Kontaktinformation

Skriven av Rikard Erlandsson

Kategori: DNA

Publicerad 27 januari 2021

Träffar: 780

När vi pratar om flera anlag som kan variera längs en kromosom (exempelvis SNP) talar vi om haplotyper. Kromosomerna genomgår under meiosen (reduktionsdelningen som ger könsceller) överkorsningar som blandar föräldrarnas kromosomer. Vilket innebär att du inte ärver din farmors kromosomer intakta. Nej, på vägen genom din far blandades de med din farfars. Resultat blir att det genetiska materialet som överförs mellan generationerna blandas om rätt ordentligt. De anlag som ärvs tillsammans tillhör samma haplotyp och sägs vara kopplade.

Haplotyper och kopplade gener (eller genetiska markörer) är begrepp som används när man diskuterar populaioner eller flera individer. När vi studerar en del av en kromosom tittar vi på en haplotyp. Människor har alltså två haplotyper för varje kromosomområde. En som ärvts från vardera föräldern. 

Y-kromsomen

På Y-kromosomen finns långa områden där ingen överkorsning förekommer. Det innebär att de mutationer som sker i könscellinjen ärvs av sönerna. Y kromosomen har ett nedärvningsmönster som skiljer sig från andra kromosomer. Alla anlag eller markörer på del av Y-kromosomen där inga överkorsningar förekommer är absolut kopplade och utgör en haplotyp. När mutationer eller förändringar sker ärvs de vidare och vi talar om en ny haplotyp, den bildas genom att förändringar ansamlas.

Det här kan användas för att studera hur Y-kromosomen ärvts genom generationerna från far till son.

Mitokondriekromosomen

Det finns ytterligare genetiskt material som ärvs som en enhet och inte blandas genom generationerna, nämligen mitokondriernas DNA (mtDNA). mtDNAt är 16000 bp och även här ansamlas mutationer som ärvs vidare av alla barn. Det innebär att man kan använda mitokondriehaplotyperna för att följa hur de ärvts från mor till dotter genom generationerna. 

Så om man vill ta reda på vilka anfäder och anmödrar man har kan en man låta undersöka sin Y-kromosom och sitt mtDNA. En kvinna kan göra samma sak om hon använder sin fars Y-kromosom och sitt mtDNA. Nu ska man inte dra alltför stora växlar på detta. Genetiken säger fortfarande väldigt lite om vem vi är. Dessutom innehåller det genetiska material som går att följa tillbaka genom årtusendena väldigt få gener. 

Autosomerna

De flesta av våra anlag ligger på autosomerna som vid varje generation genomgår överkorsning som medför att haplotyperna blir kortare och kortare för varje generation. Men för att följa hur anlag ärvts över en kortare period på kanske bara några tusen år kan de antagligen användas, åtminstone till en del. Eftersom överkorsningarna sker slumpvis kommer haplotyperna (de regioner som ärvs tillsammans) att bli kortare och kortare för varje generation.

Kontaktinformation

Skriven av Rikard Erlandsson

Kategori: DNA

Publicerad 27 januari 2021

Träffar: 885

När vi pratar om gener brukar vi normalt mena områden på kromosomerna som kodar för proteiner. Generna är vad som gör oss till människor och alla människor har en full uppsättning gener. I alla gener förekommer variation. Vi som bor Europa eller ännu hellre i norra Europa brukar kunna dricka färsk mjölk upp i hög ålder utan problem. Det beror inte på att vi har en ny gen utan på att vi har en speciell version av genen laktas som gör att den är aktiv upp i vuxen ålder. Den här varianten är ovanligare i andra populationer (se exempelvis Travis et al: Genetic variation in the lactase gene, dairy product intake and risk for prostate cancer in the European prospective investigation into cancer and nutrition. Int J Cancer. (2013) 132: 1901-10).

En gens olika varianter kallas alleler. Om man säger att man ärver en gen med ökad risk för exempelvis bröstcancer menar man att man ärver en allel av en gen som medför ökad risk för bröstcancer. För alla gener på autosomerna ärver vi en allel från vardera föräldern. För män gäller att de för generna på könskromosomerna bara får en allel. För generna på Y-kromosomen får de en allel från pappan och för generna på X-kromosomen ärver de en allel från modern. Döttrar däremot ärver varsin allel från båda föräldrarna för alla gener, även de på X-kromosomen. Men de saknar Y-kromorom.

Förr i tiden trodde man att ögonfärg ärvdes som enkla anlag och om båda föräldrarna var blåögda måste barnet också bli blåögt. Nu vet vi att det är mer komplicerat än så och flera gener är inblandade. Trots det kan man utifrån DNA med hyfsad framgång gissa ögonfärgen. Men för att att få en viss säkerhet rekommenderas flera markörer från flera kromosomer (Walsh et al. 2011) använde tillsammans sex markörer från kromosomerna 5, 6, 7, 11, 14 och 15. Men de kunde förutsäga blå eller brunögdhet med över 90% säkerhet i en europeisk population).

Kontaktinformation

Skriven av Rikard Erlandsson

Kategori: DNA

Publicerad 27 januari 2021

Träffar: 842

Varje levande varelse består av celler. Cellen är livets minsta enhet. I en människocell finns en cellkärna som styr cellens liv och mitokondrier som producerar energi. I cellen finns även ett antal andra organeller som behövs för livet, exempelvis golgiapparaten som ser till att proteiner som tillverkas i endoplasmatiska nätverket hamnar där de ska. Eller lysosomer som har till uppgift att bryta ner och återanvända makromolekyler såsom socker och proteiner.

Den eukaryota cellen [Bild: Maret Kjellberg]

Men här ska vi koncentrera oss på arvsanlagen.  Människans arvsmassa består av dexoyribonukleinsyra (DNA) och är fördelad på 46 kromosomer i cellkärnan. Men även mitokondrierna har en egen DNA-molekyl. DNA är en makromolekyl i form av dubbelsträngade spiraler. Den består av fyra olika kvävebaser Adenin, Cytosin, Guanin och Tymin [ACGT]. Det ar basernas ordning som utgör den genetiska koden. Totalt innehåller människans DNA ungefär 6 miljarderbaspar. 

Det här är till exempel början på en DNA-sekvens som vi sekvenserade när jag var i München 1997-1998 (Erlandsson R, Wilson JF, Pääbo S. Sex chromosomal transposable element accumulation and male-driven substitutional evolution in humans. Mol Biol Evol. 2000 May;17(5):804-12. PubMed PMID: 10779541).

ORIGIN      
  1 gatctaccca ttttggcctg acaaagtact gggattacag gcgtcaggca ttgtgcctgg
 61 ctgataatca aaattttgac tcaagtgcag cgaagatact acactggaaa gaaggtggga
121 taagaattct cttgagtact gtgtttattg tagtctcata ggcacctcta tttcagtgtc
181 ccttcatctc cttatgactg acaaatctaa aactgaatat gttgctcaaa aatgtcttct

Det viktiga här är ordningen på baserna. Den avgör vad de kodar för eller vilken roll DNA-sekvensen spelar. Men endast en liten del av vårat DNA kodar för proteiner, ca 1,5%. Vad resten av DNAt gör har vi inte riktigt full koll på ännu. Men klart är att för en cell ska fungera måste proteinuttrycket styras väldigt noga. Antagligen deltar en stor del av vårt övriga DNA i regleringen av proteinuttrycket. Olika celler i kroppen har olika uppgifter och ser olika ut. Det gör de för att de innehåller olika proteiner.

Kontaktinformation

Skriven av Rikard Erlandsson

Kategori: DNA

Publicerad 27 januari 2021

Träffar: 787

När en pratar om ärftlighet brukar en mena den roll genetiken spelar för den variation vi ser hos en befolkning. Ärftlighet är beroende av miljön och normalt handlar studier i genetik om att försöka utröna sambandet mellan gener och miljö. Ett exempel kan vara coloncancer där vet vi att incidencen är högre i U.S.A. än i Japan. Det skulle kunna bero på genetiska skillnader men det skulle också kunna hänga ihop med kulturella skillnader, exempelvis diet. En känd skillnad är att man äter mycket mera kött i U.S.A. än i Japan. Vidare har man också sett att japaner som flyttar till U.S.A. löper en högre risk att utveckla coloncancer (se exempelvis Flood et al. Colorectal cancer incidence in Asian migrants to the United States and their descendants. Cancer Causes Control. 2000 May;11(5):403-11. PubMed PMID: 10877333). Det visar att skillnader mellan olika folkgrupper inte självklart kan hänföra sig till genetiska skillnader.

Om DNA ärvdes helt slumpvis, oberoende av kromosomerna skulle vårt DNA komma till en fjärdedel från våra far och morföräldrar, till en åttondel från deras föräldrar o.s.v., åtminstone statistiskt sett. Om det såg ut så här skulle vårt DNA mycket snabbt bestå till en försvinnande liten andel från varje enskild individ tio generationer tillbaka. (Men även 0,097656% är ganska mycket DNA. Människans genom består av ungefär 6 miljarder baspar, vilket innebär att en tusendel motsvarar lite mer än 6 miljoner baspar.) Men nu är det inte riktigt så här enkelt.

Vi vet att människor ärver 23 kromosomer från båda sina föräldrar som i sin tur ärvt hälften från mor respektive farföräldrarna. Men det innebär inte att vi ärver 11 kromosomer från mormor, morfar, farmor och farfar. Det är betydligt mer slumpvis, dessutom förekommer överkorsningar i föräldragenerationen. Resultat kan bli att vårat genom kanske innehåller 20% från mormor, 30% från morfar, 28% farmor och 32% från farfar. Fortsätter vi några generationer tillbaka innebär slumpvisa variationer i mängden DNA som de för vidare till sina avkommor att vi inte vet om vi ärvt något DNA alls från en viss förfader. 

Hos ett barn ärvs hälften av kromosomerna från modern och hälften från fadern. Detsamma gäller föräldrarna men hos dem förekommer överkorsningar vilket leder till att du inte ärver din mormors/morfars kromosomer intakta. Istället ärvs kromosomerna uppdelade i block, s.k. haplotyper. Den enhet man använder för att ange hur långt två egenskaper ligger från varandra på en kromosom är centimorgan (cM). En cM motsvarar det avstånd inom vilket en överkorsning sker på 100 generationer (statistiskt sett, 1 Morgan skulle innebära en överkorsning per generation). Centimorgan är alltså ett mått på genetiskt avstånd mellan två markörer som definieras m.h.a. överkorsningarna på en kromosom. Men i genomsnitt motsvarar 1 cM ungefär 1 Mb (megabas = miljon baser) (se ex. Yu et al. (2001)). Nu är det inte exakt så här. Hur ofta överkorsningar sker varierar längs kromosomen och det finns s.k. hot-spots där överkorsning sker oftare och däremellan regioner som som oftare ärvs tillsammans, s.k. haplotyper. Två DNA-markörer som båda ligger nära ärvs oftare tillsammans än DNA-markörer som ligger längre från varandra längs kromosomen. 

Vi delar DNA med nära släktingar p.g.a. nedärvning av gemensamma kromosomsegment. Men vi vet inte hur mycket DNA vi delar p.g.a. direkt nedärvning med personer som vi är släkt med på lite längre håll. I en befolkning har man en gemensam pool av DNA eftersom man delar förfäder längre tillbaka. Det leder till att man kan ha gemensamt DNA inte enbart p.g.a direkt nära nedärvning. Och vidare är det så att eftersom DNA ärvs i block som inte är hur små som helst att vi förlorar DNA från några generationer tillbaka. Gissningsvis har jag i mitt DNA bara ärvt DNA från hälften av alla personer som var mina förfäder sex-sju generationer tillbaka. Men allt DNA jag ärvt har följt människan genom årtusendena, ibland ändrats genom mutation men på det hela taget ärvts.

Om flera förfäder i tio generationer tillbaka hade samma DNA i en bit på exempelvis kromosom 5 som du har kan vi inte veta från vem av dem du ärvt den biten enbart baserat på den informationen. Vi måste först ta reda på om du fick biten från din far eller mor sedan vem av deras föräldrar som den med sig och så vidare. Det här innebär att vi inte ärver alla anlag som våra förfäder hade, en del försvinner ur befolkningen, andra blir kvar. En del sker slumpvis annat sker med naturligt urval. Men alla har vi DNA som följt människan genom hundratusentals år. Varje människa i varje generation bär på slumpvis blandat DNA från tidigare generationer och om hon får barn delar hon med sig hälften av sitt DNA till nästa generation. Och får man ett barn innebär det att den andra hälften inte ärvs vidare utan försvinner med den personen. Alla personer har i alla generationer tillbaka har naturligtvis alla delar av alla kromosomer. Men det är bara två personer i varje generation som har fört exempelvis genen för insulin vidare till dig. Alla andra i den generationen har inte lämnat någon insulin-gen vidare till dig. Så är det med alla delar på alla kromosomer. Varje bit av genomet ärver du bara från två personer per generation, en allel från pappa och en från mamma.

Egentligen är människan och människans celler behållare för DNA som slumpvis blandas och muterar från generation till generation.