Lidský genom: Porovnání verzí

| titulek = Lidský genom

| obrázek = [[Soubor:Sky spectral karyotype.png|300px]]

| popis2 = Velikost [[ploidie#Haploidie|haploidního]] genomu

| popis3 = Počet [[chromozom]]ů

| popis4 = Počet [[gen]]ů

| popis5 = [[Obsah GC]]

}}

'''Lidský genom''' je souhrn veškeré [[genetická informace|genetické informace]] zapsané v [[DNA]] uvnitř lidských [[buňka|buněk]]. Současný [[člověk]], ''[[Homo sapiens sapiens]]'', je řazen mezi [[eukaryota|eukaryotické]] organizmy, a tak obsahuje DNA uvnitř [[buněčné jádro|buněčného jádra]] a dále ovšem i v [[mitochondrie|mitochondriích]] (tzv. [[mitochondriální DNA]]). V jádře je však genetické informace nejvíce. V tělních buňkách se vyskytuje diploidní jaderný genom, což v praxi znamená, že každý gen je přítomen v buňce dvakrát (výjimkou jsou geny na pohlavních chromozomech u muže).

== Historie výzkumu ==

[[DNA]] byla poprvé identifikována v roce [[1869]] [[švýcarsko|švýcarským]] lékařem [[Friedrich Miescher|Friedrichem Miescherem]], a to v [[hnis]]u izolovaném z lékařských [[bandáž]]í.<ref>{{Citace periodika | autor=Dahm R | titul=Discovering DNA: Friedrich Miescher and the early years of nucleic acid research | periodikum=Hum. Genet. | ročník=122 | číslo=6 | strany=565–81 | rok=2008 | měsíc=January | pmid=17901982 | doi=10.1007/s00439-007-0433-0}}</ref> O její funkci se toho však dlouho nic nevědělo. Pravou roli DNA jako nositelky genetické informace se podařilo s jistotou určit až v 50. letech 20. století.<ref>{{Citace periodika | autor=Hershey A, Chase M | titul=Independent functions of viral protein and nucleic acid in growth of bacteriophage | url=http://www.jgp.org/cgi/reprint/36/1/39.pdf | periodikum=J Gen Physiol | ročník=36 | číslo=1 | strany=39–56 | rok=1952 | pmid=12981234 | doi=10.1085/jgp.36.1.39| formát=PDF}}</ref> Ačkoliv se v oblasti genetiky začalo intenzívně bádat, správný počet lidských chromozomů (46) byl zjištěn až v roce 1955.<ref>http://www.genome.gov/25520285</ref> Byla potvrzena role DNA ve vzniku některých [[dědičné onemocnění|onemocnění]], takto byl například na [[chromozom 4|chromozomu 4]] v roce 1983 objeven [[gen]], jenž může při svém poškození vyvolat [[Huntingtonova choroba|Huntingtonovu chorobu]].<ref>http://www.genome.gov/25520322</ref> V roce [[1987]] vznikla první [[genetická mapa]] lidského genomu, jež dělila lidskou jadernou DNA na velké množství definovaných úseků (sekvencí).<ref>http://www.genome.gov/25520325</ref> V roce 1990 byl spuštěn [[Human Genome Project]], kladoucí si za cíl přečíst ([[sekvenování DNA|osekvenovat]]) celou jadernou DNA člověka; tento projekt byl úspěšně završen v podstatě již v roce 2003.<ref>http://www.genome.gov/25520492</ref> Do současnosti však již bylo osekvenováno několik genomů různých lidí, včetně biochemika [[James Watson|Jamese Watsona]], ale i několika osob, jež si tuto nákladnou proceduru zaplatili.<ref>{{Citace elektronické monografie| autor=Updated Dec.5,2008 08:25 KST | url=http://english.chosun.com/w21data/html/news/200812/200812050003.html | titul=Digital Chosunilbo (English Edition) : Daily News in English About Korea | vydavatel=English.chosun.com | datum=2008-12-05 | datum přístupu=2009-05-31}}</ref><ref>{{Citace elektronické monografie| url=http://rki.kbs.co.kr/english/news/news_science_detail.htm?no=3623 | titul=Kbs World | vydavatel=Rki.kbs.co.kr | datum=2008-12-11 | datum přístupu=2009-05-31}}</ref><ref>http://www.nytimes.com/2008/03/04/health/research/04geno.html</ref> Moderní metody [[Sekvenace DNA#Nejnovější metody|sekvenace]] ovšem cenu dramaticky snížily a v současnosti je známa sekvence více než tisíce lidských genomů.<ref>{{Citace periodika | příjmení = McVean | jméno = Gil A. | titul = An integrated map of genetic variation from 1,092 human genomes | periodikum = Nature | ročník = 491 | číslo = 7422 | datum = 2012-10-31 | strany = 56–65 | doi = 10.1038/nature11632 | spoluautoři=1000 Genomes Project Consortium}}</ref> Zatímco dříve byl počet lidských genů odhadován na 100&nbsp;000, v současné době jsou kvalifikované odhady pětkrát nižší.<ref name="halfhuman">{{citace elektronické monografie| url=http://www.newscientist.com/article/mg20527451.200-i-virus-why-youre-only-half-human.html| vydavatel=New Scientist | titul= I, virus: Why you're only half human | příjmení= Ryan | jméno=Frank| den=29 |měsíc=leden| rok=2010}}</ref>

== Jaderná DNA ==

Lidská jaderná DNA obsahuje 20–25 tisíc genů, což je mimochodem počet genů srovnatelný například s [[hlístice|hlísticí]] ''[[Caenorhabditis elegans]]''.<ref name="genetics" /><ref>http://www.wormbase.org/wiki/index.php/WS205</ref> Některé prameny udávají pouhých 18&nbsp;000 genů.<ref name="piechart" /> Počet nefunkčních genů ([[pseudogen]]ů) představuje však dalších asi 20&nbsp;000.<ref name="redei">{{citace monografie| titul = Encyclopedia of Genetics, Genomics, Proteomics, and Informatics| vydání=3rd Edition| příjmení= Rédei| jméno = George P.| vydavatel=Springer| rok=2008| isbn=978-1-4020-6753-2}}</ref> Mimo to jsou navíc v lidském genomu roztroušeny poněkud záhadné geny kódující různé druhy malých RNA – např. bylo odhaleno 800 genů pro [[microRNA]].<ref name="little" /> Poměrně nízký počet genů je na druhou stranu efektivně využíván díky tzv. [[alternativní splicing|alternativnímu sestřihu]] (proces, v němž se z jednoho genu může vytvářet několik různých [[mRNA]] produktů) – alternativní sestřih se týká asi 35%∼60% genů.<ref name="little" /> Je dále zajímavé, že nejmenší lidský gen má pouze 500 [[nukleotid]]ů a kóduje jistý [[histon]], největší gen má 2,5 milionu nukleotidů a kóduje bílkovinu [[dystrofin]] (nicméně 99% tohoto obřího genu tvoří [[intron]]y).<ref>{{citace elektronické monografie| url=http://genome.wellcome.ac.uk/doc_WTD020755.html| titul=Gene structure| rok=2003 | jméno=Richard | příjmení=Twyman |vydavatel=Wellcome Trust }}</ref>

=== Chromozomy ===

Jaderný genom je rozeset po 23 párech [[chromozom]]ů, z toho jeden pár je představován [[pohlavní chromozom|pohlavními chromozomy]] [[chromozom X|X]] a [[chromozom Y|Y]]. Samotné geny kódující [[Bílkovina|bílkoviny]] však tvoří pouhých 1,5% genomu, zbytek představují buď geny kódující různé druhy [[RNA]], nebo různé [[regulační sekvence]], [[intron]]y a tzv. [[Nekódující DNA|junk DNA]] („odpadní“ DNA) bez známé funkce.<ref name="IHSGC2001">{{Citace periodika | autor = International Human Genome Sequencing Consortium | titul = Initial sequencing and analysis of the human genome. | periodikum = Nature | ročník = 409 | číslo = 6822 | strany = 860–921 | rok = 2001 | pmid = 11237011 | doi = 10.1038/35057062}} [http://www.nature.com/nature/journal/v409/n6822/full/409860a0.html]</ref> DNA pocházející z virů např. představuje kolem 9% lidské DNA, virům podobné [[retrotranspozon]]y činí až 34% z celkové sekvence.<ref name="halfhuman" />

Lidský [[karyotyp]] (tedy chromozomální výbava) se dá rozdělit do sedmi skupin podle tvaru a velikosti chromozomů. Speciální pozornost je věnována poloze [[centromera|centromery]], na tomto základě se rozlišují u člověka metacentrické, submetacentrické a akrocentrické chromozomy (telocentrické se u člověka nevyskytují; viz také článek [[chromozom]]):<ref name="genetics" /><ref>http://homepages.uel.ac.uk/V.K.Sieber/human.htm</ref>

* A: chromozomy 1, 2, 3 – velké, metacentrické či nanejvýš mírně submetacentrické chromozomy;

* C: chromozomy 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, X – středně velké submetacentrické chromozomy;

* E: chromozomy 16, 17, 18 – krátké metacentrické či submetacentrické chromozomy;

* G: chromozomy 21, 22, Y – krátké akrocentrické chromozomy obsahující satelity (Y je však neobsahuje).

== Mitochondriální DNA ==

[[Člověk|Lidé]] (''Homo'') se od evoluční linie [[šimpanz]]ů (''Pan''), svých nejbližších příbuzných, oddělili před 5 až 7 miliony lety.<ref name="dawkins">{{citace monografie| příjmení=Dawkins|jméno=Richard| titul=Příběh předka| vydavatel=Academia|rok=2008}}</ref><ref name="humanspecific">{{Citace periodika

| issn = 1088-9051

| číslo = 12

| příjmení = Varki

| spoluautoři = Tasha K Altheide

| periodikum = Genome Research

| datum vydání = 2005-12

}}</ref> Hlavní snadno viditelnou změnou je splynutí dvou [[chromozom]]ů, čímž se počet chromozomů redukoval z 48 na 46, resp. v haploidním genomu z 24 na 23. Touto fúzí vznikl lidský [[chromozom 2]].<ref>{{Citace periodika | url=http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3333352?ordinalpos=3&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_DefaultReportPanel.Pubmed_RVDocSum | titul=Chromosome phylogenies of man, great apes, and Old World monkeys. | autor=De Grouchy J. | periodikum=Genetica}} 1987 Aug 31;73(1-2):37-52.</ref> Z genetického hlediska se však liší genom šimpanze a člověka jen velmi málo: udává se, že je genetická informace z 95–99% zcela identická.<ref name="humanspecific" /><ref>http://insciences.org/article.php?article_id=6676</ref><ref name="chimpome" /> Za některé rozdíly mezi genomem člověka a šimpanze jsou zodpovědné převážně [[genová duplikace|genové duplikace]] a v menší míře i [[single nucleotide polymorphism|substituce v rámci jednoho nukleotidu]] (SNP). Proteiny kódované těmito geny se obvykle liší nanejvýš 1–2 [[aminokyselina]]mi.<ref name="chimpome">{{Citace periodika | url=http://www.genome.gov/Pages/Research/DIR/Chimp_Analysis.pdf | titul=Initial sequence of the chimpanzee genome and comparison with the human genome | autor=Chimpanzee Sequencing and Analysis Consortium | periodikum=[[Nature]] | rok=2005 | ročník=437 | strany=69–87 | doi=10.1038/nature04072 | formát=PDF}}</ref> Přesto existují i výjimky – některé studie zveřejňují seznamy genů, které se na cestě mezi šimpanzem a člověkem zásadně změnily. Mezi ně patří například lidský gen [[FOXP2]], který, pokud je u člověka zmutován, způsobuje vážné [[vady řeči]]. To by mohlo znamenat, že se tento gen účastnil vývoje mezilidské komunikace.<ref name="dawkins" /><ref>{{Citace periodika

| issn = 0168-9525

| číslo = 4

| příjmení = Fisher

| spoluautoři = Constance Scharff

| periodikum = Trends in Genetics: TIG

| datum vydání = 2009-04

}}</ref> Do podobných souvislostí se dává i [[delece]] v genu [[MYH16]], která způsobuje, že je u člověka jím kódovaný protein nefunkční, zatímco u ostatních [[primáti|primátů]] se tento protein možná podílí na vývoji [[kousací svaly|kousacích svalů]]. Další pozměněné geny podle různých studií způsobují, že je člověk náchylnější či odolnější k různým nemocem.<ref name="humanspecific" />

V posledních několika letech byla zveřejněna i část [[genom neandertálce|genomu]] [[Homo neanderthalensis|neandertálce]] (''Homo sapiens neanderthalensis''), a proto je možno činit srovnání moderního člověka s jeho poměrně blízkým příbuzným. Genom neandertálce je totiž podobný genomu moderního člověka z 99,5%. K oddělení linie vedoucí k modernímu člověku od linie neandertálské došlo pravděpodobně před asi 500&nbsp;000 lety. Výše zmíněný gen [[FOXP2]] je u neandertálců stejný, jako u moderního člověka.<ref>{{citace elektronické monografie| titul=Welcome to Neanderthal genomics |jméno= John| příjmení= Timmer | rok= 2006 url = http://arstechnica.com/science/news/2006/11/6005.ars}}</ref> Zdá se také, že byli podobně jako cca. polovina současných lidí v dospělosti neschopní trávit [[laktóza|laktózu]].<ref name="NGS">{{Citace periodika | titul = Neanderthal Genome "First Draft" Unveiled | url = http://news.nationalgeographic.com/news/2009/02/090212-neanderthal-genome.html | jméno = Mason | příjmení = Inman | periodikum=National Geographic | vydavatel = National Geographic News | datum vydání = 12 February 2009 }}</ref>

I současné lidstvo však není geneticky uniformní, naopak se dají vysledovat různé linie, označované v populační genetice jako [[haploskupina|haploskupiny]].<ref>The International Society of Genetic Genealogy see Haplogroup definition in DNA-NEWBIE GLOSSARY [http://www.isogg.org]</ref> Obvykle se z tohoto hlediska zkoumá [[chromozom Y]] (viz heslo [[Adam chromozomu Y]]), případně [[mitochondriální DNA]] (viz [[mitochondriální Eva]]). Byly vystopovány jednotlivé varianty těchto částí genomu. Například je známo, že [[Abraham Lincoln]] pocházel z [[Haploskupina R1b (Y-DNA)|haploskupiny R1b1c]], byl tedy zřejmě příbuzný například irskému středověkému králi [[Niall Noigíallach|Niallovi Noigíallachovi]] (rovněž haploskupina R1b).<ref>http://www.isogg.org/famousdna.htm</ref>

Co se týká odlišnosti člověka od méně příbuzných druhů živočichů, i tam se dá najít značná podobnost. V lidském genomu bylo nalezeno několik stovek míst o délce více než 200 bp, které se na 100% shodují s genomem potkana a myši – tyto sekvence jsou zřejmě místa pro navázání speciálních [[transkripční faktor|transkripčních faktorů]].<ref name="little" />

== Odkazy ==

=== Reference ===

* [http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/home.shtml Oficiální stránky projektu Human Genome Project]

[[Kategorie:Antropologie]]

[[Kategorie:Genetika]]