Что такое геном человека?
Геном человека состоит из 25 тыс. генов, распределенных по 46 хромосом. Ген - это участок молекулы ДНК, который содержит информацию о строении определённого белка, либо функциональной РНК, выполняющих какую-либо функцию для поддержания жизнедеятельности человека. Ген состоит из протяженного участка молекулы ДНК – нуклеотидной последовательности, назовем их для простоты «генетическими буквами» (например, АТТСGG). Каждые три последовательно расположенных буквы соответствуют определенной аминокислоте в белке. Таких букв в геноме одного человека - 3 миллиарда. Размер одного среднего гена составляет 3 тысячи, но разброс очень большой от 20 «букв» до 2,4 миллионов в самом большом гене.
Что такое генетический полиморфизм?
Изменение буквенной последовательности в гене называются мутациями и могут привести к изменению свойства белка (от незначительного до критического). Наличие тех или иных изменений (мутаций) в одном и том же гене у разных людей соответствует понятию аллельного варианта гена. Мутации, которые встречаются более, чем у 1% людей принято называть полиморфизмами или полиморфными вариантами генов. По структуре мутации делятся на разные группы такие как делеции (недостаток участка ДНК) инсерции (вставки «лишнего» участка ДНК), а также замены одного нуклеотида на другой так называемые SNP (Single Nucleotide Polymorphism). За исключением монозиготных близнецов, все люди имеют различия в информации, закодированной в ДНК, и эти различия делают каждого уникальным. Каждый человек имеет две копии любого гена – одна наследуется от матери другая от отца. Когда обе копии являются одинаковыми аллельными вариантами (либо нормальные, либо с мутацией) - это так называемые два вида гомозиготного состояния: «Норма/Норма» и «Мутация/Мутация». Если изменение происходит только в одной копии гена такое состояние называется гетерозиготным: «Норма/Мутация». Во многих случаях (когда выполняется аддитивная модель наследования) степень выраженности фенотипического признака (болезни или особенностей внешнего облика) зависит от количества «мутантного» аллеля - при гетерозиготном варианте меньше, чем при гомозиготном по мутации варианте. Как правило, гомозиготные мутации распространены реже.
Все ли мутации вредны?
Большинство генетических вариаций безвредно и они являются частью нормального генетического разнообразия. В разных группах людей, один генетический вариант может быть более распространен, чем другой. Исторически, ученые называют более распространенный вариант нормальным (или «диким типом»), и менее распространенный вариант мутантным. В некоторых случаях, мутантный вариант может содержать в себе изменения, приводящие либо к нарушению структуры продукта гена, либо к изменению его активности и, соответственно, количеству производимого белка. Бывают случаи, при которых так называемая мутантная форма гена имеет оптимальную структуру или активность продукта данного гена. В этом частном случае, нормальная или наиболее распространенная форма, будет ассоциирована с повышенным риском развития заболеваний, а мутантная с протективным («защитным») эффектом. При подсчете многофакторного риска, протективные варианты также вносят вклад и их необходимо учитывать.
Как генетика может влиять на развитие заболеваний?
С точки зрения вклада генетических особенностей в предопределенность заболевания все болезни делятся на следующие категории:
- Хромосомные болезни. В основе которых лежит изменение числа или структуры хромосом. Наиболее ярким примером этой группы заболеваний является синдром Дауна. Лабораторным методом диагностики является цитогенетический анализ (кариотипирование), а для поиска небольших изменений, находящихся за рамками разрешения микроскопа, применяется микроматричный анализ и FISH-анализ.
- Генные болезни. В основе которых лежит изменение внутри определенного гена. Именно к этой группе заболеваний относятся законы Менделя, известные многим со школы, «доминантный» или «рецессивный» характер наследования. Для лабораторной диагностики данной группы заболеваний применяются молекулярно-генетические методы исследования. К ним относятся: ПЦР-диагностика для определения конкретной однобуквенной замены, секвенирование (прочитка последовательности генетических «букв» всего гена или даже всего генома). Диагностика генных болезней довольно сложно в связи с большим их разнообразием и редкой встречаемостью. Постоянно обновляемый международный каталог генных болезней содержит более 6000 наименований.
- Многофакторные заболеванияВ основе которых лежат, как изменения в генах, так и особенности образа жизни пациента. В большинстве случаев генетическая составляющая многофакторного признака, является суммарным действием нескольких генетических маркеров. Каждый генетический маркер характеризуется определенным параметром - «относительным риском» (ОР) – который он привносит, в случае его обнаружения у индивида. При анализе нескольких генетических локусов, рассчитывается суммарный риск, который может значительно превышать среднепопуляционный риск для данного заболевания. Для многих многофакторных заболеваний разработана система профилактики, которую можно применять у людей с высоким риском.
- Заболевания, возникающие в соматических клетках. При этом генетические поломки возникают не во всех клетках тела а только в определенной области, что связано с развитием злокачественных опухолей.
