Elsőből lesz az utolsó

Az ember 1-es kromoszómája nem csupán a legnagyobb, de génekben az egyik leggazdagabb kromoszóma is. Génjeinek rendellenes megváltozásához több mint 350 különböző betegség köthető. Ezek közé tartozik számos daganatos elváltozás, idegrendszeri betegség és fejlődési rendellenesség, melyek legtöbbjénél a hibásan működő gént is sikerült azonosítani. A kromoszóma részletes megismerése tehát új célpontokat nyújt a gyógyszerkutatásoknak is.

Egyes DNS-szakaszok megduplázódása olyan átrendeződéseket okoz a genomban, melynek következtében az újonnan képződött struktúra az eredetitől eltérő evolúciós fejlődésen megy át. Az alternatív fejlődés miatt az új szerkezet az eredetitől különböző, akár teljesen új feladatok ellátásában vesz részt. Ennek vizsgálatára az összes olyan szekvencia-duplikációt átnézték a kutatók az 1-es kromoszómán, melyek legalább 10 000 bázispár hosszúságúak és minimum 90 százalékos egyezést mutatnak.

56 olyan géncsoportot, ún. klasztert találtak, melyek a főemlősök és a rágcsálók evolúciós szétválása után duplázódtak meg. A duplázódást követően két kópia eltérő fejlődésen mehet át, mondjuk amiatt, hogy az egyik kópiában sokkal több mutáció következik be, mint a másikban. Az eltérő fejlődés mérőszámaként az adott géncsoportban bekövetkező azonos (Ka) illetve eltérő (Ks) mutációk arányát szokták megadni (Ka/Ks). Az SPRR2A- és az SPRR2F-génpár esetében volt a legnagyobb az eltérés a pár két tagja között (Ka/Ks=1,8) vagyis a két gén evolúciós fejlődése igen eltérően alakult. Az SPRR-gének ún. kis prolingazdag fehérjéket kódolnak, melyek az elszarusodó laphám fehérjehálózatának felépítésében vesznek részt. Ez a fehérjehálózat védi a szervezetet a káros környezeti hatásoktól. A hálózat felépítésében számos más fehérje is részt vesz, melyek közül jó néhány az 1-es kromoszómán helyezkedik el az SPRR-génekkel egy klaszterben. Ezek összessége alkotja az úgynevezett epidermális differenciálódási komplexet (EDC). A közelmúltban igazolódott be, hogy az ember és a csimpánz közötti eltérő fejlődésű gének közül ennek a komplexnek a leggyorsabb a változása (divergenciája).

Látszólag hasonló, egészséges, normális emberek genomjában jelentős eltérések lehetnek egy-egy DNS-szakasz megsokszorozódása miatt. A fenotípusosan (megjelenésében) hasonló egyének esetében igen eltérő számban (kópiában) jelenhet meg egy-egy ilyen sokszorozódáson átesett szakasz. Ezt a jelenséget nevezzük kópiaszám-polimorfizmusnak, röviden CNP-nek. A kutatók számos ilyen CNP-t azonosítottak az 1-es kromoszómán, és többről megállapították, hogy az eltérő számú kópiák eltérő mértékben teszik hajlamossá az egyes embereket bizonyos betegségekre. A GSTM1-kópiaszám polimorfizmusa például megnöveli bizonyos daganatos elváltozások esélyét. Az FCGR3-gén számbeli megsokszorozódása pedig fokozza a hajlamot a vesegyulladásra.

Több mint 800 000 SNP-t, azaz rövid - egy vagy néhány bázis hosszúságú - nukleotid polimorfizmust találtak az egyes kromoszómán (ezek gyakorlatilag pontmutációk). Összesen 7917-ről derült ki, hogy fehérjét kódoló régióba esik. Közülük összesen 88 olyan változást okoz a genetikai anyagban, ami miatt a fehérje képződése hamarabb leáll, mint ahogy a teljes fehérje szintetizálódna, azaz úgynevezett korai stopkodon kerül a fehérjét kódoló mRNS-be. Ennek következtében csonka fehérjék képződnek és közülük 15 valamilyen örökletes, genetikai rendellenességet okoz.