A 12-es emberi kromoszóma részletes elemzése

Az ember genetikai állománya, azaz a humán genom szekvenciájának általános leírását követően a kutatók az egyes kromoszómákat elemzik részletesen. A Nature összeállítása alapján most a tizenkettes kromoszómát mutatjuk be. A 12-es kromoszóma a daganatos betegségekre való hajlammal összefüggésbe hozható gének magas száma miatt vált hírhedtté, de találtak mozgási rendellenességekkel, cukorbetegséggel, szív és érrendszeri betegségekkel, négy különböző hangulati betegséggel kapcsolatba hozható géneket is. A 12-es kromoszómán található a CD4-receptor is, amely a HIV-vírussal való fertőzés és a betegség kialakulása során játszik fontos szerepet. A 12-es kromoszómát összehasonlították több gerinces faj genetikai állományának megfelelő részével, és igen szépen kirajzolódik a kromoszóma evolúciós története. Az eredeti szekvenciát egészen a tyúkig vissza lehet vezetni, és a kromoszóma átrendeződéseinek története is jól végigkövethető a rágcsálók és a főemlősök fejlődési ágán keresztül.

A tizenkettes kromoszóma mérete megközelítőleg 132 millió bázispár, melyből összesen 130 683 379 bázispár szekvenciáját, azaz a teljes kromoszóma 99,99 százalékát sikerült leírni, ami az ember teljes genetikai állományának 4,5 százalékát jelenti. A munkát a houstoni Baylor College Human Genome Sequencing centrumában, a bostoni Harvard Medical School-Partners Healthcare Genetika és Genomika centrumában, valamint a HUGO Gén Nomenklatúra Bizottság székhelyén, a londoni University College-ban végezték.

A 12-es kromoszómán összesen 1435 gén található. Ezek között 1294 ismert gén van, 12 újonnan felfedezett fehérjét kódoló szekvencia, 34 olyan gén, melyről csak RNS képződik és két feltételezett gén. Találtak továbbá 93 ún. pszeudogént, azaz olyan örökítőanyag-szekvenciát, melyek nagyon hasonlítanak valamely ismert génre, de az evolúció során elvesztették az eredeti funkciójukat. A kromoszóma minden egymillió bázispárjára körülbelül tizenegy gén jut, ami a többi kromoszómával összehasonlítva átlagosnak mondható.

A génsűrűség azonban jelentősen változik a kromoszómán. A gének sokszor csoportokba rendeződnek (funcionális és evolúciós okokból). A 12-es kromoszómán három nagy géncsoportot, azaz klasztert írtak le. Az egyik a természetes ölősejt génklaszter, mely 9 gént számlál, a másik nagy csoport a kettes típusú keratingének csoportja összesen 14 génnel, melyeknek a bőr és függelékeinek a működésében van fontos szerepük, a harmadik pedig az ún. homeobox C génklaszter, melybe 9 gén tartozik. Vannak ezeknél kisebb géncsoportok is, például a feszültségfüggő kálium-ioncsatorna gének csoportja (3 génnel), az aquaporin géncsalád 3 tagja (részletesen az aquaporinokról) és a 7 gént tartalmazó ún. nyál prolin-gazdag fehérjék csoportja.

A 12-es kromoszómán 992 szekvencia-duplázódás fordul elő, ami nem tökéletes azonosságot jelent a két "ikerszekvencia" között, hanem azt, hogy közöttük legalább 90 százalékos a hasonlóság. Az ilyen duplázódások teszik ki a kromoszóma 2,66 százalékát - szemben a teljes genomra vonatkoztatott 5,37 százalékos átlagnál. Az ismétlődő szekvenciák igen hasznosak a géncsoportosulások, azaz klaszterek és a nagyléptékű DNS-polimorfizmusok vizsgálata során.

A 12-es kromoszóma átlagosnak minősül az ún. CpG-szigetek száma és eloszlása szempontjából. Ezek a szigetek olyan kromoszómarégiók, melyekben az átlagnál gyakrabban fordul elő a citozin (C) és a guanin (G) nevű nukleotidpáros. Az CpG-szigeteket tartalmazó kromoszómaszakaszok fontos szerepet játszanak a génműködés szabályozásában: az ilyen "környékeken" található gének gyakrabban kapcsolnak be, gyakrabban képződik róluk hírvivő RNS, illetve fehérje. (A 12-es kromoszóma esetében egyébként a G és C nukleotidok mennyisége nem tér el az átlagtól.)

A hírvivő RNS-ek a sejtmagban lévő örökítőanyagról képződnek. Egy érési folyamat eredményeként kivágódnak belőlük azok a szakaszok (intronok), melyek nem tartalmaznak a fehérjék képződéséhez szükséges információkat - ez a folyamat az ún. splicing (szplájszing). A hírvivő RNS érése során az intronok többféleképpen vágódhatnak ki, aminek következtében alternatív hírvivő RNS-variánsok keletkeznek. A 12-es kromoszóma génjeinek majdnem hatvan százalékáról (58,3%) legalább kétféle érett hírvivő RNS keletkezik. Ez átlagban 2,89 alternatív RNS-variánst jelent génenként, de egyes gének esetében (pl. UBC) akár a 20-at is elérheti. Az alternatív RNS-ek száma nem azonos a keletkező fehérjék számával, hiszen nem minden variánsról íródik át a fehérje, de a 12-es kromoszóma esetében az alternatív RNS-variánsok száma (3148) erősen közelít a róluk képződő fehérjék számához (2923).