Исследования индивидуальной геномной изменчивости человека стартовали
|
Институт Крейга Вентера сообщил об успешном завершении работ по расшифровке генома своего основателя и бессменного руководителя. Геном Вентера стал первым опубликованным геномом конкретного человека (прочтенные до сих пор геномные последовательности Homo sapiens собирались из фрагментов ДНК многих разных индивидуумов). Анализ генома Вентера и его сравнение с прочтенными ранее последовательностями показали, что генетическая изменчивость у Homo sapiens существенно выше, чем считалось до сих пор.
Больше 250 лет назад Карл Линней описал вид Homo sapiens. В качестве голотипа, то есть эталона для сравнения, Карл Линней измерил и описал самого себя (большая потеря для науки, что голотип не сохранился). То было началом эры сравнительной анатомии и морфологии. В сегодняшней биологии сравнительная морфология и анатомия утратили лидерство, уступив место сравнительной геномике. Наибольшее доверие вызывают выводы, сделанные на основании сравнения тех или иных генов или целых геномов, а не отдельных морфологических признаков. И вот в качестве «геномного голотипа» пионер геномных исследований Крейг Вентер, основатель и руководитель одноименного института (J. Craig Venter Institute), расшифровал свой собственный геном.
В этой работе участвовали 30 коллег Вентера. Все они являются соавторами публикации в журнале PloS Biology, по ссылкам в которой каждый читатель может скачать из интернета и своими глазами увидеть расшифрованный личный геном Вентера.
Американская научная обозревательница Лиза Гросс назвала это рискованным обнародованием тайн личности; но кто хочет пораскрывать тайны личности Вентера и его родных (например, узнать, к каким болезням они предрасположены), пусть попробует в интерактивном режиме разобраться с 2,8-миллиардной последовательностью нуклеотидных пар. Но в действительности, не так уж интересно вникать в тайны конкретного человека и его родственников — носителей тех же генов, важно, что расшифрован диплоидный набор генов одного человека вместо сборного и усредненного генного комплекса. Важно, что эта задача оказалась по плечу уже нашим современникам.
Несколько лет назад были расшифрованы два полных человеческих генома. Оба они представляли собой результат объединения фрагментов ДНК, выделенных из яйцеклеток и сперматозоидов многих разных людей — анонимных доноров. Оба опубликованных генома — гаплоидные, то есть каждый ген в них представлен в единственном варианте, тогда как у реальных живых людей геномы диплоидные — каждый ген присутствует в двух вариантах (один мы получаем от отца, другой от матери), и эти варианты могут различаться. Геном Вентера — первый опубликованный диплоидный человеческий геном. Его прочтение впервые дало возможность в масштабе целого генома (а не отдельных генов или фрагментов хромосом) оценить величину различий, которые могут существовать между отцовскими и материнскими версиями генов. Кроме того, сравнение генома Вентера с ранее прочтенными человеческими последовательностями позволило значительно расширить представления о генетической изменчивости Homo sapiens в целом.
Размах генетической вариабельности у человека оказался значительно больше, чем было принято считать. Авторы выявили свыше 4,1 миллиона генетических вариаций, или вариабельных участков генома (в том числе 1 288 319 новых), общей протяженностью 12,3 миллиона пар нуклеотидов. Большинство (3 213 401) найденных вариаций — это так называемые SNPs (single nucleotide polymorphisms) — точечные замены отдельных нуклеотидов.
Остальные вариации более масштабны: это вставки или выпадения фрагментов ДНК длиной от одного до нескольких сотен или даже тысяч нуклеотидов. Вставки (инсерции) и выпадения (делеции) составляют лишь 22% всех выявленных вариаций, однако, поскольку они обычно затрагивают сразу много нуклеотидов, на их долю приходится почти 74% всех различающихся нуклеотидов. Вклад этого класса генетических вариаций в общую генетическую изменчивость до сих пор сильно недооценивался.
44% генов у Крейга Вентера находятся в гетерозиготном состоянии, то есть их материнские и отцовские версии не идентичны (различаются хотя бы одним нуклеотидом). В целом сходство отцовских и материнских хромосом у Вентера оказалось намного меньше, чем ожидалось: оно оценено в 99,5%, тогда как до сих пор считалось, что нуклеотидные последовательности в двух разных гаплоидных наборах хромосом у человека должны совпадать в среднем примерно на 99,9%.
Авторы полагают, что обнародование первого персонального диплоидного человеческого генома должна стать началом новой эры индивидуализированной геномики.
Источник: Samuel Levy et al. The Diploid Genome Sequence of an Individual Human // PLoS Biology. 2007. 5(10): e254.
Елена Наймарк
