Genetyczne różnice między ludźmi
Paweł Szablewski | 2007-12-31
Jak bardzo ludzie różnią się między sobą widać już na pierwszy rzut oka. Jednak gdy przyjrzymy się naszemu DNA okazuje się, iż ponad 99% kodu u wszystkich jest takie samo. Powszechnie uważa się, że za wszystkie różnice między nami odpowiada 0,1% naszego DNA. Ostatnie badania wykazują, że różnice te mogą być dwu, a nawet pięciokrotnie większe.
Badania wykonali naukowcy z Yale University i Roche Company. Wykorzystano DNA pochodzące od dwóch kobiet, jednej z Europy, a drugiej z Afryki. Do tej pory uważano, że zmiany między ludźmi dotyczą pojedynczych mutacji, zmian w nukleotydach (cegiełek budujących DNA, składają się z cukru i par zasad ademina - tynina A-T i guanina - cytozyna G-C). Jest to tzw. polimorfizm pojedynczych nukleotydów (SNP).
Badania z Yale wykazały, że wiele różnic wynika z zmian całych dużych fragmentów genów (genome-wide structural variations - SV). Wiele z nich ma bardzo stary rodowód, wywodząc się z czasów migracji pierwszych ludzi z Afryki. Co zaskakujące zmiany te najczęściej nie wpływały w żaden sposób ani na zdrowie ani na wygląd człowieka.
Wyniki te mają istotny wpływ na sposoby poszukiwania genów, mutacji związanych z różnymi chorobami. Opierając się na mutacjach punktowych (SNP) przyjmuje się, że mniej więcej są one równomiernie rozłożone w całym DNA człowieka. Biorąc pod uwagę zmiany w dużych fragmentach (SV) niektóre z mutacji punktowych mogą być niewidocznych.
Aby wykryć miejsca duży zmian w strukturze DNA posłużono się metodą Paired-End Mapping (PEM). Polega ona na pocięciu materiału na odcinki o długości około 3 tysięcy zasad. Następnie każdy z odcinków oznakowano i zabezpieczono ich końce. DNA odczytano przy pomocy metody 454 Life Sciences umożliwiającej szybkie i tanie sekwencjonowanie. Pozwoliło to odczytać ponad tysiąc unikalnych elementów w genomie człowieka, wskazujących na dużą jego różnorodność. Okazało się, że duże zmiany (SV) obejmujące pojawienie się całych nowych fragmentów, wycięcie odcinków DNA, lub ich całkowitej rearanżacji, mogą mieć większe znaczenie na kreowanie zmienności w ludzkich populacjach niż pojedyncze mutacje (SNP).
Badania pozwoliły wytypować także miejsca w ludzkim genomie gdzie różnice między ludźmi są szczególnie duże, tzw. hot spot (gorące punkty). Przypuszcza się, że w miejscach tych szczególnie często dochodzi do zmian w genomie i nadal mogą one podlegać szybszej ewolucji.
Niektóre z hot spotów są ściśle powiązane z chorobami genetycznymi. Na przykład brak fragmentów DNA w jednym z takich miejsc związane jest z genetyczną chorobą zespołu DiGeorge*a. Objawiającą się obniżoną odpornością, wadami serca, wadami rozwoju podniebienia. Inny taki region związany jest z zespołem Williamsa. Objawia się wadami serca, twarzą z rysami elfa, upośledzeniem umysłowym i często wyjątkowymi zdolnościami muzycznymi.
Większość badań prowadzonych na tysiącach ludzi prowadzone są z wykorzystaniem metody SNP w projektach nazywanych genome-wide association studies. Skupiają się one głównie na porównywaniu genomu osób zdrowych i chorych. Badania te pozwoliły już na zidentyfikowanie wielu genów związanych z chorobami serca, rakiem, cukrzycą, nadciśnienie, sklerozą, zmianami reumatycznymi i wielu innymi.
Źródła:
- eurekalert.org, 27.09.2007r., Individual differences caused by shuffled chunks of DNA in the human genome,
- eurekalert.org, 27.09.2007r., 454 sequencing uncovers significant genetic variation,
- Science Now Daily, 20.12.2007r., Breakthrough of the Year: Human Genetic Variation,