Surfa i människans genom!

Hela genomet från människa (och en lång rad andra arter) finns tillgängligt för alla på Internet. I detta avsnitt ska vi surfa in i människans genom och se några exempel på vad man kan hitta för information i databaserna. Närmare bestämt ska vi zooma in mot en gen på kromosom 2, som påverkar risken för fetma.

Steg 1: Lokalisera gener och ställ in läsaren

(a) Gå till Mapviewer hos NCBI. Klicka på “Homo sapiens, build 37.1”.  Du får nu upp en karta med alla människans kromosomer.

(b) Vid ”Search for” i bandet upptill på sidan, skriv in den egenskap du vill leta efter gener som påverkar (“obesity”). Klicka på ”Find”.

(c) Du får nu en karta med röda markeringar på de ställen där det finns gener som kan påverka risken för fetma. Vi ska titta närmare på den gen som ligger på kromosom två. Klicka därför på den blåa understrukna tvåan.

(d) Du får nu en detaljerad bild av den del av kromosom två, där denna gen ligger. Du ska dock börja med att skaffa en överblick över hela denna kromosom. I den blåa vänsternmarginalen finns en ruta där man kan zooma (se pil 1 nedan). För musen över rutan och klicka då texten ”show full chromosome” kommer upp.

(e) Vidare ska du ändra inställningarna för vad datorn visar oss om kromosomen. Klicka därför på knappen Maps & Options (pil 2). Markera ord i de två stora fönstren och använd knapparna Add, Remove, Move up och Move down tills du i högra fönstret i ordning uppifrån och ner har Ideogram, Repeats, Gene, Phenotype och ”Morbid”. Markera ordet ”Phenotype” och klicka på ”Toggle Ruler”. Klicka på ”Apply” och slutligen på “OK”.

Steg 2: Titta på en hel kromosom

Du får nu en sida med en bild vars övre del påminner om bilden ovan.

• Till vänster finns en bild av kromosomen med det klassiska infärgningsmönstret av kromosomen (Giemsa-färgning) med mörka och ljusa band.
• Därefter kommer en karta där olika repetitiva element är utsatta med små gråa markeringar.
• Sedan en karta där de olika gener man identifierat är utsatta med små ljusblåa markeringar.
• Därefter en linjal, som visar avståndet i megabaser till kromosomens början.
• Sedan två kolumner, där markeringar och vertikala streck anger ställen och regioner på kromosomen, där forskare visat att gener finns, som påverkar sannolikheten för olika egenskaper eller sjukdomar.
• Längst till höger anges några av dessa gener/regioner. Ifall en GeneID anges (pil 3) har man identifierat exakt vilken gen som påverkar denna sannolikhet. Gener som man vet påverkar sannolikhet för den egenskap som tidigare valts är rosamarkerade.

Betrakta kartan över alla gener man hittat på denna kromosom. Områden med hög gentäthet växlar med regioner med låg gentäthet. Det tycks finnas en viss samvariation mellan stark infärgning av kromosomen och låg gentäthet.

Steg 3: Zooma i genomet

Du ska nu zooma nu in bilden, så du ser området kring denna gen med allt större upplösning.

Använd zoom-funktionen och titta först på en tiondel, sedan en hundradel, sedan en tusendel av kromosomen. Då du ser en tiondels kromosom framträder sambandet mellan infärgningsmönster och gentäthet tydligt. Då du ser en hundradels kromosom är det tydligt att olika gener har mycket olika längd på kromosomen. Och att ”din” gen hör till de mindre. Då du ser en tusendel av kromosomen framträder i de olika generna tydligt ett mönster av exoner (tjockare streck) och introner (tunt streck). Det är också tydligt att de olika repetitiva sekvenserna både finns mellan generna och inne i dem. Tittar ni med ytterligare tio gångers förstoring ser du att repetitiva sekvenser inne i gener nästan bara ligger i introner.

Steg 4: Titta närmare på en gen.

Slutligen studerar du just denna gen i detalj.

(a) Klicka på GeneID i det rosa bandet till höger (pil 3 i bilden ovan). Du kommer då till en sida med en held el information om genen: Under Summary finns olika namn genen har och har haft och en ordentlig sammanfattning om vad som är känt om genens (och dess proteins) funktion.

(b) Vid Genomic regions, transcripts, and products finns en bild där linjen högst upp i svart representerar sekvensen i genomet, linjerna under olika RNA-molekyler som bildas från denna, där de tjocka regionerna markerar delar som behålls i den färdiga budbäraren medan de tunna regionerna klipps bort vid splitsning.  De regioner som översätts till protein (och introner som förbinder sådana) är blåa medan de som inte översätts (så kallade otranslaterade regioner) är vinröda. Genom understrykta länkar invid dessa streck kan man komma till RNA-molekylernas och proteinernas sekvenser.

(c) Under Genomic context kan man se hur andra gener ligger i närheten. Vid Interactions listas andra gener, vars protyeiner visat sig binda till detta protein. Under Pathways listas olika biokemiska vägar proteinet visats delta i. Vid Gene Ontology listas var genen dyker upp i den systematiska klassificering forskare försöker åstadkomma av alla geners funktion med avseende på biologisk roll (Function), biokemisk aktivitet (Process) och lokalisering i cellen (Compartment).

(d) Utgå nu från bilden av en hundradel av kromosomen. Titta i kolumnen “Genes” på kartan över gener, och för  musen över det mörkblåa namnet på genen. Klicka på namnet. Du får nu upp en ruta med en rad länkar. Klicka i rutan på länken OMIM. Du kommer då till en sida med en sammanfattning av all vetenskaplig litteratur om denna gen.

(e) Nu ska vi ta oss till själva DNA-sekvensen hos denna gen: Klicka i samma fönster på länken “sv” (sequence viewer). Då kommer du till sidan ovan.  Den övre delen av bilden (vid pil 1) visar hela kromosomen med olika gener. Det blåa fältet med två små vita pilar och ett tunnt blått band som hänger ner (en bra bit till vänster om pil 1) visar vilken del av kromosomen som är förstorad i det nedre fältet. Det långa gröna vågräta bandet (överst vid pil 2) markerar själva genen, och banden nedanför symboliserar de RNA-molekyler som kan bildas från denna, med de delar som finns kvar i det slutliga RNAt markerade tjocka men intronerna som tunna streck. Använder du sedan zoomfunktionen (vid pil 3) kommer du till slut att ha zoomat in på en så liten del av denna sekvens att i det gråa bandet (pil 4) öppnar sig sekvensen på DNA-molekylens bägge kedjor. Du kan sedan med pilarna invid zoomen vandra längs denna sekvens.

Övning för elever

Surfa i människans genom: I denna övning väljer eleverna en egenskap att studera på genomnivå. De undersöker hur många gener som påverkar egenskapen och var de ligger. De tar reda på vad några av dessa geners protein ägnar sig åt och väljer en gen för att studera intron-exonstruktur och avstånd till andra gener. Övningen finns här!.