1. Cilvēka genoma
uzbūve

2. Cilvēka genoms
Cilvēka genoms ir kopēja ģenētiskā informācija cilvēka šūnā.
Cilvēka genoms = viss šūnā esošais DNS
Faktiski tas sastāv no diviem genomiem:
sarežģītais nukleārais genoms ar
aptuveni gēniem;
ļoti vienkāršs mitohondriālais genoms
ar 37 gēniem.

3. Nukleārais genoms satur lielāko
daļu nepieciešamās ģenētiskās
informācijas. Pārsvarā satur
polipeptīda sintēzes instrukcijas,
kuras tiks izmantotas
translācijas laikā.
Mitohondriālais genoms kodē
ļoti mazu daļu no proteīniem, kas
būs vajadzīgi mitohondriju
darbībai.
Vairumu no mitohondriāliem polipeptīdiem kodē kodolā esošie gēni un proteīni sintezēti uz citoplazmā esošām ribosomām. Jau uzsintezētie proteīni tiek transportēti uz mitohondrijiem.

4. Mitohondriālais genoms
Mitohondrijiem ir savas ribosomas, bet tikai
neliela daļa polipeptīdu kodējošo gēnu
mitohondriālā genomā producē mRNS, kuras
tiks translētas mitohondriālās ribosomās.

5. Mitohondriālā genoma struktūra
Cilvēka mitohondriālais genoms ir cirkulārs dubultpavediena DNS.
Cilvēka mitohondriālā genoma nukleotīdu secība tika noskaidrota gadā un to var atrast Mitomap mitochondrial genome database (
Genoma garums ir bp un DNS ir divas ķēdes- smagā (H) un vieglā (L).
Mitohondriālais DNS ir dubultpavediens, bet nelielā posmā, tam pat ir trīspavedienu struktūra.
Īss H ķēdes fragments, 7S DNS, tiek atkārtoti sintezēts veidojot trīspavedienus.

6. Mitohondriālā genoma struktūra
Mitohondriālais DNS ir bagāts ar G+C nukleotīdiem- 44%.
Smagā ķēdē ir daudz guanozīni (G).
Vieglā ķēde ir bagāta ar citozīniem (C).

7. Mitohondriālais genoms
 Vienā mitohondrija satur no 2 līdz 10 mtDNS kopijas.
Vienai somatiskai šūnai ir divas hromosomas kopijas un
   000 mtDNS kopijas.
mtDNS kopiju skaits stipri variē dažādu šūnu tipos.
Limfocītos ir aptuveni 1000 mtDNS.
Dažām šūnām, piemēram diferencētam ādas šūnām vispār nav mitohondriju un līdz ar to arī mtDNS.
Dzimumšūnas ir īpašas:
spermas šūnās ir vairāki simtu mtDNS kopiju
olšūnās ir aptuveni kopijas, kas sastāda vairāk nekā 30% no kopēja olšūnas DNS daudzuma.

8. Veidojoties zigotai, spermas šūna
olšūnai nodod savu nukleāro genomu, bet ne
mitohondriālo genomu.
Mitohondriālais genoms ir pārmantots no mātes:
abi sievietes un vīrieši manto savas mitohondrijas
no mātes.
Vīrieši nenodod savas mitohondrijas nākamām
paaudzēm.
Šūnas dalīšanās laikā (mitozē) mtDNS molekulas neregulāri sadalās pa meitšūnām. 

9. Mitohondriālie gēni Cilvēka mitohondriālā genomā ir 37 gēni.
Kopsummā 24 gēni kodē mRNS produktu:
22 mitohondriālās tRNS molekulas
2 mitohondriālās rRNS molekulas:
23S rRNS- mt ribosomas lielās subvienības
sastāvdaļa
16S rRNS- mt ribosomas mazās
subvienības sastāvdaļa
atlikušie 13 gēni kodē polipeptīdus, kuri tiks sintezēti uz mitohondriālām ribosomām:
proteīni, kas ir iesaistīti mitohondriju elpošanas ķēdēs kompleksā;
oksidatīvās fosforilācijas enzīmi, ir iesaistīti ATP sintēzē.

10. Mitohondriālie gēni Kodējošais un nekodējošais DNS
Cilvēka mitohondriālais genoms ir ļoti kompakts
un aptuveni 93% no DNS sekvences ir kodējoša.
Visiem 37 gēniem NAV intronu un tie ir cieši
sapakoti (vidēji 1 gēns uz 0.45 kb).
Dažu gēnu kodējošās sekvences (ATPāzes subvienības) var daļēji pārklāties.
Gēni ir izvietoti bez atstarpēm vai ir atdalīti savā starpā ar 1- 2 nekodējošiem nukleotīdiem.

11. Mitohondriālie gēni Kodējošais un nekodējošais DNS
Vienīgais rajons kurā nav vispār kodējošais DNS ir
displacement (D) loop rajons.
D cilpa ir rajons kurā veidojas trīs-pavedienu DNS struktūra. Tā veidojas DNS H-ķēdes (7S DNA) īsas sekvences dubultsintēzes rezultātā.
D cilpa satur galveno promoteru, kas palaiž abu H un L pavedienu transkripciju. mtDNS transkripcija sākās no D cilpas promotera un turpinās katrā pavedienā pretējos virzienos, veidojot garu multigēno transkriptu.

12. Nukleārais genoms Cilvēka šūnas kodols satur vairāk nekā 99%
no šūnas kopēja DNS daudzuma (izņemot olšūnu).
DNS ir strukturēta garos pavedienos, kuri ir aptīti
apkārt proteīnu kompleksiem- nukleosomām.
Nukleosomas sastāv no proteīniem- histoniem.
Šādi strukturēta DNS veido hromosomas.
Cilvēka šūnā ir 46 hromosomas:
22 pāri ir autosomas
1 pāris dzimumhromosomu, X un Y

13. Hromosomu skaits dažādās sugās ir atšķirīgs,
bet hromosomu skaits katrai sugai ir pastāvīgs.
Skudras 
Myrmecia pilosula 
tēviņš 1 78
1260 38
Paparde Ophioglossumreticulatum

15. Haploīds cilvēka genoms sastāv no aptuveni 3 miljardiem DNS bāzu pāriem, kuri sapakoti 23 hromosomās.
Organisma šūnas parasti ir diploīdas, līdz ar to kopsummā katrā šūnā ir 6 miljardi DNS bāzu pāru.
Katrs bāzu pāris ir aptuveni 0.34 nm garš. Tātad katrā diploīdā šūnā ir 2 m DNS [(0.34 × 10-9) × (6 × 109)].

16. Cilvēka ķermeni veido ap 50 triljoniem šūnu
Cilvēka ķermeni veido ap 50 triljoniem šūnu. Katram cilvēkam visu šūnu DNS garums ir vismaz 100 triljoni metru.
Saules attālums no Zemes ir 150 miljardi metru. Tas nozīmē, ka katram no mums pietiek DNS lai noietu attālumu no Zemes līdz Saulei un atpakaļ vismaz 300 reizes, vai apietu apkārt Zemes ekvatoram 2.5 miljonus reizes!

17. Kodola dalīšanās laikā hromosomas savijas spirālē, kļūst īsas,
resnas un ir saskatāmas
gaismas mikroskopā.
Proteīni- histoni palīdz sapakot hromosomu
DNS tik kompakti, ka tas var ietilpt eikariotu
kodolā (kodola diametrs ir 6 mikrometri).
Histoni ir pozitīvi lādēti proteīni, kuri stipri
pielīp pie negatīvi lādētam DNS molekulām
un veido kompleksus -nukleosomas.
Hromatīns ir no DNS un ar to saistītiem proteīniem veidoti pavedieni.

18. Cilvēka genoma sekvence publicēta 2001. gadā.
International Human Genome Sequence Consortium (IHGSC)
valsts finansējums, brīva pieeja datiem, sākās ātrāk
Celera Genomics
privātais finansējums

19. Gēnu skaits cilvēka genomā
Kopējais gēnu skaits cilvēka genomā varētu būt robežās no līdz
Vidēji vienā hromosomā ir 1400 gēni.
Ir ļoti grūti noteikt precīzu gēnu skaitu genomā.
2001. gadā publicētajā genomā, ap gēnu tika identificēti ar pārliecību.
Vairāki tūkstoši gēnu tika prognozēti izmantojot sekvenču analīzes programmas:
Polipeptīdu kodējošo gēnu prognozēšana ir noderīga, bet ne vienmēr uzticama, jo
klibo īsto eksonu identifikācijas precizitāte.
RNS gēnu prognozēšana ir vāja.

20. Gēnu skaits cilvēka genomā
1998
Gēnu skaits cilvēka genomā
Salīdzinoši zems cilvēka gēnu skaits nāca kā pārsteigums.
Ļoti vienkāršs organisms, 1mm gara nematode,
Caenorhabditis elegans:
sastāv no 959 somatiskām šūnām
genoms sastāda 1/30 daļu no cilvēka genoma
satur polipeptīdu- kodējošos gēnus
satur vairāk nekā 1000 RNS gēnus

21. Genoma sarežģītība Genoma sarežģītība ne vienmēr atspoguļo
bioloģisko sarežģītību:
Drosophila melanogaster ir
ievērojami mazāk gēnu nekā
vienkāršākam nematodes C.elegans
organismam.
Bezmugurkaulnieku (kukaiņi, tārpi) genomos
ir – gēni.
Mugurkaulnieku genomos ir – gēni.
Šis samērā neliels gēnu skaits sarežģītos genomos varētu būt skaidrojams ar
komplicētāku transkripcijas sistēmu;
paaugstinātu alternatīvā splaisinga biežumu.

22. Gēnu blīvums būtiski variē starp hromosomas rajoniem
Cilvēka gēnu sadalījums
Gēnu blīvums būtiski variē starp hromosomas rajoniem

23. Gēnu izmēri
Vienkāršos organismos (baktērijām) gēnu izmērs ir samērā līdzīgs,
un tie parasti ir ļoti īsi.
Cilvēka gēni uzrāda lielu variāciju izmēros un to iekšējā organizācijā.
Parasti pastāv korelācija starp gēnu un tā produkta izmēriem, bet ir arī izņēmumi.
Distrofīns
Apolipoproteīns B
3685 aminoskābju garš
4563 aminoskābju garš
to kodē 45 kb gēns
to kodē 2.4 Mb gēns

24. Gēni variē izmēros un eksonu skaitā

25. Gēni variē izmēros un eksonu skaitā
Tikai nelielam cilvēka gēnu skaitam nav intronu, un tie parasti ir samērā īsi gēni.
Gēni bez introniem:
Interferonu gēni
Histonu gēni
Daži ribonukleāžu gēni
Heat shock proteīnu gēni
G-proteīnus saistošo receptoru gēni
Hormonu receptoru gēni

26. Gēni variē izmēros un eksonu skaitā
Lielākai daļai gēnu ir introni.
Pastāv apgriezta korelācija starp gēnu izmēru un kodējošo DNS daļu.
Intronu garums stipri variē. Lieliem gēniem parasti ir gari introni.
Bieži ekspresētiem gēniem, dabīgas atlases rezultātā izveidojas īsi introni, jo garo intronu transkripcija prasa papildus laiku un enerģiju.
Vidējais eksona izmērs ir mazāks nekā 200 bp.

27. Nukleotīdu sastāvs cilvēka genomā
Vidēji ir 41% GC nukleotīdu, bet šis procents variē starp hromosomām:
38% GC 4. un 13. hromosomās
49% GC 19.hromosomā
Kā arī atšķiras vienas hromosomas ietvaros :
17.hromosomas distālai Mb daļai ir 50% GC, bet
vidus 3.9 Mb daļai ir tikai 38% GC.
Gēnu blīvums korelē ar augstāku GC nukleotīdu saturu

28. Gēnu klāsteri
Gēni, kas kodē vienādus produktus vai radniecīgas sekvences bieži ir sastopami vienā vai
vairākos klasteros. Šie klasteri var būt izkliedēti vairākās hromosomās.
Ir zināms neliels skaits polipeptīdu, kurus kodē divās vai vairākas identiskas gēnu kopijas.
Bieži tie ir gēnu klasteros nesen dublicētie gēni, piemēram alfa-globīna gēni.

29. Histonu gēni Reizēm uz dažādām hromosomām esošie gēni kodē
identiskos polipeptīdus.
Histonu gēni
86 dažādas histonu sekvences
ir izkliedētas 10 klasteros
dažādās hromosomās.
Dažus histonus kodē vairāki gēni,
kas atrodas dažādās hromosomās.

30. Funkcionāli radniecīgi gēni
Daži gēni kodē proteīnus, kuriem nav līdzīgas struktūras, bet kuri veic līdzīgas funkcijas šūnā.
Viena proteīna vairākas subvienības
(α- globīns and β- globīns)
Viena metabolisma vai signāla pārneses ceļa komponenti
(JAK1 un STAT1).
Ligands kopā ar atbilstošo receptoru (insulīns un insulīna receptors).
Imūnsistēmas proteīni.
Šādi gēni parasti nav klasteros un atrodas dažādās hromosomās.

31. Gēni citos gēnos
Daži polipeptīdus kodējošie gēni atrodas citu lielāko gēnu intronos.
I tipa Neirofibromatozes gēns (NF1)
Trīs nelieli iekšējie gēni tiek transkribēti no reversā pavediena:
OGMP- oligodendrocyte myelin glycoprotein,
EV12B and EVI2A – homologues of murine ecotropical viral integration sites.

32. Gēni citos gēnos
Liela daļa no mazām kodola RNS (small nucleolar RNA, snoRNA) gēniem atrodas citu
gēnu ietvaros, bieži gēnos, kas kodē kodola vai ribosomu saistītos proteīnus.
Iespējams tas ir nepieciešams, lai veiktu vienlaicīgu ribosomas proteīnu un
RNS komponentu sintēzi.

33. Cilvēka RNS gēnu organizācija un izplatība
Nekodējošas RNS
Nekodējoša RNS ir funkcionāla RNS molekula, kas tiek transkribēta no DNS, bet netiek
translēta proteīnā.
DNS sekvenci no kuras tiek transkribēta nekodējoša RNS sauc par RNS gēnu.

34. Cilvēka RNS gēnu organizācija un izplatība Nekodējošas RNS
Bieži sastopamas un funkcionāli svarīgas:
Transporta RNS (tRNS)
Ribosomālās RNS (rRNS)
Mazie RNS:
mikroRNS
siRNS- small interfering RNAs
snoRNS – small nucleolar RNAs
snRNS – small nuclear RNAs
scaRNS –small Cajai body-specific RNAs
lncRNS- long non-coding RNAs

35. Cilvēka RNS gēnu organizācija un izplatība Nekodējošas RNS
Precīzs nekodējošo RNS skaits cilvēka genomā nav zināms.
Varētu būt aptuveni 3000 RNS gēni, kas no kopēja gēnu skaita genomā sastādītu 10%.
Mitohondriju genomā lielākā daļa gēnu 65% (24 no 37) kodē nobriedušas mRNS molekulas.

36. Cilvēka RNS gēnu organizācija un izplatība
Ribosomāla RNS (rRNS)
Ribosomu strukturālais komponents.
Pastāv aptuveni cilvēka rRNS gēni.
Pārsvarā veido tandēmu atkārtojumu klāsterus.
Daudz radniecīgu pseudogēnu.

37. Cilvēka RNS gēnu organizācija un izplatība
Transporta RNS (tRNS)
Iesaistīts translācijas procesā.
Aptuveni 497 gēni kodē tRNS molekulas, kuras var sagrupēt atkarībā no antikodona
specifiskuma 49 saimēs.
tRNS gēni genomā var būt izkliedēti vai sagrupēti :
atrodas visās hromosomās izņemot (22. hromosomā un Y)
Vairāk kā puse (280 tRNS gēni) atrodas 6. un 1.hromosomās.
Aptuveni 324 tRNS gēni var būt pseudogēni.

38. Cilvēka RNS gēnu organizācija un izplatība
Small nuclear RNA (snRNA)
Mazās kodola RNS
Piedalās gēnu ekspresijas procesā, iesaistītas pre-mRNS splaisingā.
Daudzas snRNA ir uridīniem bagātas.
Piemērām nosaukums U3 snRNA nozīmē trešā
klasificētā uridīniem bagātā mazā kodola RNS.
snRNS molekulas kode aptuveni 100 gēni.
Lielākā daļa no šiem gēniem (70) kodē snRNS, kas
ir galvenās splaisosomas (aizvāc intronus splaisinga
procesā).
44 gēni kodē U6 snRNS un 16 gēni- U1 snRNS.
Ir daudz radniecīgas nefunkcionālas sekvences (pseudogēni).

39. Small nucleolar RNA (snoRNA) Mazās kodoliņu RNS
Pārsvarā darbojas kodoliņos:
modificē rRNS bāzes noteiktās pozīcijās;
modificē snRNS bāzes.
Dažas snoRNS nav iesaistītas rRNS bāzu modificēšanā,
bet piedalās pre- rRNS procesēšanā.
Kodoliņi ir vieta, kur tiek
sintezētas un savāktas ribosomas
(ribosomu fabrika)
snoRNS tiek sadalīta 2 saimēs:
C/D box snoRNA
H/ACA box snoRNA

40. Small nucleolar RNA (snoRNA) Mazās kodoliņu RNS
C/D box snoRNS veic rRNS nukleotīdu
2'-O-metilēšanu.
C/D box snoRNAs satur divus konservatīvus sekvenču motīvus- no box C (UGAUGA) un D (CUGA), kas izvietoti tuvu 5’ un 3’ galiem.
Dažreiz snoRNS papildus ir divas mazāk konservatīvas sekvences- box C' and D’.

41. Small nucleolar RNA (snoRNA) Mazās kodoliņu RNS
C/D box snoRNA
Blakus box D vai D’ esošie nukleotīdi ir komplementāri
rRNS nukleotīdiem specifiskā vietā.
rRNS nukleotīdam, kas atrodas 5. pozīcijā pirms
box D vai D’ tiek pievienota metilgrupa.
snoRNS veido kompleksu ar proteīniem – snoRNP (ribonukleoproteīnu). snoRNS novirza šo kompleksu uz rRNS modificējamā nukleotīda vietu, bet pašu metilēšanu veic enzīms- metiltransferāze.

42. Small nucleolar RNA (snoRNA) Mazās kodoliņu RNS
H/ACA box snoRNA
Box H/ACA snoRNAs veido sekundāro struktūru, kas sastāv no diviem lieliem savstarpēji savienotiem matadatu domēniem un īsām astēm.
Konservatīvā motīvā ir:
box H (5'ANANNA3’ , kur N ir jebkurš nukleotīds);
box ACA – trīs nukleotīdu attālumā no snoRNS 3’ gala vienmēr atrodas 3 konservatīvi nukleotīdi- ACA.  

43. H/ACA box snoRNA
Box H/ACA snoRNAs ir iesaistītas pre-rRNS
pseidouridinilēšanas procesā, kurā uridīns tiek
izomerizēts un pārvērsts par pseidouridīnu
(visbiežāk sastopamā modificētā bāze).
 Diskerīns ir pseidouridīna kināze, kas katalizē uridīna modificēšanu par pseudouridīnu.

44. Small nucleolar RNA (snoRNA) Mazās kodoliņu RNS
Ribosomas sintēzes laikā, pre-rRNS ir jāiziet cauri vairākām modifikācijām, pārsvarā tās ir nukleotīdu 2'-O-ribozes metilēšana un pseidouridilēšana.
Nukleotīdu 2’-O metilēšana palīdz  
aizsargāt RNS no hidrolītiskās degradācijas,
palielina hidrofobo virsmu mijiedarbībai ar citām molekulām,
stabilizē RNS cilpkātu sekundāro struktūru. 
Nukleotīdu pseidouridinilēšana  
Pseidouridīni dod iespēju izveidot vairāk ūdeņraža saites, kas piedalīsies RNS terciālās struktūras veidošanā.

45. Small nucleolar RNA (snoRNA) Mazās kodoliņu RNS
snoRNS gēni bieži atrodas citu gēnu intronos.
 Lielākā daļa snoRNS gēnu ir vienā kopijā un izkliedēti pa genomu.

46. MikroRNS (miRNS) Samērā jauna nekodējošo RNS klase
miRNS ir bāzu gara RNS
molekula
Tiek izveidoti no 70 nukleotīdu
gara prekursora, kas satur invertētus
atkārtojumus. Tie palīdz RNS prekursoram
izveidot matadatas struktūru.
RNS prekursoru šķeļ ribonukleāze III- Dicer.

47. MikroRNS (miRNS) Cilvēka genomā ir aptuveni 1400 dažādas miRNS
(1-3% no cilvēka genoma), kas regulē 1/3 no
proteīnus kodējošiem gēniem.
miRNS darbojas kā antisens regulātori,
piesaistoties pie komplementāras sekvences
mRNS 3’ UTR.
Bloķē translācijas procesu vai stimulē mRNS
degradāciju.
50% no miRNS atrodas genoma vietās, kas vairāk ir pakļautas mutācijām,
pārkārtošanai ( ar vēža attīstību saistītos rajonos). miRNS var darboties kā vēža supresori.

48. Pseidogēni (“junk DNA”)
Gēniem ir bieži sastopamas defektīvas kopijas- pseidogēni.
Tā ir gēna nefunkcionālā kopija
Neprocesētie pseidogēni
Gēna DNS sekvences
nefunkcionālā kopija.
Satur funkcionālā gēna eksonus,
intronus un promotera rajonu, bet
netiek translēts, jo nav piemērotie
stop kodoni
(piem. α-globīna un β-globīna
gēna klasteros).
Pseidogēnus atzīmē kā ψ, Grieķu burts psi

49. Pseidogēni Procesētie pseidogēni (70% no visiem pseudogēniem)
Gēna eksonu sekvenču nefunkcionālās kopijas.
Vienā galā satur poli(A) asti
nav intronu
nav 5’ promotera rajonu
reversās transkriptāzes traskribē mRNS
komplementārā kDNS,
kas tālāk var integrēties hromosomālā DNS.

50. Pseidogēni
Procesētie pseidogēni parasti netiek ekspresēti, bet ir daži izņēmumi.
Ja nejauši kDNS tiek integrēta hromosomālās DNS vietā, kur blakus ir promoters, tad
tiek palaista procesētā pseidogēna ekspresija.
Abiem pseidogēnu veidiem ir raksturīgi ieviestie stop kodoni, nolasīšanas rāmja
nobīdes, kas padara šos gēnus nefunkcionālus.
20-30% no visām genomiskām sekvencēm varētu būt pseidogēni.
Šobrīd mēs uzskatam, ka pseidogēniem nav nekādas funkcijas šūnās,
bet tas var mainīties!

51. Pseidogēnu iespējamās funkcijas
Agrāk uzskatīja, ka pseidogēniem nav nekādas funkcijas šūnās,
bet tagad šīs domas sāk mainīties!
Daži pseidogēni var regulēt sava oriģinālā gēna ekspresiju.
Daži var tikt transkribēti RNS molekulā. Šie pseidogēnu transkripti var veidot mazās
siRNS (small interfering RNA ) vai samazināt miRNS koncentrāciju šūnā.
Pseidogēni var regulēt tumora supresorus un onkogēnus.
Tie var konkurēt ar molekulām, kas regulē mRNS stabilitāti.

52. Nekodējošā DNS tandēmu atkārtojumi
Nekodējošas DNS sekvences bieži sastopamas kā tandēmu atkārtojumu klasteri.
Šie tandēmu atkārtojumi var sastāvēt no īsākām sekvencēm ( nukleotīdi),
vai garākām (vairāki simti nukleotīdi).
Atkarībā no klastera izmēra tos var sagrupēt 3 saimēs:
satelītu DNS
minisatelītu DNS
mikrosatelītu DNS

53. Satelītu DNA
Alfa satelīti
Minisatelīti
Mikrosatelīti

54. Alfa satelīti
Alfa satelīti sastāv no tandēmu 171-bp atkārtojumiem un veido centromēras
heterohromatīna lielāko daļu.
Alfa satelīti atrodas visās hromosomās,
un to sekvences bieži satur piesaistes
vietu centromēras proteīnam, CENP-B.
Alfa satelīti spēlē svarīgu lomu
centromēras funkcijā.

55. Minisatelītu DNS
Minisatelīti var atrasties tandēmos klasteros, bet tomēr to lielākā daļa ir izkaisīta genomā.
Cilvēka genomā var atrasties vairāk nekā 1000 dažādās vietās.
Minisatelītus arī sauc par variablā skaita tandēmu atkārtojumiem
(Variable Number Tandem Repeats- VNTRs). Atkārtojumu sekvences ir bp gari.
Hipervariablo minisatelītu DNS saimē atkārtojumi var variēt izmēros, bet tiem raksturīga
kopēja sekvence, GGGCAGGAXG (X= jebkurš nukleotīds). Pārsvarā atrodas tuvu telomēru
rajonam.
Šie minisatelīti cilvēka šūnās ir ”hotspot” homologai rekombinācijai.
Telomēru minisatelītu DNS saimē atkārtojumi atrodas hromosomu pašos galos.
Telomēru DNS ir 3-20kb 6 nukleotīdu (TTAGGG) tandēmu atkārtojumi.
Nodrošina hromosomas lineārās DNS galu replikāciju.

56. Mikrosatelītu DNS TGCTCAGTCAGTCAGTCAGGC TGCTCAGTCAG--------GC
Mikrosatelīti pārsvarā atrodas tandēmu atkārtojumos.
Mikrosatelītus, parasti sauc par īsiem tandēmu atkārtojumiem
(Short Tandem Repeats -STRs). They consist of tracts of repeats of 1-7 bp.
Tiem ir īsas 1-7 bp atkārtojumu sekvences, kas ir izkaisīti pa genomu, un sastāda kādus
2% no isa genoma).
Visbiežāk sastopamie ir dinukleotīdu atkārtojumu klasteri (0.5% no genoma):
CA/TG ļoti bieži– 1 uz 36 kb;
AT/TA- 1 uz 50 kb;
AG/TC- 1 uz 125 kb;
CG/GC atkārtojumi ir ļoti reti – 1 uz 10Mb.
TGCTCAGTCAGTCAGTCAGGC
TGCTCAGTCAG GC
Pārsvarā ir gēnu intronos, retāk eksonos, kur tie ir mutāciju ”hotspoti”.

57. Minisatelīti un mikrosatelīti kā
DNS marķieri
STR un VNTR sekvenču analīzi izmanto daudzās ģenētiskās metodēs.
Daži no atkārtojumiem ir hipervariabli, tas nozīmē, ka šo atkārtojumu kopiju skaits
daudziem cilvēkiem būs atšķirīgs. Tādēļ populācijā pastāv daudzas alēles.
Diviem indivīdiem būs lielākas ģenētiskās atšķirības atkārtojamās STRs un VNTRs sekvencēs
nekā parastās sekvencēs (replikācijas kļūdu dēļ).

58. Minisatelīti un mikrosatelīti kā
DNS marķieri
Minisatelītus arī izmanto DNS fingerprintēšanā, kur viena DNS zonde, kas satur
komplementāru atkārtojumam sekvenci, vienlaicīgi hibrīdizejās (piesaistās)
uz visām hromosomām minisatelītu DNS lokusos, izveidojot unikālo hibridizācijas profilu.
DNS fingerprintēšanu bieži izmanto paternitātes analīzei un noziedznieka noskaidrošanai.

59. Paternitātes noskaidrošana
VNTR aina ir ļoti specifiska katram cilvēkam. Bērnam vienmēr sakritīs viena josla ar bioloģisko māti un viena ar bioloģisko tēvu.
Indivīda VNTR nekad nebūs josla, kas nav viņa vecākiem.

60. Noziedznieka noskaidrošana

61. Interspersed repetitive noncoding DNA
Almost all of the interspersed repetitive noncoding DNA is derived from
transposable elements – transposons.
Transposons are mobile DNA sequences which can migrate to different
regions of the genome. Close to 45% of the genome can be transposons.
Transposons can be organized into 2 groups according to the method of transposition:
retrotransposones and
DNA transposons

62. Transpozoni
Ir DNS sekvences, kas spēj pārvietoties DNS ietvaros, vai starp hromosomām.
Ir saistītas ar mutāciju ieviešanu un hromosomu pārkārtošanu.

63. DNS transpozīcijas veidi
Konservatīvā transpozīcija
transpozons tiek izšķelts vienā DNS rajonā un ievietots citā.
Replikatīvā transpozīcija
DNS sekvence tiek replicēta un jaunā kopija pārvietojas uz citu vietu genomā,
atstājot kopiju arī sākotnējā vietā.
Retro transpozīcija
uz RNS matricas tiek sintezēta komplementārā DNS (kDNS) ar reversās
transkriptāzes palīdzību un pēc sintēzes tiek ievietota jaunā vietā.
DNS sekvence tiek replicēta un jaunā kopija pārvietojas uz citu vietu genomā,
atstājot kopiju arī sākotnējā vietā.

64. Retrotranspozoni
No RNS transkripta ar reversās transkriptāzes palīdzību tiek uzsintezēta komplementārās
kDNS kopija.
kDNS kopija var migrēt un ievietoties kaut kur citur genomā.
Zīdītājiem pastāv 3 transpozonu klases:
LINEs- long interspersed nuclear elements;
SINEs- short interspersed nuclear elements;
retrovirus-like elements containig long terminal repeats.

65. LINEs- long interspersed nuclear elements
~0.8 kb, ~20% no cilvēka DNS (~ copies)
3 saimes: LINE1-3
atrodas pārsvarā AT-bagātās eihromatīna joslās
LINE1 element
Kodē 2 proteīnus:
RNS- piesaistes proteīnu;
proteīnu ar endonukleāzes un
reversās transkriptāzes aktivitāti.
Genomā ir aptuveni 6000 pilna garuma LINE1 sekvences,
spēj veikt transpozīciju, un dažreiz izraisa slimības,
ievietojot sekvenci konservatīvā sekvencē.

66. SINEs- short interspersed nuclear elements
SINEs retrotransposones are the second most abundant class of transposable elements in the human genome.
Contains several families:
Alu, ~0.3 kb, ~10,7% of human DNA (1,200, 000 copies)
MIR (mammalian-wide interspersed repeat), ~0.13 kb, 3% of human DNA (500,000 copies).
SINEs are about bp long and do not encode proteins and are not autonomous.

67. SINEs- short interspersed nuclear elements
SINEs and LINEs share sequences at their 3’ end and SINEs have been shown to
be mobilized by neighboring LANE.
The reverse transcriptase required for SINE transposition is provided by a LINEs elements.
SINEs repeats are not just genomic parasites , but are making a useful contribution to cells.
SINEs are transcribed under conditions of stress, and the resulting RNAs bind a specific protein kinase (PKR) and block its ability to inhibit protein translocation.
SINE RNAs can promote protein translation under stress.

68. Retrovirus-like elements containig long terminal repeats
LTR transposons include autonomous and nonautonomous retrovirus-like elements
which are flanked by long terminal repeats (LTR) containing transcriptional
regulatory elements.
The autonomous members are known as endogenous retroviral sequences (ERVs).
They contain gag and pol genes, which encode a protease, reverse transcriptase,
RNAse H and integrase.
The nonautonomous retroviral elements lack the pol gene and often gag gene.
They are used by viruses to insert their genetic material into the host genomes.

69. DNA transposons
DNA transposons have terminal inverted repeats (ITR) and
encode a transposase which regulates transposition.
They account for close to 3% of the human genome.
All the resident human DNA transposon sequences are no longer active
and so are transposon fossils.

70. Atkārtojumu izvietojums hromosomā

71. Cilvēka genoma organizācija
HUMAN GENOME
Nuclear genome
3,200 Mb
25,000 genes
Mitochondrial genome
16.5 kb
37 genes
Genes and gene-
related sequences
Extragenic
DNA
Two rRNA
genes
22 tRNA
genes
13 polypeptide-
encoding genes
Unique or moderately repetitive
Unique or
low copy
number
Moderate to
highly
repetitive
Coding
DNA
Noncoding
DNA
Pseudogenes
Gene
fragments
Introns,
untranslated
sequences, etc.
Tandemly
repeated
Interspersed
repeats

72. Cilvēka genoma struktūra jeb nukleotīdu secība ir noskaidrota, bet genomā iekodētā informācijas apzināšana ir vēl procesā.
Kā teicis DNS struktūras noteikšanas metodes autors un divkārtējais Nobela prēmijas laureāts zinātnē Freds Sangers – cilvēka genoms ir kā grāmata, kas uzrakstīta nezināmā valodā, un mūsu pirmais uzdevums ir iemācīties to. 
Fred Sanger: “It is like a book in a foreign language that you don’t understand. That’s the first job, working the language out.“
Prof. Elmārs Grēns: “ Manuprāt mēs vēl ilgi mācīsimies lasīt šo dzīvības grāmatu un pat tad, kad mums šķitīs visu saprotam, vienmēr atradīsim tajā ko jaunu. Gluži kā svētajos rakstos ... “