeholder op mod 100 mitokondrier, som yderligere under normale forhold nedbrydes hvis de indføres i ægcellen under befrugtningen. 38 Dette er baggrunden for at mitokondrie- DNA nedarves via ægceller, dvs. i rene kvindelinjer – såkaldt matroklin arvegang (Kap. 5). Forekomsten af sygdomsfremkaldende (patogene) mutationer i mtDNA gør at også denne del af genomet har betydelig medicinsk vigtighed. Det er derfor nødvendigt at kende til mitokondrie-DNA og de patogene mtDNA-mutationers kliniske manifestationer, ligesom det ved udredning af familieanamnese og fortolkning af stamtræer er nødvendigt at være opmærksom på om de foreliggende oplysninger er forenelige eller uforenelige med matroklin arvegang (se Kap. 5, Figurerne 5.1e & 5.1f). mtDNA-molekylet Menneskets mtDNA er et lille, ringsluttet DNA-molekyle på 16,6 kb. Den fuldstændige nukleotidsekvens af et menneske-mtDNA blev offentliggjort for første gang i 1981 1 . Det pågældende molekyle fandtes at være på 16.569 bp, og dets sekvens blev straks (under betegnelsen Cambridge-referencesekvensen (CRS), eller Anderson-sekvensen) referencesekvens for alle efterfølgende mtDNAsekvensanalyser hos mennesket. Til dette formål har man lige fra begyndelsen benyttet en fortløbende nummerering af molekylets basepar med et bestemt basepar i den såkaldte kontrolregion som nr. 1 (Figur 1.27). Efterhånden som mange laboratorier verden over gennemførte sekvensanalyser af mtDNA, blev det imidlertid klart at der måtte være en del fejl i den oprindelige referencesekvens. Faktisk stammede en lille del af sekvensen fra en anden persons mtDNA, og en anden, mindre del fra okse-mtDNA. Det har derfor været nødvendigt at revidere sekvensen, hvilket blev gjort i 1999, efter at man havde haft lejlighed 1 Anderson S et al. Sequence and organization of the human mitochondrial genome. Nature 1981; 290: 457-465.
18209 01.fm7 Page 39 Friday, March 3, 2006 12:37 PM Leu (UUR) ND1 IIe Met ND2 Trp OL 16S Gln Ala Asn Cys Tyr CO I Val 12S til, med nyere og bedre metoder, på ny at sekventere det oprindelige, bevarede mtDNA fra Cambridge 1 . Ved revisionen slog man bl.a. fast at der i 1981-sekvensen var anført et basepar for meget i position 3106-3107 (i genet for 16S rRNA). Den reviderede referencesekvens (rCRS) er således rent faktisk kun på 16.568 bp. Af hensyn til den allerede meget omfattende lit- 1 Andrews RM et al. Reanalysis and revision of the Cambridge reference sequence for human mitochondrial DNA. Nature genetics 1999; 23: 147. Kontrolregionen Phe O H Thr Pro Glu ND6 L-strengen Cytb Ser (UCN) Asp Lys Gly Arg ND3 CO III CO II ATPase 6 ATPase 8 Mitokondrie-DNA (mtDNA) H-strengen ND4 ND4L teratur om variation i bestemte positioner af mtDNA-sekvensen, med grundigt indarbejdede numre der for de allerflestes vedkommende ville blive ændret ved en konsekvent revision, har man valgt at bibeholde den oprindelige nummerering, men med et hul (gap) i sekvensen sv.t. position 3107. mtDNA’s kodende funktion ND5 Leu (CUN) Ser (AGY) His Figur 1.27 Genetisk kort over menneskets mitokondrie-DNA (mtDNA). mtDNA’ets 37 gener er markeret på den af de to strenge der er template ved syntesen af det funktionelle RNA (mRNA, rRNA og tRNA). Gensymbolerne er følgende: 12S og 16S koder for hhv. 12S og 16S rRNA, ND1-6 for subunits i NADHdehydrogenase, CO I-III for subunits i cytokrom c-oxidase, ATPase 6 og 8 for subunits i ATP-syntase, Cytb for cytokrom b. De små udfyldte cirkler angiver tRNA-gener og er markeret med trebogstavsymbolet for den tilhørende aminosyre (se tabel i Kap. 17, side 250). Leucin-tRNA (Leu) og serin-tRNA (Ser) har hver to gener sv.t. deres to codon-familier (Tabel 1.6), jf. codon-angivelserne i de anførte parenteser (R = A el. G; Y = C el. U; N = A, G, C el. U). OH og OL angiver replikationsstart for hhv. den tunge og den lette streng. Kontrolregionen er ikke kodende, men indeholder – foruden OH – separate transkriptionsstartsekvenser for de to strenge samt to regioner med højvariable sekvenser. Molekylets basepar nummereres fortløbende fra basepar nr. 1 (i kontrolregionen) og frem, i retning mod uret (pilen). (Adapteret fra Attardi, G. The elucidation of the human mitochondrial genome. A historical perspective. BioEssays 1986;5:34-9.) Siden 1986 har man kendt hele mitokondrie- DNA’ets kodende funktion (Figur 1.27). Den- 39
- 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 and 16: 18209 01.fm7 Page 27 Friday, March
- Page 17 and 18: 18209 01.fm7 Page 29 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: 18209 01.fm7 Page 37 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 39 Friday, March 3, 2006 12:37 PM<br />
Leu (UUR)<br />
ND1<br />
IIe<br />
Met<br />
ND2<br />
Trp<br />
OL 16S<br />
Gln<br />
Ala<br />
Asn<br />
Cys<br />
Tyr<br />
CO I<br />
Val<br />
12S<br />
til, med nyere og bedre metoder, på ny at sekventere<br />
det oprindelige, bevarede mtDNA fra<br />
Cambridge 1 . Ved revisionen slog man bl.a. fast<br />
at der i 1981-sekvensen var anført et basepar for<br />
meget i position 3106-3107 (i genet for 16S<br />
rRNA). Den reviderede referencesekvens<br />
(rCRS) er således rent faktisk kun på 16.568 bp.<br />
Af hensyn til den allerede meget omfattende lit-<br />
1 Andrews RM et al. Reanalysis and revision of the Cambridge<br />
reference sequence for human mitochondrial DNA.<br />
Nature genetics 1999; 23: 147.<br />
Kontrolregionen<br />
Phe<br />
O H<br />
Thr<br />
Pro<br />
Glu<br />
ND6<br />
L-strengen<br />
Cytb<br />
Ser (UCN)<br />
Asp<br />
Lys<br />
Gly<br />
Arg<br />
ND3<br />
CO III<br />
CO II<br />
ATPase 6<br />
ATPase 8<br />
Mitokondrie-DNA (mtDNA)<br />
H-strengen<br />
ND4<br />
ND4L<br />
teratur om variation i bestemte positioner af<br />
mtDNA-sekvensen, med grundigt indarbejdede<br />
numre der for de allerflestes vedkommende<br />
ville blive ændret ved en konsekvent revision,<br />
har man valgt at bibeholde den oprindelige<br />
nummerering, men med et hul (gap) i sekvensen<br />
sv.t. position 3107.<br />
mtDNA’s kodende funktion<br />
ND5<br />
Leu (CUN)<br />
Ser (AGY)<br />
His<br />
Figur 1.27 Genetisk kort over menneskets mitokondrie-DNA (mtDNA).<br />
mtDNA’ets 37 gener er markeret på den af de to strenge der er template ved syntesen af det funktionelle RNA (mRNA,<br />
rRNA og tRNA). Gensymbolerne er følgende: 12S og 16S koder for hhv. 12S og 16S rRNA, ND1-6 for subunits i NADHdehydrogenase,<br />
CO I-III for subunits i cytokrom c-oxidase, ATPase 6 og 8 for subunits i ATP-syntase, Cytb for cytokrom<br />
b. De små udfyldte cirkler angiver tRNA-gener og er markeret med trebogstavsymbolet for den tilhørende aminosyre<br />
(se tabel i Kap. 17, side 250). Leucin-tRNA (Leu) og serin-tRNA (Ser) har hver to gener sv.t. deres to codon-familier (Tabel<br />
1.6), jf. codon-angivelserne i de anførte parenteser (R = A el. G; Y = C el. U; N = A, G, C el. U). OH og OL angiver<br />
replikationsstart for hhv. den tunge og den lette streng. Kontrolregionen er ikke kodende, men indeholder – foruden OH<br />
– separate transkriptionsstartsekvenser for de to strenge samt to regioner med højvariable sekvenser. Molekylets basepar<br />
nummereres fortløbende fra basepar nr. 1 (i kontrolregionen) og frem, i retning mod uret (pilen). (Adapteret fra<br />
Attardi, G. The elucidation of the human mitochondrial <strong>genom</strong>e. A historical perspective. BioEssays 1986;5:34-9.)<br />
Siden 1986 har man kendt hele mitokondrie-<br />
DNA’ets kodende funktion (Figur 1.27). Den-<br />
39
Change language