2007-01-25 23:40 #0 av: Faxlin

Under 1970-talet utvecklades effektiva metoder för att bestämma nukleotidernas ordningsföljd i DNA (sekvensering).

 

Dessa metoder har revolutionerat den biologiska forskningen eftersom de gör det möjligt att studera genernas uppbyggnad, att karakterisera olika typer av mutationer (t.ex. vid ärftliga sjukdomar) samt att förutsäga sammansättningen hos det protein som en gen kodar för. DNA-tråden är alltför liten för att kunna avläsas med mikroskopiska tekniker. I stället används en kombination av kemiska, enzymatiska och fysikaliska metoder vid avläsningen. Nyligen har instrument konstruerats som automatiskt avläser korta DNA-molekylers sammansättning. Med hjälp av sådan teknik avser man att fastställa ordningsföljden av samtliga de ca 3 000 000 000 baspar som utgör människans arvsmassa (HUGO-projektet).

genom [jeno:´m] (av gen), arvsmassa, den totala mängden DNA (eller hälften därav, se nedan) i en cell. I överförd bemärkelse avser genom arvsmassan hos en individ eller en art. Förutom hos levande organismer finns genom hos virus; dessa består av endera DNA eller RNA. Hos bakterier, vilkas celler saknar avgränsad kärna, utgörs arvsmassan av en enda kromosomsträng. Hos organismer med cellkärna (eukaryoter) är genomet fördelat på ett varierande antal kromosomer. Hos flertalet arter av eukaryoter är kromosomerna parvis lika; kromosomuppsättningen sägs vara diploid. Könsceller är emellertid haploida, dvs. har endast ett exemplar av varje kromosom. Förutom arvsmassan i kromosomerna, det nukleära genomet, finns små mängder DNA i cellens mitokondrier och (hos växter) plastider. Beträffande eukaryoterna gäller framställningen här det nukleära genomet. Termen genom avser då regelmässigt arvsmassan i en haploid cell, varför uppgifter om t.ex. total DNA-mängd måste fördubblas om de skall gälla kroppsceller.

Genomets betydelse ligger främst i att det innehåller organismens gener. Genernas DNA svarar dock bara för en liten del av genomets totala DNA. Mellan generna i kromosomernas DNA-kedjor finns långa sekvenser av DNA med till största delen okänd funktion. Vidare är hos flertalet organismer generna uppdelade i flera avsnitt: de kodande exonerna och mellanliggande DNA-sträckor, intronerna. Hos människan utgör det kodande gen-DNA endast 1,1-1,4 % av genomets totala DNA, medan omkring 24 % av DNA uppges finnas i genernas introner. Omkring tre fjärdedelar av genomets DNA finns alltså i områdena mellan generna. Funktionen hos det DNA som inte utgör kodande gensekvenser är till stor del okänd. Några avsnitt har funktionen att reglera aktiviteten hos vissa gener; andra DNA-partier fungerar som mall för syntesen av ribosom-RNA och transfer-RNA. Avsevärda delar av genomet utgörs av repetitivt DNA, dvs. sträckor där korta sekvenser av baspar upprepas ett stort antal gånger.

Genomets storlek hos en art uttrycks som det totala antalet kvävebaser, vilket innebär samma antal baspar eftersom DNA (utom hos vissa virusarter) är en dubbelspiral vars strängar binds vid varandra genom specifika bindningar mellan deras kvävebaser. Människans genom består av 3 miljarder baspar. Encelliga organismer som bakterier har mycket mindre genom, upp till några miljoner baspar. Musens (och sannolikt flertalet andra däggdjurs) genom är däremot av samma storleksordning som människans, och växter kan ha mångfalt större genom. Genomets totala storlek är därför inte genomgående förknippad med organismens biologiska komplexitet.

Kartläggning av genom

Genomets biologiska struktur definieras i grunden av ordningsföljden hos de fyra olika kvävebaserna i dess DNA. För kartläggningen av denna ordningsföljd hos olika arter har alltmer avancerade metoder för DNA-sekvensering utarbetats. Helautomatiska sekvenseringsmaskiner har varit en förutsättning för den framgångsrika sekvenskartläggning som påbörjades under 1990-talet. Eftersom varje sekvenseringsoperation är begränsad till ca 500 kvävebaser har specialdesignade datorprogram och stor datorkraft krävts för att med hjälp av överlappande partier rekonstruera totala genomsekvenser. För att minimera risken för fel sekvenseras varje DNA-avsnitt ett flertal gånger. Vidare utförs annotering och genkartering, dvs. identifiering av gener och andra specifika DNA-strukturer samt fastställande av deras positioner i genomet inklusive kromosomtillhörighet. Gener kan påvisas med ett antal metoder, bl.a. att man observerar en DNA-sekvens som transkriberas till RNA, vissa bassekvenser som regelmässigt uppträder intill gener samt sekvenslikheter med gener kända hos andra organismer. För varje gen bestäms läget av exoner och introner. Med ledning av de proteinstrukturer som en viss gen kan ge upphov till kan man söka den funktion som styrs av genen. Vidare strävar man efter att identifiera och lokalisera alla positioner där polymorfism av enstaka nukleotider förekommer.

 

Källa: NE

 

Av: ÅsaF

Datum för publicering

  • 2007-01-25