4. Геном человека

К реализации программы «Геном человека» приступили в конце 80-гг. XX ст. Ее инициаторы планировали определить полную последовательность всех 3 млрд. нуклеотидных звеньев генома человека к 2005 г. В США изучением генома занималось два коллектива: сотрудники Национального института исследования генома человека (глава – Френсис Коллинз) и сотрудники частной фирмы Celera Genomics Институт геномных исследований (глава – Крэйг Вентер).

Результаты расшифровки и анализа генома человека были независимо опубликованы двумя организациями в феврале 2001 г. с разбежкой в один день.

Геном человека был полностью секвенирован в 2003 г. на сегодняшний день секвенировано 90% генома в черновом виде, 30% – в окончательном.

В компании Celera Genomics для секвенирования было отобрано по одной биопробе от афроамериканца, китайца, испано-мексиканца и две от европейцев. Этот генетический материал позволил рассчитать консенсусную последовательность генома человека длиной 2,91 млрд. п. н.

В процессе секвенирования генома преследовалось три цели:

1. Создание точной генетической карты.

2. Создание физической карты.

3. Секвенирование всего генома человека.

Основные показатели «чернового» варианта генома сведены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные характеристики первого («чернового») варианта человека

Предварительные оценки
Общая длина молекулы ДНК	1,5-1,7 м
Число нуклеотидов	3,3 × 109
Общая характеристика
Просеквенировано (установлена первичная последовательность нуклеотидов)	90%
Допустимая частота ошибок	1 × 104
Частота ошибок секвенирования хромосом 21 и 22	1 × 106
Несеквенировано	10%
Общая структура ДНК генома
Повторяющиеся последовательности	45-50%
Транскрибируемая часть составляет:
Всего	28-30%
транскрибируется в РНК	23-25%
транслируется до белков (экзонная часть генома)	5%
Кодирует синтез всех белков организма	1,2%
«Паразитическая» ДНК (LTR, SINE, LINE, Transposones)	45%
Короткие повторы (микросателлитная ДНК)	3%
Длинные геномные повторы	5%
Генетический полиморфизм
Идентичность геномов разных индивидуумов	99,9%
Межиндивидуальная вариабельность	0,1%
Общее число однонуклеотидньгх замен (SNP)	3,2 x 106
Число «значимых» (внутригенных) SNP	1,5 × 106
Число генов
Хромосома 21	225
Хромосома 22	525
Всего определено
Human Genome Project	31780
Celera Genomics	38114
Всего идентифицировано
Human Genome Project	22000
Celera Genomics	26000
Картировано на хромосомах	14065

Нерасшифрованные участки:

• саттелитная ДНК теломерных и околоцентромерных районов хромосом;

• сильно спирализированные области интеркалярного (внутрихромосомного) гетерохроматина, способные ярко окрашиваться красителем Гимза и флуорохромами;

• небольшие интерстициальные фрагменты гэпы (gaps).