Lidský Genom plně dešifrován DNA kóduje genetický materiál člověka.

Před 21 lety Projekt lidského genomu poprvé rozluštil lidský genom, ale některé klíčové oblasti zůstaly nezmapovány. Mezeru vyplnilo mezinárodní výzkumné konsorcium. Poprvé byla DNA všech lidských chromozomů sekvenována od špičky k špičce. Díky tomu jsou nyní čitelné i části genů vyznačující se nesčetnými opakováními ve středu chromozomů a na jejich koncích. To otevírá nové pohledy na regulaci genů a dělení buněk, na variabilitu lidského genetického materiálu a na příčiny nemocí. První sekvenování lidského genomu v roce 2001 bylo průlomové, protože poskytlo poprvé referenční údaje pro přibližně šest milionů párů bází a asi 25 000 proteinů kódujících genů našeho genomu. Tento první referenční genom však nebyl úplný, protože zahrnoval pouze 92% celkové sekvence DNA. Několik milionů základních pozic v genetickém řetězci je v této verzi označeno pouze písmenem „N“ namísto jedné ze čtyř bází DNA. Tyto dosud nerozluštitelné oblasti leží především na takzvaných Centromerech, centrálních uzlech chromozomů, které jsou rozhodující pro průběh buněčného dělení. Ale také na koncích chromozomů, Telomerách, leží nerozluštěné oblasti. Nová technologie sekvenování vyplňuje mezery Jedním z důvodů těchto mezer jsou hranice tehdy používaných sekvenčních technologií: rozdělují genetický materiál na nespočet fragmentů DNA, z nichž každá má délku zhruba sto bází. Ty musí být následně znovu sestaveny ve správném pořadí. To však není možné, pokud jsou stovky nebo tisíce těchto kousků téměř identické-a to je přesně případ Centromerů a telomerů chromozomů. Tamější oblasti genomu se skládají z nesčetných, mnohonásobně opakovaných sekvencí DNA. Rekonstruovat je na základě krátkých fragmentů DNA je jako skládat Puzzle z tisíců identicky zbarvených kousků: „je to jako mít například jen kousky z nebe,“ vysvětluje Winston Timp (Johns Hopkins University), jeden z účastníků konsorcia telomery-to-telomery (T2T). Mezitím však sekvenční technika pokročila. Dvě nové metody nyní umožňují rozdělit genetický materiál na výrazně delší úseky. Oxfordské Nanoporové sekvenování dokáže číst úseky DNA dlouhé až milion bází, i když jen s mírnou Přesnost. Druhý systém od Pacific Biosciences vytváří přibližně 20 000 úseků dlouhých, ale dokáže je číst s 99% přesností. Vědci z konsorcia T2T nyní použili obě metody v kombinaci k úplnému dekódování chybějících částí lidského genomu. Genetický materiál pocházel z lidské buněčné linie, kde všechny genetické části pocházejí šťastnou náhodou pouze od jednoho rodiče. Díky tomu jsou také sesterské chromozomy identické, což usnadňuje sekvenování. Nové geny, nové varianty a první pohled do centromeru Výsledkem projektu T2T je první plně dekódovaný lidský Genom. Dosud chybějících asi 200 milionů bází – zhruba tolik, kolik by bylo obsaženo v celém chromozomu – je nyní dekódováno. Mezi nimi je 99 dosud neznámých proteinů kódujících genů a téměř 2000 dalších genetických kandidátů. Genom nazvaný T2T-CHM13 také opravuje tisíce strukturálních chyb v dosavadním referenčním genetickém materiálu. „Nyní vidíme kapitoly v knize života, které jsme nikdy předtím nečetli,“ říká Evan Eichler z Washingtonské univerzity. „Kompletní plán naší genetické výbavy způsobí revoluci v našich představách o genetických variacích, nemocech a evoluci člověka.„Například mnoho nyní doplněných úseků DNA pokrývá mezery v genových oblastech, jejichž varianty jsou považovány za možné příčiny onemocnění.Nyní je můžeme identifikovat, protože máme úplnější a přesnější referenční genom,“ říká Karen Miga z Kalifornské univerzity v Santa Cruz. Důležité jsou také nové poznatky o struktuře Centromerů, uzlů, které drží obě poloviny chromozomů pohromadě. Hrají klíčovou roli v meióze, dělení zralosti, které odděluje tyto sesterské chromatidy. „Pokud se tento krok meiózy nezdaří, může dojít k chromozomálním abnormalitám, které způsobují potrat nebo geneticky podmíněná onemocnění,“ vysvětluje Nicolas Altemose z University of California v Berkeley. Také rakovina může být důsledkem takového nesprávně regulovaného rozdělení. O to důležitější je znát kód Centromerů, abychom mohli identifikovat příčiny těchto anomálií. To je nyní možné díky novému referenčnímu genomu T2T. „Předtím jsme měli jen extrémně rozmazaný obraz toho, co se tam skrývá. Ale teď je to jasné až do DNA, “ říká Altemose. První kompletní a kompletní dekódování lidského genomu je významným milníkem, komentuje Bob Waterston z Washingtonské univerzity, jeden z pracovníků prvního projektu lidského genomu. „Rádi bychom to udělali už před 20 lety, ale v té době Technologie prostě nebyla připravená.„Práce konsorcia T2T tím však ještě neskončila: již nyní pracují na dekódování genetického materiálu s normální sadou chromozomů pocházejících od obou rodičů. Také chtějí sekvenovat Genom lidí z různých populací s podobnou přesností a úplností – to by mohlo poskytnout nový pohled na podobnosti, rozdíly a vývoj různých typů lidí.

https://studyflix.de/biologie/genom-2645

 

…s láskou a úspěchem…