Íme, a nyolcas

A részletesen feltérképezett 8-as emberi kromoszóma rejtheti néhány fontos, fajunk kialakulása során lezajlott evolúciós lépés magyarázatát. A 8-as egyik régiójának komoly szerepe lehetett a főemlősök agyának evolúciójában és gyors növekedésében.

Az ember genetikai állományának részletes leírására és feltérképezésére létrehozott nemzetközi együttműködés (International Human Genome Sequencing Consortium) 2003-ban bejelentette, hogy megfejtette a humán genom szekvenciáját, vagyis a genetikai állományunkban lévő ún. szerves bázisok sorrendjét. A munka következő fázisában áttértek az ember egyes kromoszómáinak részletes jellemzésére. A legfrissebb eredmények az ember nyolcas kromoszómájával kapcsolatosak.

A nyolcas kromoszóma több szempontból is igen átlagosnak mondható. Hossza, az ismétlődő elemek elrendeződése és száma, a gének mennyisége (amelyek a teljes génkészlet mindössze 5 százalékát teszik ki) alapján a kromoszómák "középmezőnyébe" tartozik.

A 8-as kromoszóma azonban nem minden szempontból átlagos. Található benne egy igen terjedelmes, 15 megabázis (azaz 15 millió bázispár) hosszúságú szakasz, ahol sok mutáció történik (magas az ún. mutációs rátája). Ez az evolúciós léptékkel mérve igen gyorsan változó kromoszómaszakasz sok fontos tulajdonságért felelős. Olyan gének találhatók itt, melyek a szervezet védekezésében, a veleszületett immunitásban játszanak szerepet, míg mások a központi idegrendszer működésével állnak kapcsolatban. Ez utóbbi géncsoport nagy valószínűséggel az emberszabásúak megnövekedett agytérfogatának kialakulásában játszott szerepet.

A nyolcas kromoszóma számokban: 145 millió bázis, 793 gén, 301 pszeudogén és 44 génsivatag

A nyolcas kromoszóma 145 556 489 bázisból épül föl, és mindössze négy olyan szakasza van, melynek a bázissorrendjét nem tudták leírni a kutatók, mert a jelenleg alkalmazott technológia erre nem képes. Ezeknek a teljes hossza 427 ezer bázis, ami annyit jelenti, hogy a kromoszóma körülbelül 0,3%-a továbbra is ismeretlen marad - ez az arány hasonló az ember teljes genomját tekintve is. A teljes szekvenciát nagyrészt a harvardi MIT Broad Institute, a Keio University School of Medicine és a jénai Institute of Molecular Biotechnology rakták össze, a munkához kisebb részben 10 másik csoport is hozzájárult. A végleges bázissorrendben már alig maradt hiba: a statisztikai adatok szerint kevesebb mint egy tévedés lehetséges 100 ezer bázisonként.

A részletes elemzések azt igazolják, hogy az eukromatin, azaz a géneket tartalmazó régió szekvenciája teljes. A kromoszómán 793 gén található, melyek átlagos hossza 3056 bázispár, és átlagban 9,9 exonnal rendelkeznek. Érdemes egy kicsit részletesebben megfigyelni a 8-as kromoszóma génjeinek felépítését. A sejtmagban lévő örökítőanyagról, a DNS-ről ún. hírvivő RNS-ek képződnek, melyekből egy érési folyamat eredményeként kivágódnak azok a szakaszok (intronok), melyek nem tartalmaznak a fehérjék képződéséhez szükséges információkat. Az intronok pontos szerepe nem ismert, de többek között az RNS érési folyamata során szükség van rájuk a megfelelő daraboláshoz (splicing). A hírvivő RNS érése során az intronok többféleképpen vágódhatnak ki. Attól függően, hogy hogyan darabolódik föl az RNS, alternatív hírvivő RNS-variánsok keletkeznek. A 8-as kromoszóma különlegessége, hogy a génjeinek mintegy 63 százalékáról legalább 2 féle érett hírvivő RNS keletkezik.

A gének mellett találtak még a kutatók 301 ún. pszeudogént. Ezek olyan örökítőanyag-szekvenciák, melyek az evolúció során elvesztették az eredeti funkciójukat. Még hasonlítanak ugyan ismert génekhez, de nem képződik róluk fehérje ("hajóroncs gének"). A 8-as kromoszóma pszeudogénjeinek 84 százalékát az ún. "feldolgozott" pszeudogének teszik ki. Mit is jelent ez pontosan? A pszeudogének kétféleképpen keletkezhetnek. Az egyik esetben a normális génről képződő hírvivő RNS, mely már átesett az előzőekben leírt érési folyamaton (splicing), tehát nem tartalmaz intronokat, visszaíródik DNS-é, és így épül vissza az örökítőanyagba. Az ilyen pszeudogének a feldolgozott (processed) jelzőt kapták. A másik folyamat során a gének teljes egészében megkettőződnek - duplikáció történik-, de a sokszorozódás során olyan hibák keletkezhetnek a génben, melyek megakadályozzák, hogy róla működőképes fehérje képződjön. Az ilyen pszeudogének az ún. nem-feldolgozott (non-processed) jelzőt kapták, és a 8-as kromoszóma pszeudogénjeinek a 16 százalékát teszik ki. A 8-as kromoszómán ezen kívül találtak 13 transzfer RNS-t kódoló gént is, melyek a fehérjéket felépítő aminosavak szállítását végzik a fehérjeszintézis helyére.

A 8-as kromoszóma több szempontból is eltér a többi humán kromoszómától. Egymillió bázispáronként átlagosan 5,6 gén van rajta, ez körülbelül a fele a teljes genomra vonatkozó átlagnak (10 gén/1 millió bázispár). A gének elhelyezkedése meglehetősen rendezetlen, ami azt eredményezi, hogy 44 "génsivatag" található a kromoszómán. Ez azt jelenti, hogy (legalább) 500 000 bázistávolságon belül nem található egyetlen gén sem. Ezek a génsivatagok teszik ki a teljes kromoszóma 29 százalékát (41 900 000 bázis). A kromoszóma fele ismétlődő szekvenciákból áll (már nem működő ugráló elemek 44,5%, alacsony komplexitású szekvenciák 1,8%, szegmens duplikációk 2,1%).