Časopis Nature nedávno vytvořil důležitý precedens pro webový svět, když publikoval článek on-line 10 dní před jeho plánovanou tištěnou premiérou 18. května. Jejich rozhodnutí samozřejmě záviselo na důležitosti článku. Mezinárodní konsorcium vědců v něm odhaluje kompletní sekvenci chromozomu 21, nejmenšího ze všech 24 lidských chromozomů. A to, co zjistili – nečekaně málo genů na chromozomu 21 – naznačuje, že celkový počet lidských genů byl velmi pravděpodobně nadhodnocen.
Očekávalo se, že chromozom 21, který představuje asi 1 % celého genomu, bude na geny chudý, ale ne tak chudý, jak se nyní zdá. Projekt Unigene totiž odhadoval, že 21 ponese pouze 80 procent počtu genů, který by se dal u chromozomu této velikosti očekávat. Jestliže se tedy celkový počet očekávaných lidských genů pohybuje kolem 100 000, předpokládalo se, že 21 bude obsahovat 800 až 1 000 genů, tedy 80 procent z 1 procenta genomu.
Ve skutečnosti však konsorcium pro chromozom 21 – jehož členy byli vědci z Japonska, Německa, Francie, Švýcarska, Anglie a USA – nalezlo pouze 225 genů. To je malé číslo nejen z hlediska toho, co se předpokládalo, ale také ve srovnání s druhým dosud kompletně sekvenovaným chromozomem 22, který obsahuje 545 genů a je podobně velký. Chromozom 22 je považován za „genově bohatý“, ale nové informace přesto nutí vědce revidovat své předpovědi o samotném genomu.
„Tyto dva chromozomy dohromady,“ píší autoři článku, „představují asi 2 % lidského genomu a dohromady obsahují 770 genů. Za předpokladu, že oba chromozomy dohromady odrážejí průměrný obsah genů v genomu, odhadujeme, že celkový počet lidských genů se může blížit 40 000.“
I přes malý počet genů na chromozomu 21 nebylo snadné toto klubko DNA rozplést a konsorcium při tom učinilo několik technických pokroků. Všechny chromozomy vypadají jako chromozomy X, mají krátká a dlouhá ramena DNA, která se skládají z milionů párů bází. Skupina uvádí, že sekvence pokrývá 99,7 % dlouhého ramene chromozomu 21, tedy 33,55 milionu párů bází. A uvnitř této sekvence se nachází nepřerušený úsek o délce 28,5 milionu párů bází – nejdelší dosud známá souvislá sekvence DNA.
Práce také popisuje sekvenci o délce 281 000 párů bází na krátkém rameni chromozomu 21, kterou bylo obtížné zmapovat a naklonovat, protože obsahuje řadu vysoce repetitivních sekvencí (viz obrázek vlevo). Délka tohoto krátkého raménka se u jednotlivých jedinců značně liší, a tak tato sekvence představuje první příklad velké části genomu, která se může drasticky zvětšovat nebo zmenšovat.
Podrobnější zjištění, co geny na chromozomu 21 dělají, by mohlo být přínosem pro lékařské výzkumníky. Mutace ve 14 známých genech na chromozomu 21 hrají roli mimo jiné u jedné z forem Alzheimerovy choroby, amytrofické laterální sklerózy a progresivní myoklonické epilepsie. Na 21. chromozomu se také nacházejí geny, které dosud nebyly identifikovány, ale je známo, že jsou zodpovědné za pět tzv. monogenních poruch, včetně dvou forem hluchoty a Usherova a Knoblochova syndromu.
Možná nejvýznamnější je třetí kopie chromozomu 21 neboli trisomie 21, která má za následek Downův syndrom, který postihuje až jedno ze 700 narozených dětí a je nejčastější příčinou mentální retardace. Je pravděpodobné, že díky tomu, že chromozom 21 má tak málo genů, není trisomie 21 na rozdíl od mnoha jiných chromozomálních poruch smrtelná před narozením nebo dokonce v mladém věku. Přesto je Downův syndrom spojen s více než 80 tělesnými a duševními problémy, včetně vrozených srdečních vad, zvýšeného rizika některých leukemií a imunologických nedostatků.
Příspěvek přináší dobrou zprávu pro vědce, kteří doufají, že se jim podaří určit geny na chromozomu 21, které stojí za různými komplikacemi Downova syndromu: oblasti lidského chromozomu 21 mají mnoho společného s několika oblastmi myších chromozomů 10, 16 a 17 – oblastmi, které se nazývají konzervované syntézy napříč druhy. Tento vysoký stupeň zachování znamená, že vědci mohou začít používat myší mapy jako vodítko. Lepší způsoby léčby Downova syndromu se možná neobjeví hned, ale je to začátek.