A Nature folyóirat a közelmúltban fontos precedenst teremtett a webes világ számára, amikor a tervezett május 18-i nyomtatott megjelenés előtt 10 nappal online publikált egy cikket. Döntésük természetesen a cikk fontosságától függött. Ebben egy nemzetközi tudóskonzorcium feltárja a 21-es kromoszóma, a 24 emberi kromoszóma közül a legkisebb kromoszóma teljes szekvenciáját. És amit találtak – váratlanul kevés gént a 21-es kromoszómán -, az arra utal, hogy az emberi gének teljes számát nagy valószínűséggel túlbecsülték.
A 21-es kromoszóma, amely a teljes genom mintegy 1 százalékát teszi ki, várhatóan génszegény lesz, de nem olyan szegényes, mint amilyennek most tűnik. Az Unigene projekt ugyanis úgy becsülte, hogy a 21-es kromoszóma csak 80 százalékát hordozza annak a génszámnak, amit egy ilyen méretű kromoszómától elvárhatnánk. Tehát ha a várható emberi gének teljes száma 100 000 körül van, akkor az előrejelzés szerint a 21-es kromoszóma 800-1000 gént, vagyis a genom 1 százalékának 80 százalékát tartalmazza majd.
De valójában a 21-es kromoszóma konzorciuma – amelyben japán, német, francia, svájci, angol és amerikai kutatók is részt vettek – csak 225 gént talált. Ez nemcsak a jóslatokhoz képest kevés, hanem a másik, eddig teljesen szekvenált kromoszómához, a 22-eshez képest is, amely 545 gént tartalmaz és hasonló méretű. A 22-es kromoszómát “géngazdagnak” tekintik, de az új információ mégis arra készteti a kutatókat, hogy felülvizsgálják magára a genomra vonatkozó előrejelzéseiket.”
“Ez a két kromoszóma együtt – írják a tanulmány szerzői – az emberi genom mintegy 2 százalékát teszi ki, és együttesen 770 gént tartalmaz. Feltételezve, hogy a két kromoszóma együttesen a genom átlagos géntartalmát tükrözi, becsléseink szerint az emberi gének teljes száma megközelítheti a 40 000-et.”
A 21. kromoszóma génjeinek kis száma ellenére nem volt könnyű kibogozni a DNS-gombolyagot, és ennek során a konzorcium számos technikai előrelépést tett. Minden kromoszóma úgy néz ki, mint az X, rövid és hosszú DNS-karokkal, amelyek több millió bázispárból állnak. A csoport a 21-es kromoszóma hosszú karjának 99,7 százalékát, azaz 33,55 millió bázispárt lefedő szekvenciáról számol be. Ezen a szekvencián belül pedig egy 28,5 millió bázispárból álló, megszakítás nélküli szakasz található – ez az eddig ismert leghosszabb összefüggő DNS-szekvencia.
A cikk leír egy 281 000 bázispárból álló szekvenciát is a 21. kromoszóma rövid karján, amelyet nehéz volt feltérképezni és klónozni, mivel számos erősen ismétlődő szekvenciát tartalmaz (lásd a bal oldali ábrát). Ennek a rövid karnak a hossza egyénenként nagymértékben változik, így ez a szekvencia az első példa arra, hogy a genom egy nagy része drasztikusan bővülhet vagy zsugorodhat.
A 21-es kromoszóma génjeinek részletesebb megismerése nagy segítség lehet az orvostudományi kutatók számára. A 21-es kromoszómán található 14 ismert gén mutációi szerepet játszanak többek között az Alzheimer-kór egyik formájában, az amitrófiás laterálszklerózisban és a progresszív myoclonus epilepsziában. A 21-es kromoszómán olyan gének is találhatók, amelyeket még nem azonosítottak, de amelyekről ismert, hogy öt úgynevezett monogén rendellenességért felelősek, köztük a süketség két formájáért, valamint az Usher- és a Knobloch-szindrómáért.
A 21-es kromoszóma harmadik példánya, azaz a 21-es kromoszóma triszómiája eredményezi a Down-szindrómát, amely 700 születésből legfeljebb egyet érint, és a szellemi visszamaradottság leggyakoribb oka. Valószínűleg azért, mert a 21-es kromoszómának olyan kevés génje van, hogy a 21-es triszómia – sok más kromoszóma rendellenességgel ellentétben – nem vezet halálhoz születés előtt, vagy akár fiatal korban. Ennek ellenére a Down-szindróma több mint 80 fizikai és mentális problémával jár együtt, beleértve a veleszületett szívbetegségeket, bizonyos leukémiák fokozott kockázatát és immunológiai hiányosságokat.
A tanulmány jó hírekkel szolgál a tudósok számára, akik azt remélik, hogy megtalálják a 21-es kromoszóma azon génjeit, amelyek a Down-szindróma változatos szövődményei mögött állnak: az emberi 21-es kromoszóma egyes régiói sok közös vonást mutatnak az egér 10-es, 16-os és 17-es kromoszómájának több régiójával – olyan régiókkal, amelyeket fajonként konzervált szinteniáknak neveznek. Ez a nagyfokú konzerváltság azt jelenti, hogy a tudósok elkezdhetik használni az egértérképeket útmutatásként. A Down-szindróma kezelésének jobb módjai nem biztos, hogy azonnal megjelennek, de ez egy kezdet.