Genomowa kropka nad i.pdf

GENETYKA_ HUMANOGENOMIKA

Genomowa kropka nad i

Zdemaskowany, ale czy do koÄca?

ko wiek pary i elektrycznoæci, XX

Ð atomu i informatyki, zaæ XXI

ma szanse sta si« czasem genety-

ki. Rozszyfrowanie ludzkiego genomu i

genomw niektrych, mniej waýnych z

naszego egocentrycznego punktu widze-

nia organizmw daje ludzkoæci ogrom-

ne, wr«cz nieogarnione moýliwoæci. Tak

w kaýdym razie twierdz genetycy. Craig

Venter, szef firmy Celera Genomics, kt-

ra pierwsza dokona¸a pe¸nego zsekwen-

cjonowania ludzkiego genomu, jest w tej

chwili jednym z najs¸awniejszych ludzi

na æwiecie. Niewiele ust«puje mu pod tym

wzgl«dem Francis Collins kierujcy mi«-

dzynarodowym Projektem Poznania

Ludzkiego Genomu.

Przyczyni¸y si« do tego przede

wszystkim media, triumfalnie obwiesz-

czajce nastanie nowej ery w biologii

i medycynie po kolejnych oæwiadcze-

niach genetykw, ýe wiedz juý, jak

zbudowany jest ludzki genom. W takie

prze¸omowe wydarzenia naukowo-me-

dialne obfitowa¸ szczeglnie miniony

rok. Po raz pierwszy fanfary zagrzmia-

¸y w kwietniu 2000 roku, gdy Venter

oznajmi¸, ýe prowadzona przez niego

firma rozszyfrowa¸a juý ludzki genom,

co okaza¸o si« jednak falstartem. W

czerwcu juý oba zespo¸y poda¸y do pu-

blicznej wiadomoæci, ýe znaj znakomi-

t wi«kszoæ genomowych sekwencji Ð

naukowcy z Celera Genomics twierdzi-

li, ýe rozszyfrowali 99%, a specjaliæci

z PPLG, ýe 85% [patrz: WIADOMOåCI

I OPINIE ãOds¸ona pierwszaÓ; åwiat Na-

uki , sierpieÄ 2000]. Zadeklarowali tak-

ýe wol« wsp¸pracy. I wreszcie w lutym

br. jedni i drudzy udowodnili, ýe nie

by¸y to czcze przechwa¸ki: wyniki ich

wieloletnich prac badawczych opubli-

kowa¸y dwa najbardziej prestiýowe cza-

sopisma naukowe æwiata Ð brytyjskie

Nature i amerykaÄskie Science .

Dlaczego osobno, cho mia¸o by ra-

zem? Po prostu by¸y to obietnice dawa-

ne na uýytek opinii publicznej, zaniepo-

kojonej ostr rywalizacj mi«dzy obu

zespo¸ami. Jej duch jednak zwyci«ýy¸

i std taki niezwyk¸y, prawie niespoty-

kany w dziejach nauki rezultat Ð og¸o-

szenie wynikw dotyczcych dok¸adnie

tego samego zagadnienia w tym samym

czasie w dwch rýnych czasopismach.

Po raz pierwszy teý chyba informacje

uzyskane przez specjalistw z Celera

Genomics, a stanowice integraln cz«æ

publikacji, nie zosta¸y w pe¸ni udost«p-

nione og¸owi zainteresowanych: z ogl-

nodost«pnej bazy danych moýna bez

przeszkd æciga informacje dotycz-

ce nie wi«cej niý 1 mln nukleotydw

tygodniowo. Powyýej tej iloæci trzeba

uzyskiwa zgod« Celera Genomics, kt-

ra udzieli jej tylko pod warunkiem, ýe

informacje te nie zostan wykorzystane

w celach komercyjnych. W przeciwnym

razie ch«tni musz zawiera z firm spe-

cjaln umow« Ð jak ¸atwo si« domyæli

Ð nie za darmo.

Niezaleýnie od okolicznoæci ich po-

wstania publikacje te wzbudzi¸y nie tyl-

ko kolejn fal« zainteresowania efekta-

mi prac badaczy ludzkiego genomu, ale

takýe powszechny entuzjazm.

Skd ta euforia? Wed¸ug mnie zafa-

scynowanie osigni«ciami genetykw

bierze si« nie tylko ze æwiadomoæci, ýe

otwieraj si« przed ludzkoæci nieznane

przedtem teoretyczne i praktyczne moý-

liwoæci twrczego dzia¸ania w kaýdej

w¸aæciwie dziedzinie biologii i medycy-

ny. Kaýdy z nas chcia¸by wiedzie, dzi«-

ki jakim si¸om powsta¸ i jaki jest prze-

pis na ýycie jego i wszystkich innych

organizmw. Venter i Collins jawi si«

nam niczym demiurgowie, zdolni do

rozwik¸ania tajemnicy stworzenia. Ven-

ter zreszt ma na to wielk ochot«: jego

projekt zbudowania sztucznej komrki

czeka w¸aænie na zatwierdzenie przez

Komisj« Bioetyki Kongresu USA.

Fascynacja ludzkim genomem jest wi«c

jak najbardziej zrozumia¸a i przys¸ania

niejako inne osigni«cia genetykw na

tym polu, a mianowicie rozszyfrowanie

genomw kilkuset wirusw i wiroidw,

plazmidw, organelli, bakterii (m.in. pa-

¸eczki okr«ýnicy i Helicobacter pylori ), droý-

dýy, rzodkiewnika, ryýu, nicienia Caenor-

habditis elegans oraz muszki owocowej (na

ukoÄczeniu jest teý sekwencjonowanie

genomu myszy). A przecieý s one rw-

nieý niezwykle waýne, gdyý umoýliwia-

j poznanie mechanizmw funkcjonowa-

nia genw mniej z¸oýonych, a zatem ¸at-

wiejszych do badania organizmw. Ze-

brane informacje pos¸uý nie tylko do

rozwoju biotechnologii, ale takýe do lep-

szego poznania zasad dzia¸ania genomu

cz¸owieka. Badania porwnawcze dadz

takýe wgld w zawi¸e æcieýki ewolucji,

A JEDNAK OSOBNO Ð C. Venter

i F. Collins na konferencji prasowej

w Bia¸ym Domu 26 czerwca ub.r.

pomog w ustaleniu rzeczywistych po-

krewieÄstw mi«dzy poszczeglnymi gru-

pami organizmw i co moýe najistotniej-

sze, wykryciu genw o podstawowym

znaczeniu w ich funkcjonowaniu. Geny

wsplne dla bakterii, rzodkiewnika, mu-

szki i cz¸owieka s niewtpliwie najwaý-

niejszymi do podtrzymania ýycia (tzw.

genami podstawowych funkcji ýycio-

wych) i nimi trzeba si« b«dzie zaj szcze-

glnie starannie.

Wrmy jednak do genomu cz¸owie-

ka. Co przy obecnym stanie wiedzy o

nim jest najistotniejsze? Jakie wnioski

z rozszyfrowania go wydaj si« genety-

kom szczeglnie waýne, a jakie najbar-

dziej zaskakujce?

W tej chwili jest to najwi«kszy dok¸ad-

nie zbadany tak duýy genom. Wykorzy-

stano do tego celu materia¸ dziedziczny

pochodzcy od kilku osb rýnej p¸ci

i w rýnym wieku, naleýcych do czte-

rech odmiennych grup etnicznych. Wy-

konanie tej pracy dwiema odr«bnymi me-

todami umoýliwia takýe porwnania

i uæciælenia, ktrych inaczej nie da¸oby si«

zapewne uzyska. Wyniki obu konkuru-

jcych zespo¸w w pewnej mierze rw-

nieý si« uzupe¸niaj: dane Celera Geno-

mics zawieraj wi«cej informacji o genach

kodujcych bia¸ka, natomiast dane PPLG

mwi wi«cej o organizacji sekwencji

w ramach chromosomw, na przyk¸ad

sekwencjach powtarzalnych, telomerach,

centromerach itp. Ð podkreæla prof. An-

drzej Jerzmanowski z Wydzia¸u Biologii

Uniwersytetu Warszawskiego i Instytu-

tu Biochemii i Biofizyki PAN.

W tej pokanej beczce miodu znala-

z¸a si« jednak ¸yýka dziegciu. Otý od

dawna panowa¸o przekonanie, ýe ma-

my oko¸o 100 tys., a by moýe nawet

140 tys. genw. Pierwsze wskazwki co

do tego, ýe moýe by ich mniej, da¸o pe¸-

ne rozszyfrowanie niektrych chromo-

8å WIAT N AUKI KwiecieÄ 2001

S tulecie XIX przesz¸o do historii ja-

somw, zw¸aszcza chromosomu 21

[patrz: W SKRîCIE ãChromosom 21Ó;

åwiat Nauki , sierpieÄ 2000]. Wciý jed-

nak wierzono, ýe mamy ich co najmniej

2Ð3 razy wi«cej niý inne organizmy.

Tymczasem okaza¸o si«, ýe ludzki ge-

nom sk¸ada si« z zaledwie 30 tys. (sza-

cunek naukowcw z PPLG) lub 40 tys.

genw (ocena specjalistw z Celera Ge-

nomics), a æciælej Ð genw kodujcych

bia¸ka, a wi«c dwu-, trzykrotnie mniej-

szej ich liczby, niý pierwotnie sdzono.

Kolejny raz okaza¸o si« zatem, ýe nie je-

steæmy aý tak nadzwyczajni, jak byæmy

tego chcieli. Prawie niewidoczny go¸ym

okiem nicieÄ ma ich bowiem tylko o jed-

n trzeci lub najwyýej o po¸ow« mniej

(20 tys.). Nawet od niepozornej roælinki

Ð rzodkiewnika Ð dzieli nas zaledwie

kilka tysi«cy genw. Nasza odmiennoæ

i domniemana wyýszoæ nad innymi

istotami nie polega wi«c na prostej prze-

wadze w liczbie genw, lecz musi by

wynikiem dzia¸ania innych czynnikw.

Zdaniem badaczy z PPLG nasze geny

s bardziej z¸oýone od genw bezkr«gow-

cw, umoýliwiaj na przyk¸ad dokony-

wanie wielu rýnych modyfikacji juý

zsyntetyzowanych bia¸ek, mog wi«c

przyczynia si« do wytworzenia znacz-

nie wi«kszej ich liczby (by moýe aý

250 tys.). Dzi«ki temu ca¸y ich zestaw w

cz¸owieku Ð czyli proteom Ð jest duýo bar-

dziej z¸oýony niý proteomy innych zbada-

nych dotychczas organizmw. ãA wi«c

waýna jest nie tyle liczba genw, ile ich

zdolnoæ do modyfikowania zsyntetyzo-

wanych juý bia¸ek, a takýe zdolnoæ tych

ostatnich do wsp¸dzia¸ania ze sob i

wytwarzania sieci wzajemnych zaleýno-

æci Ð twierdzi prof. Jerzmanowski. Ð Nie-

zwykle istotna jest takýe ich zdolnoæ re-

agowania, dzi«ki tzw. obszarom regula-

torowym, na sygna¸y. Pod wzgl«dem z¸o-

ýonoæci obszarw regulatorowych genw

przewyýszamy bezkr«gowce dziesi«cio-

krotnie Ð nasze geny mog by zatem re-

gulowane w sposb znacznie bardziej

czu¸y i precyzyjny.Ó ãNiektre geny cz¸o-

wieka mog si« tak rýni od genw in-

nych ssakw, ýe skierowa¸y nas na drog«

rozwoju mzgu Ð uwaýa prof. Ewa Bart-

nik z Instytutu Botaniki Uniwersytetu

Warszawskiego. Ð Rzeczywiæcie moýe-

my mie mniej wi«cej tyle samo genw,

co mysz, ale te geny nie s takie same.Ó

Potwierdzi¸y si« dotychczasowe przy-

puszczenia, ýe geny nie s w chromoso-

mach rozmieszczone losowo, lecz two-

rz wyrane skupiska, oddzielone od

siebie d¸ugimi fragmentami repetytyw-

nego, niekodujcego DNA. Zapewne za-

rwno iloæ tych sekwencji, jak i rozk¸ad

genw nie s przypadkowe, jednak nie

wiadomo jeszcze do czego s¸uý. By mo-

ýe pe¸ni jakieæ funkcje w procesach re-

CRAIG VENTER przy ok¸adce numeru

Science , w ktrym opublikowano

wyniki zespo¸u Celera Genomics.

mniane geny podstawowych funkcji ýy-

ciowych, gdyý nie stwierdzono ich w po-

znanych dotd genomach innych organi-

zmw wielokomrkowych, oprcz kr«-

gowcw. Uzyskaliæmy je najwyraniej

niezaleýnie i stosunkowo niedawno Ð

oczywiæcie, w ewolucyjnej skali czasu.

Prawdopodobnie musieliæmy przej je

bezpoærednio od goszczcych niegdyæ

w cia¸ach naszych przodkw bakterii na

drodze tzw. poziomego transferu genw,

co jeszcze przed paroma laty wydawa¸o

si« biologom zupe¸nie nierealne, w kaý-

dym razie jeæli chodzi o relacje mikror-

ganizmÐkr«gowiec [patrz: W. Ford Do-

olittle ãFilogeneza na rozstajachÓ; åwiat

Nauki , maj 2000]. Do czego te geny s¸uý

Ð nie wiadomo. Moýe chroni nasze ko-

mrki przed stresem?

Fascynacja genetykw (i nie tylko ich)

uzyskan wiedz o ludzkim genomie jest

wi«c w pe¸ni zrozumia¸a. Istnieje oczy-

wiæcie takýe druga, praktyczna strona za-

gadnienia. To æwiadomoæ olbrzymich

zyskw, ktre potencjalnie daje rozwj

opartej na wiedzy o ludzkim genomie

biotechnologii i farmakogenomiki. Trud-

no wprawdzie dok¸adnie okreæli, kiedy

b«dzie moýna przystpi do strzyýenia

owego z¸otego runa (zapewne nie wcze-

æniej niý za kilka lat), niemniej pr«dzej

czy pniej musi do tego dojæ. To tylko

kwestia czasu i pieni«dzy, jakie inwesto-

rzy b«d sk¸onni na te przedsi«wzi«cia

wyasygnowa. Std teý bierze si« p«d do

patentowania wszystkiego, co moýe si«

w przysz¸oæci okaza punktem wyjæcia

do zyskownych odkry, wynalazkw

i zastosowaÄ [patrz: Raport specjalny ãJak

zarobi na ludzkim genomieÓ; åwiat Na-

uki , padziernik 2000].

Co dalej? Pod tym wzgl«dem w¸aæci-

wie nic si« od czerwca nie zmieni¸o. Ko-

nieczne b«dzie przede wszystkim uzu-

pe¸nienie luk w naszej wiedzy o ludz-

kim DNA; do rozszyfrowania pozosta¸o

jeszcze oko¸o 5% jego sekwencji. Ponad-

to z samego poznania budowy genomu

i ustalenia kolejnoæci tworzcych go se-

kwencji nukleotydw niewiele jeszcze

wynika. Abyæmy w pe¸ni mogli wyko-

rzysta te informacje, niezb«dny b«dzie

szybki rozwj nowych dziedzin wiedzy,

wywodzcych si« z badaÄ nad genoma-

mi, szczeglnie zaæ transkryptomiki Ð na-

uki o przenoszeniu informacji zawartej

w DNA na RNA, oraz proteomiki, czyli

nauki o kodowanych przez geny bia¸-

kach. Dopiero poznanie tych mechani-

zmw i zaleýnoæci pozwoli na pe¸ne zro-

zumienie praw rzdzcych naszymi

organizmami i umoýliwi zastosowanie

ich w praktyce. Jak zaæ z tej wiedzy sko-

rzystamy Ð dla dobra ludzkoæci czy teý

wr«cz przeciwnie Ð pokaýe przysz¸oæ.

Henryk Garbarczyk

gulacji genetycznej, ale to trzeba zbada.

Ponadto w niektrych chromosomach

(zw¸aszcza 17 i 19) jest znacznie wi«cej

genw niý w innych; szczeglnie zaæ

ubogie s w nie chromosomy 4, 13, 18 i 21

oraz oba chromosomy p¸ciowe, przede

wszystkim Y. Nie znaczy to jednak, ýe

jest on do niczego Ð wr«cz przeciwnie,

zawiera niezwykle waýne geny, warun-

kujce m«sk p¸odnoæ [patrz: ãDlacze-

go Y jest taki dziwnyÓ, strona 42]. Wy-

glda rwnieý na to, ýe ewolucja Homo

sapiens jest g¸wnie dzie¸em p¸ci brzyd-

kiej, poniewaý w czasie powstawania

m«skich komrek rozrodczych zachodzi

dwukrotnie wi«cej mutacji niý podczas

wytwarzania ýeÄskich.

Uzyskano takýe jednoznaczne potwier-

dzenie tego, w co wszyscy rozsdni lu-

dzie (zw¸aszcza Ð jak podkreæla prof. Jerz-

manowski Ð genetycy) nigdy nie wtpili,

a mianowicie, ýe rýnice pomi«dzy oso-

bami odmiennych p¸ci i ras s niezwykle

ma¸e, nie przekraczajce jednej setnej pro-

centa. Teraz zyskano na to jednoznacz-

ny dowd, wytrcajcy rasistom broÄ

z r«ki. Oczywiæcie, rasy rýni si« Ð ina-

czej przecieý nie by¸oby ich Ð ale ãrýni-

ce w kolorze skry nie przek¸adaj si« na

inteligencj«, pami« i zdolnoæci umys¸o-

we, bo cechy te nijak od siebie nie zale-

ýÓ Ð mwi prof. Jerzmanowski. Rýni

si« od siebie takýe poszczeglni ludzie

i niekiedy cz¸onkowie jednej, homogen-

nej, zdawa¸oby si«, spo¸ecznoæci maj bar-

dziej odmienny materia¸ genetyczny niý

mieszkaÄcy dwch przeciwnych kraÄ-

cw æwiata. Dzieje si« tak za spraw tzw.

polimorfizmw sekwencji nukleotydo-

wych, czyli indywidualnych odchyleÄ

w rozmieszczeniu tworzcych DNA nu-

kleotydw, co przesdza o osobniczym

zrýnicowaniu wielu istotnych cech.

Niezwykle frapujce jest rwnieý

stwierdzenie, ýe mamy ponad 200 ge-

nw... bakteryjnych! I nie s to wspo-

å WIAT N AUKI KwiecieÄ 2001 9

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: