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.

A teljes kromoszómának mindössze egy jól behatárolható, 15 százaléknyi részére jellemző, hogy ott rekombináció történik. Ebből is látszik, hogy nem véletlenszerű eseményről van szó, hanem többségében az úgynevezett forrópontok környékén következik be a rekombináció. A forrópontok nagy része a kromoszómakarok végeinek (telomer) környékén találhatók. Egyes kromoszómaterületeken a sűrűn elhelyezkedő forrópontok okozzák a gyakori rekombinációt, más régiókban viszont csak néhány, de rendkívül aktív forrópont található.

Azokon a kromoszómaterületeken, ahol nagyobb a génsűrűség, illetve ahol sok a guanint és a citozint tartalmazó nukleotid (magas GC-arány), megnő a rekombináció esélye. Ugyanakkor azt is kimutatták, hogy a forrópontok nem szakítják meg a kódoló szekvencia folytonosságát, habár gének közelében helyezkednek el. Tehát ha esetleg történne is rekombináció a kódoló szekvenciában, a folyamat során keletkező DNS-törés és a törés esetleges hibás helyreállítása mutációhoz vezet, a káros mutáció viszont megakadályozza a súlyosan hibás genetikai anyaggal bíró sejt életben maradását. Tehát, ha a mutáció kódoló szakaszt érint, annak végzetes következménye lehet, ha kevésbé fontos kromoszómaszakaszban történik a törés, annak kismértékű változása még semmilyen észlelhető elváltozást nem fog okozni.

Egy másik érdekes összefüggés, hogy azokon a kromoszómaszakaszokon, amelyeken több rekombináció történik (és magas a GC-arány), alacsonyabb szinten kifejeződő gének találhatók.

A sejtosztódás időzítése

A sejt élete - azaz a sejtciklus - két nagy szakaszra osztható: a sejtosztódásra és az ún. interfázisra. A sejt az interfázis során növekszik, s ekkor történik a sejt genetikai állományának a megduplázódása, azaz a replikáció is. A replikáció, vagyis a DNS megduplázódása meghatározott forgatókönyv szerint zajlik a sejtben. A sejtciklusnak ezt a szakaszát S-fázisnak, azaz a szintézis fázisának nevezzük. Mint említettük, az 1-es kromoszóma mérete körülbelül hatszorosa a legkisebb 21-es kromoszómáénak. Hogyan lehetséges, hogy az egymástól méretben ennyire eltérő kromoszómák megduplázódása nagyjából szinkronban zajlik?

A DNS megduplázódása az egyelőre kevéssé ismert ún. replikációs kezdőpontoknál indul el, melyekből több is található egy-egy kromoszómán. A folyamat tehát nem úgy történik, hogy az első bázisnál elindul és folyamatosan halad az utolsó felé, hanem a kromoszóma számos pontján eltérő időben is elkezdődhet. Természetesen a végén az egész összeáll és egyetlen, remény szerint hibátlan kromoszóma képződik. Az egyes kromoszómának is van olyan régiója, ami már a folyamat legelején, más szakaszok pedig csak a végén kezdik el a replikációt.

Egy adott kromoszóma megkettőződésének idejét több tényező is befolyásolja. Ilyen a kromoszóma helyzete a sejtmagban, illetve a DNS egyes szakaszaiban a génműködés (transzkripció) helyi aktivitása. A folyamatot befolyásolhatja még a DNS-t felépítő bázisok összetétele és az örökítőanyag módosulásai (például a metiláció), vagy a DNS szerkezetének kialakításában részt vevő úgynevezett hisztonfehérjék változásai is (metiláció, acetiláció). A kutatók megállapították, hogy a génműködés és a replikáció elindítása között összefüggés van. Azoknál a kromoszómaszakaszoknál, melyeknél valószínűbb a gének kifejeződése, korábban kezdődik el a kromoszómaszakasz megduplázódása. Bizonyossággal megállapították azt is, hogy az összes kromoszóma közül az 1-es megkettőződése veszi igénybe a legtöbb időt.