Posted on by amomuseu

Genoma humà

El cos humà Herència Bioquímica

Cromosomes i DNA. Seqüenciació i contingut.  Genoma humà de referència. Qüestions

Cromosomes i DNA

El genoma humà és el conjunt de seqüències d’àcids nucleics codificat als 23 parells de cromosomes, una parella per determinar el sexe (XX femella o XY mascle), i la resta 22 anomenats autosomes. Hi són a totes les cèl·lules. A més hi ha una part de DNA independent als mitocondris.

Cromàtide (1) amb els braços llarg i curt, units al centròmer. Als extrems hi ha els telòmers. Els cromosomes s’ordenen per longitud i per les bandes que es detecten tenyir-los.

Hi ha diverses tècniques per tenyir els cromosomes. Hi ha una nomenclatura per la ubicació en els cromosomes, número cromosoma, braç curt p o llarg q, regió, banda i subbanda. 13p11.2 indica cromosoma 13, braç curt, regió1, banda 1, subbanda2.

Seqüenciació i contingut

El Human Genome Project va completar el 92% de la seqüenciació el 2003. El 8% restant corresponia a les parts del centròmer i telòmers que eren més difícils de seqüenciar. Aquests es completaran el 2023. El projecte es basa en les mostres de 47 individus anònims.

Si ho imprimíssim, com ha fet la Wellcome Collecion tindríem uns 100 volums, 4-6 per cada un dels cromosomes.

  • codi DNA, representa un 1-2% del total. 19.000 a 20.000 gens Fragments que seran copiats pel m-RNA per sintetitzar proteïnes. [En general, no sabem encara el paper d’aquestes proteïnes. La idea del DNA com una mena de plànol de del fenotip que es pot corregir és prematura. No entenem els plànols]
  • DNA que no codifica proteïnes.
    • Unes 60.000 gens pel RNA.
    • Uns 13.000 pseudogens que serien gens inactius [plànols obsolets]
    • Seqüències que regulen quins gens s’activen i quins no, podria ser fins a un 10% del genoma.
    • transposable elements: fins a un 50% del genoma serien seqüències repetitives amb diverses funcions, paper en la mitosi o meiosi, transposons (gens que poden canviar la seva posició en el genoma), i regulació.
    • junk DNA, material que no tindria cap funció. Alguns autors indiquen que seria fins a un 90% mentre que altres el rebaixen al 40%. El fet que avui no se li conegui cap funció no vol dir que en un futur no es descobreixi.

[La consulta a ChatGPT:

  1. Coding DNA, 1-2%, exons que codifiquen proteïnes (al mRNA hi ha exons i introns que serveixen per al procés però que es descarten.
  2. Elements regulatoris que determinen quins gens s’expressen, enhancers, silencers, promoters [i què determina quins elements regulatoris entren en joc? Per exemple, un individu pot tenir uns gens pe`ro sense el corresponent enhancer no se li activa?]
  3. Transposons, 45% del genoma, seqüències repetitives que podrien tenir un paper en regulció i innovació..
  4. Introns, que intervenen en el procés i després es descarten
  5. Elements estructurals als centròmers i telòmers.
  6. DNA que no codifica que podria tenir un paper que encara no hem identificat

]

Genotip és el total del material genètic d’un organisme.

Fenotip és l’expressió d’aquest fenotip amb la influència del medi i factors de regulació dels gens que poden influir en com s’expressen: epigenètica.

Al·lel
Se suposa que els gens que són en una mateixa posició en un cromosoma regulen l’expressió d’un mateix tret del fenotipus. Els al·lels són les diferents variants que pot presentar un gen, les més simples, les que només impliquen variar un nucleòtid (SNP single nucleotid polymorfism) . En un organisme diploide, que té els cromosomes duplicats, hi trobem dues vegades (dos al·lels) el gen encarregat d’un determinat caràcter. Si són iguals, és homozigosit. [ Per exemple, si un gen determina el color dels ulls, els al·lels serien els diferents colors possibles, i un individu d’ulls marrons pot ser portador d’un al·lel d’ulls blaus].

Haplotip és un grup d’al·lels que s’hereta sencer d’un dels progenitors, sense que hi hagi recombinació. [ex ulls blaus, cabells rossos?], sovint són seqüències de gens que van seguides (genetic linkage/lligament genètic). És el cas també del DNA mitocondrial i el cromosoma Y. Aleshores tots els individus que comparteixin aquest haplotip es poden associar a un avantpassat comú. Aquesta branca d’un clade constitueix un haplogrup. Això permet estudiar la colonització del món per l’homo sàpiens i la seva distribució actual.

Genoma estàndard de referència

El genoma complet té dades de 47 individus.  [CPGT indica 20, i la majoria d’un sol donant d’etnicitat variada.] el Genome Reference Consortium el manté i el va actualitzant. La darrera versió és la GRCh38.p14.

Com varia el genoma d’un individu a un altre? Els estudis miren d’observar canvis de nucleòtids individuals (single-nucleotide polymorphisms o (SNPs). N’hi hauria un per cada 1000 parells de bases. Així que els humans som genèticament iguals en un 99.9%.

Algunes seqüències varien molt d’un individu a un altre i serveixen per obtenir empremtes digitals (forenses, policia), o tests de paternitat. Algunes alteracions grans suposen embrions inviables o malalties com la síndrome de Down, síndrome de Turner.

El projecte HapMap va recollir, de 2002 a 2010, mostres de diferents poblacions per fer un mapa de les diferències, (tant de poblacions, com de malalties] [Nature 2010]. Va ser seguit per 1000 Genome Project que ho ampliava fins 700 individus de 7 poblacions diferents. [Entenc que serveix per trobar factors genètics de risc comuns a tota una població,]

Qüestions

Llevat d’algunes malalties hereditàries, no sabem interpretar el llistat de les bases de DNA. En el cas d’aquestes malalties, és prematur encara modificar el DNA per eliminar-les.

Tenim els plànols però no sabem per a què serveixen.
A dia d’avui, si no es té una determinada malaltia amb base genètica, la informació del genoma no té utilitat (Wired). Wired, 30 anys des que va començar el projecte genoma. Sequenciar el genoma d’un individu costaria entre 200 i 1000 $ ( wired ). El 1993 va començar el projecte del Genoma humà, completat el 2003. Hi havia l’expectativa que, disposant del “plànol”, podríem modificar els “plànols  defectuosos”, és a dir, eliminar les malalties hereditàries, i fins i tot introduir millores. El problema és que no sabem interpretar els plànols.
En aquest sentit hi ha qui argumenta que “l’arquitecte de la vida” és la cèl·lula i no el genoma (Noema) [Potser el genoma són els plànols i la cèl·lula el constructor.]

No.  Because we have the technical ability to generate the sequence, and a  very good quality one at that. But then there’s this massive gap between  having the data in front of us and knowing what it all means. That’s  why one of our bold predictions is to get to a place where we know the  biological function of every human gene. We’re making progress, but that  progress is likely going to be measured more in decades than in years.
One of the other projects we’re supporting is an effort to get to a reference genome that captures the full multidimensional diversity of humanity. What we have now doesn’t do that. If we grab someone from the middle of Asia and sequence their genome, we want to compare their variants to an appropriately matched control group so we can assess any rare changes that might be behind a health problem, or contribute to the risk of developing one. If all we have to compare it to is a standard reference that, like the one we have now, happens to be made from European DNA, it can be really misleading. So the goal of this pan-genome effort is to always have available an appropriately ancestrally matched data set available for medical interpretation. Achieving that is also one of our bold predictions.
El DNA que compartim amb altres espècies

Evolució. El DNA que compartim amb altres espècies: Compartim un 88% de DNA amb els ratolins ( Dna que compartim amb altres espècies), [l’exposició sobre els avantpassats ens mostra els esquirols amb rebesavis i els llargandaixos com cosins].

Genoma i genètica: (Von genen und Menschen, Dresden 2023).

  • Aporten informació sobre la història de la humanitat (Prehistòria i migracions) i ajuden a solucionar crims.  Serveix per desmentir el racisme, les diferències dins d’una població són més grans que les diferències fora.
    Què es pot inferir del DNA, i probabilitat. Color del cabell 64-94, origen geogràfic continent 99.9, color de la pell 80-98, color dels ulls, 99 per pur blau marró, resta 51, edat amb aprox de 5 anys amunt avalls entre 20 i 60.
  • Identitat: Què determina què som. Estudi de Minnesota sobre bessons idèntics. Influència de l’epigenètica. Recentment la recerca sobre bessons ja no és tant sobre característiques físiques i patrons de comportament sinó en com l’entorn influencia l’expressió dels gens. Això canvia la manera de veure sobre fins a quin punt som lliures d’autodeterminar-nos, i per tant som responsables [més no estar subjectes a una programació genètica estricta de la qual no podem escapar.] (2010 Time, Why gens aren’t destiny). La identitat de gènere i l’orientació sexual, estan determinades pels gens?
  • Salut: guarir, optimitzar, estandaritzar? La tecnologia CRISPR permet editar el genoma. De moment està prohibit en humans (He Jiankui ho va fer el 2018)
  • Natura, nova creació? recuperar espècies extingides? Vivim en simbiosi amb altres éssers [flora intestinal, microbis], holobionts en paraules de Lyyn Margulis.  I’m humanity Yakushimaru. Música basada en el DNA d’un bacteri.

Recerca

  • Acabant de completar el genoma (Quanta) 2021
  • Projecte per estudiar una cèl·lula simplificada, amb un genoma mínim (New Yorker 2022 )
  • La part del genoma que no codifica proteïnes, Genome Dark Matter (BBC)
  • El genoma de refèrència que es fa servir als tests cobreix només una part determinada de la població. (Inverse).
  • la cèl·lula més que no el genoma és l’arquitecte de la vida (Noema 2023).
| PDF text