LIETUVI KILM GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE LIETUVIŲ GENOMAI: PRAEITYJE IR DABAR LMA n. e. , prof. habil. dr. Vaidutis Kučinskas Vilniaus universiteto Medicinos fakulteto Žmogaus ir Medicininės Genetikos Katedra; VUL SK Medicininės genetikos centras 2010 m. spalio 20 d.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE ŽMOGAUS GENOMO TYRIMŲ ISTORIJA

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1865 Gregor Mendel nustatė, kad paveldimumas perduodamas diskrečiais vienetais. Suformuluoti paveldimumo principai.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Ryšys tarp šiuolaikinės genetikos ir Gregoro Mendelio atliktų bandymų Aleliai Šiuolaikinėje Terminologijoje Vieta Chromosomoje Sėklos spalva: geltona – žalia I – i 1 Sėklos luobelė ir žiedai: spalvoti - balti A – a 1 Prinokusios ankštys: lygios pailgos – raukšlėtos dantytos V – v 4 Žydėjimas: iš lapų ašies –augalo viršūnėje (skėtinis) Fa – fa 4 Augalo aukštis: 0, 5 – 1, 0 m Le – le 4 Neprinokusios ankštys: žalios - geltonos Gp – gp 5 R – r 7 Gregoro Mendelio Naudotos Alternatyvių Požymių Poros Prinokusios sėklos: lygios - raukšlėtos

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1865 Paveldimumo vienetai 1869 Frederick Miescher Iš ląstelių išskirta DNR

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1865 Paveldimumo vienetai 1869 Išskirta DNR 1902 Chromosominė paveld. teorija 1909 Genas Genotipas Fenotipas Danų biologas Wilhelm Johannsen pasiūlo pagrindinius genetikos terminus: – geną, kaip paveldimumo vienetą, – genotipą kaip organizmo genetinę konstituciją, – fenotipą kaip organizmo paveldėtų charakteristikų visumą.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1865 Paveldimumo vienetai 1869 Išskirta DNR 1902 Chromosominė paveld. teorija 1909 Geno sąvoka 1911 Thomas Hunt Morgan su bendrad. , tirdami drozofilą, nustatė, kad genai yra chromose ir atrado genetinę sankibą.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1865 Paveldimumo vienetai 1869 Išskirta DNR 1902 Chromosominė paveld. teorija 1909 Geno sąvoka 1911 Genai yra chromose 1920 Genomo sąvoka 1944 Oswald Avery, Colin Mac. Leod, Maclyn Mc. Carty nustatė, kad paveldimumo medžiaga yra DNR, o ne baltymai.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1865 Paveldimumo vienetai 1869 Išskirta DNR 1902 Chromosominė paveld. teorija 1909 Geno sąvoka 1911 Genai yra chromose 1920 Genomo sąvoka 1953 1944 DNR – paveldimumo medžiaga James Watson, Francis Crick nustatė DNR molekulės struktūrą

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1865 Paveldimumo vienetai 1869 Išskirta DNR 1902 Chromosominė paveld. teorija 1909 Geno sąvoka 1911 Genai yra chromose 1920 Genomo sąvoka 1944 DNR – paveldimumo medžiaga 1953 DNR molekulės struktūra 1956 Žmogaus chromos metafazėje, iš originalaus Tjio ir Levan straipsnio, kur rodomos 46 chromos. Joe Hin Tjio, A. Levan ir kt. nustatė, kad žmogus turi 46 chromosomas, o ne 48 kaip buvo manyta anksčiau

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1865 Paveldimumo vienetai 1869 Išskirta DNR 1902 Chromosominė paveld. teorija 1909 Geno sąvoka 1911 Genai yra chromose 1920 Genomo sąvoka 1944 DNR – paveldimumo medžiaga 1953 DNR molekulės struktūra 1956 Žmogaus chromos – 46 1959 Jerome Lejeune su bendrad. nustatė pirmąją žmogaus chromosmų anomaliją: Dauno liga yra 21 -mos chromos trisomija

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1865 Paveldimumo vienetai 1869 Išskirta DNR 1902 Chromosominė paveld. teorija 1909 Geno sąvoka 1911 Genai yra chromose 1920 Genomo sąvoka 1944 DNR – paveldimumo medžiaga 1953 DNR molekulės struktūra 1956 Žmogaus chromos 46 1959 Pirmoji chromosmų anomalija 1966 Marshall Nirenberg, Har Khorana, Severo Ochoa su bendradarbiais iššifravo genetinį kodą.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1967 1865 Paveldimumo vienetai 1869 Išskirta DNR 1902 Chromosominė paveld. teorija 1909 Geno sąvoka 1911 Genai yra chromose 1920 Genomo sąvoka 1944 DNR – paveldimumo medžiaga 1953 DNR molekulės struktūra 1956 Žmogaus chromos 46 1959 Pirmoji chromosmų anomalija 1966 Iššifruotas genetinis kodas Somatinių ląstelių hibridizacija Hind. II 1970 DNR Hamilton O. Smith Hind. II Atrasta pirmoji specifinė restrikcijos endonukleazė (Hind II)

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1865 Paveldimumo vienetai 1869 Išskirta DNR 1902 Chromosominė paveld. teorija 1909 Geno sąvoka 1911 Genai yra chromose 1920 Genomo sąvoka 1944 DNR – paveldimumo medžiaga 1953 DNR molekulės struktūra 1956 Žmogaus chromos 46 1959 Pirmoji chromosmų anomalija 1966 Iššifruotas genetinis kodas 1967 Somatinių ląstelių hibridizacija 1970 Pirmoji restrtiktazė 1972 Paul Berg su bendraradarbiais sukuria pirmąsias rekombinantinės DNR molekules

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1865 Paveldimumo vienetai 1869 Išskirta DNR 1902 Chromosominė paveld. teorija 1909 Geno sąvoka 1911 Genai yra chromose 1967 Somatinių ląstelių hibridizacija 1968 Pirmoji restriktazė 1972 Pirmoji rekombinantinė DNR 1920 1973 Klonuotas gyvūno genas 1975 Sekvenuotas MS 2 genomas 1959 1977 DNR sekvenavimas Genomo sąvoka 1944 DNR – paveldimumo medžiaga 1953 DNR molekulės struktūra 1956 Žmogaus chromos 46 1966 Pirmoji chromosmų anomalija Iššifruotas genetinis kodas 1981 Fred Sanger su bendradarbiais sekvenavo žmogaus mitochondrijų genomą (16 569 np)

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Kas yra genomas? Genomas yra gyvybės kodas. Kiekvienas organizmas, įskaitant žmones, turi genomą kuris saugo visą reikiamą biologinę informaciją, reikalingą suformuoti ir palaikyti to organizmo gyvybines funkcijas. Turima biologinė informacija genome yra užkoduota deoksiribonukleorūgšties (DNR) grandinėje ir yra suskirstyta į diskrečius vienetus vadinamus genais. Genai turi visą reikalingą informaciją baltymų, baltymus nekoduojančių RNR (nc. RNR), r. RNR ir kitų tipų RNR sintezei, kurie yra būtini normaliam organizmo funkcijų palaikymui. Baltymai lemia pagrindines organizmų fizines savybes (ūgį, plaukų arba akių spalvą ir kitas), o taip pat ligas ar netgi charakterio bruožus.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Mokslininkai tiria ne tik žmogaus genomą, bet taip pat ir visų kitų rūšių genomus, nuo mikrobų iki gyvūnų kaip pvz. , pelės ar kiaulės. Kuo daugiau sužinome apie kitų rūšių genomus, tuo daugiau mes sužinosime apie mūsų pačių genomą.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 1990 Žmogaus Genomo Projekto pradžia

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE 2002 J. Craig Venter 1967 Somatinių ląstelių hibridizacija 1865 Paveldimumo vienetai 1968 Pirmoji restriktazė 1869 Išskirta DNR 1972 Pirmoji rekombinantinė DNR 1902 Chromosominė paveld. teorija 1973 Klonuotas gyvūno genas 1909 Geno sąvoka 1975 Sekvenuotas MS 2 genomas 1911 Genai yra chromose 1977 DNR sekvenavimas 1920 Genomo sąvoka 1981 Sekvenuota žmogaus mt. DNR 1944 DNR – paveldimumo medžiaga 1983 PGR 1953 DNR molekulės struktūra 1983 Kartografuota Hantingtono liga 1956 Žmogaus chromos 46 1986 Automatiz. DNR sekvenatorius 1959 Pirmoji chromosmų anomalija 1987 Pirmasis žmogaus genolapis 1966 Iššifruotas genetinis kodas President Clinton Francis Collins 2002 -06 -26: paskelbiama, kad baigta “juodraštinė” žmogaus genomo seka

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Ką sužinojome iš Žmogaus Genomo Projekto? Žmogaus genomą sudaro 3164, 7 milijonai nukleotidų porų (A, C, T ir G); Žmogaus genome yra apie 30 000 genų, daugiau nei pusės genų funkcijos yra nežinomos; Žmogaus genome genai sudaro apie 2% viso genomo; Bet kurių dviejų individų genomai daugiau negu 99, 9% yra identiški. Genetiniai skirtumai tarp žmonių sudaro tik 0, 1%.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE ŽMOGAUS GENOMAS BRANDUOLYS MITOCHONDRIJOS LĄSTELĖ

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE ŽMOGAUS GENOMO ORGANIZACIJA Y chromosoma BRANDUOL YS BRANDUOLIO GENOMAS 3100 Mb >26 000 genų Chromos ŽMOGAUS GENOMAS MITOCHONDRIJOS LĄSTELĖ mt. DNR MITOCHONDRIJŲ GENOMAS 16, 6 kb 37 genai

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE ŽMOGAUS GENOMO ORGANIZACIJA Mitochondrijų genomas Branduolio genomas itin konservatyvios sekos mažai konservatyvios sekos Baltymus koduojantys genai transpozonų kartotinės sekos RNR genai, reguliacinės sekos heterochromatinas kitos sekos

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Mitochondrijų ir branduolio genomų palyginimas Branduolio genomas Mitochondrijų genomas Dydis 3, 1 Gb 16, 6 kb Skirtingų DNR molekulių skaičius 23 (XX ląstelėse) ar 24 (XY ląstelėse) 1 žiedinė DNR molekulė Bendras DNR molekulių skaičius ląstelėje 46 diploidinėse ląstelėse (įvairuoja priklausomai nuo ploidiškumo) Dažniausiai keletas tūkstančių kopijų (kopijų skaičius varijuoja skirtingų ląstelių tipuose Asocijuoti baltymai Keletas histoninių ir nehistoninių baltymų klasių Dažniausiai neasocijuotas su baltymais Genų skaičius ~ 26 000 37 Genų tankis ~1/120 kb 1/0, 45 kb Kartotinė DNR > 50% genomo Labai mažai Transkripcija Monocistroniai transkripcijos vienetai Policistroniniai transkripcijos vienetai Intronai Būdingi daugumai genų Nebūdingi Koduojanti DNR (%) ~ 1, 1 % ~ 66 % Rekombinacija Kiekvienoje homologų poroje bent vienas rekombinacijos atvejis mejozės metu Neįrodyta Paveldimumas X ir autosomų sekų mendelinis; Y sekų – tėvinis Išimtinai motininis

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Žmogaus genų, egzonų, transkriptų skaičius iš įvairių duomenų bazių Duomenų Bazės (Birželio 2009) Baltymus koduojantys genai RNR koduojantys Genų genai skaičius Transkriptų skaičius Egzonų vidurkis viename gene Transkriptų vid. skaičius vienam genui CCDS 17 052 45 428 2, 7 Ensembl 21 416 5 732 27 148 62 877 297 252 10, 9 2, 3 UCSC 23 008 9 155 32 163 66 802 246 775 7, 7 2, 1 Ref. Seq 20 366 2 044 22 410 31 957 211 546 9, 4 1, 4 Genų dydis ir egzonų skaičius labai kinta. Vidutinis genų dydis genome yra 27 kb. Maži genai gali užimti mažiau nei 1 kb, o dideli genai – daugiau nei 2 400 kb genomo. Vidutinis transkriptų skaičius, tenkantis 1 genui – 2, 0 (ENCODE nustatė, kad 1 genui tenka 5. 7 transkripto) Neatitikimas tarp skirtingų duomenų bazių atspindi tebevykstančią ir nebaigtą genomo anotaciją.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Baltymus koduojančių genų histograma ( 2009 m. Liepos 5 d. ) skirtingose rūšyse iš Ensembl naršyklės Šie skaičiai gali keistis

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Genų skaičius / Mb Genų tankis chromosomoje ir koreliacija su Cp. G turtingomis genomo dalimis Cp. G salelių skaičius / Mb Chromos 22, 17 ir 19 turi daug genų, o chromos 13, 18 ir X turi paliginti mažą genų skaičių.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Nustatytų genomo segmentų tarp žmogaus ir pelės genomų reprezentacija Žmogaus chromosomų spalvų kodas atitinka skirtingas pelės chromosomas parodytas apačioje. Pavyzdžiui, žmogaus 20 chromosoma yra homologiška pelės 2 chromosomai; žmogaus 21 chromosoma yra homologiška pelės 16, 17 ir 10 chromosomoms. Centromerinės ir heterochromatininės sritys bei akrocentriniai p-pečiai yra pažymėti juodai.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE ŽMOGAUS GENOMO SEKŲ CHARAKTERISTIKA

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Eukariotams būdinga: – egzoninė-introninė daugumos genų struktūra Promotorius 1 -as, 2 -as, 3 -ias egzonai Stiprintuvas 5’reguliuojančiosios sritys 5’ geno galas 3’ geno galas 5’ NTS Dvigrandė DNR 1 -as, 2 -as intronai Stiprintuvas Slopintuvas 3’ NTS

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Referentinė žmogaus genomo nukleotidų seka 0 ~3, 1 × 109 np …ACCGTAAATGGGCTGATCATGCTTAAACCCTGTGCCCCGGTTTATAGCACTTAAATCCTACTG…

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Referentinė žmogaus genomo nukleotidų seka 0 ~3, 1 × 109 np …ACCGTAAATGGGCTGATCATGCTTAAACCCTGTGCCCCGGTTTATAGCACTTAAATCCTACTG… CG 0% AT 41% 100% 53% 0% Pasikartojančios sekos 0% 21% 850 000 34% 45% 42% 48% 53% 100% Unikalios sekos 66, 5% 90, 5% 92% 100% 1 500 000 LINEs SINEs Išsibarstę pasikartojimai Kitos Hetero. GENAI DNR sekos chromatranspotinas Intronai zonų „iškase. Polipeptidus nos“ Ypač koduojančios Į retrovirusus Segmentų konservatyvi sritys os panašūs (egzonai) padvigu- nekoduojanč elementai bėjimai ios sekos Nuoseklūs trumpi pasikartojimai

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Mitochondrijų genomas OHOL replikacijos pradžia ir sintezės kryptis H ir L grandinių r. RNR genai Promotoriai ir transkripcijos kryptis H ir L grandinių baltymus koduojantys genai t. RNR genai

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE mt. DNR D kilpa Pro 16024 16383 00057 HVI OS 00372 HVII PL CYB D kilpa Pro ND 6 Val PS Phe

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Žmogaus Y chromosoma Dažniausiai tiriamos Y chromos mikrosatelitinės sritys Kartotinis motyvas Pasikartojimų Žinomų alelių skaičius (n) Yp Sritis cen DYS 19 (GATA)n 10– 19 10 DYS 389 I* (GATA)n(GACA)n 9– 17 9 DYS 389 II* (GATA)n(GACA)n 25– 35 11 DYS 390 (GATA)n(GACA)n 17– 28 12 DYS 391 (GATA)n 7– 14 8 DYS 392 (ATT)n 6– 16 11 DYS 393 (GATA)n 9– 17 9 DYS 385 (GAAA)n 7– 23 85 YCAII (CA)n 11– 25 37 Yq * Daugumos populiacijų DYS 389 I ir DYS 389 II (GATA)n blokas yra monomorfiškas, n = 3

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Genų raiškos reguliacija DNR 1 Epigenetinis paveldimumas 1 2 3 RNR 2 3 Baltymas 4 5 Genų raiškos kontrolė chromatino ir genomo sandaros lygyje; Genų raiškos kontrolė nurašymo (transkripcijos) lygyje; Genų raiškos kontrolė potranskripcijos pradžioje įskaitant nurašymo ilgėjimą (elongaciją), i. RNR stabilumą ir alternatyvų sukirpimą (splaisingą); 4 Genų raiškos kontrolė transliacijos lygyje; 5 Genų raiškos kontrolė potransliacijos lygyje.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Genų raiškos reguliacija Viso Genomo Citozinas Metilinimas Raiška RNR Reguliacija Metilcitozinas Vieno geno Endogeninė (mi. RNR) Egzogeninė (si. RNR)

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Pagrindiniai epigenetinių pokyčių mechanizmai DNR metilinimas • DNR metilinimas • Chromatino struktūros pokyčiai dėl histonų modifikacijos • Mažosios RNR metilo grupės, prisijungusios prie tam tikrų bazių, slopina genų veiklą histonų uodegos Histonų modifikacija histonai įvairios molekulės gali prisijungti prie histonų uodegų, taip įtakodamos DNR aktyvumą chromosoma

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE LIETUVOS POPULIACIJOS GENŲ FONDO TYRIMAI

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE EUROPOS GENŲ DAŽNIŲ ŽEMĖLAPIS, APIBENDRINTAS PAGAL PIRMĄJĄ PAGRINDINĘ KOMPONENTĘ 0% 100%

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE EUROPOS GENŲ DAŽNIŲ ŽEMĖLAPIAI, APIBENDRINTI PAGAL PAGRINDINES KOMPONENTES 0% 100% 1 PK 2 PK 3 PK

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE LIETUVOS GYVENTOJAI

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE LWb ALELIS (Landsteiner–Wiener kraujo grupių sistema) a) Dažnis Baltijos jūros regione b) Dažnis kitose populiacijose: SUOMIAI 2, 5 ŠVEDAI (žemynas) 0, 3 ESTAI ŠVEDAI 4, 0 (Gotlando sala) 1, 0 LATVIAI 6, 0 LIETUVIAI 5, 7 LENKAI 2, 0 RUSAI 2, 0 Šveicarai Belgai Japonai Afrikiečiai – 0, 1 – 0, 0

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE TRANSFERINO TF*DCHI ALELIS SUOMIJA Dažnis ŠVEDIJA 90 (10 000 gyventojų) 0 Baltijos jūros regione 0 70 ESTIJA 51 LATVIJA 0 57 LIETUVA 0

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE TRANSFERINO TF*FIN ALELIS SUOMIJA Dažnis ŠVEDIJA 5 (10 000 gyventojų) 0 Baltijos jūros regione 0 0 22 19 0 ESTIJA 13 LATVIJA 0 32 LIETUVA 0

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE LWb ALELIS (Landsteiner–Wiener kraujo grupių sistema) Dažnis (%) Lietuvoje Šiaurės rų ka Va 7, 5 Dažnis (%) Lietuvoje Rytų ŽEMAIČIAI 6, 6 5, 5 Pietų 6, 0 AUKŠTAIČIAI Vakarų 5, 1 Vidurkis: 5, 7% Pietų 2, 7

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE PAH geno mutacijos IVS 12+1 G>A Y 414 C R 408 W A 403 V E 390 G IVS 10 -11 G>A A 300 S IVS 7+1 G>A P 281 L PAH GENO MUTACIJŲ DAŽNIS, E 280 K BŪDINGAS LIETUVOS, G 272 X PIETŲ IR VAKARŲ EUROPOS R 261 X SERGANTIESIEMS FKU R 261 Q R 252 W R 158 Q A 104 D IVS 2 -13 T>G F 55 fs L 48 S 0% 10% 20% Dažnis 70% 80%

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE PAH GENO R 408 W MUTACIJOS, SUSIJUSIOS SU RFIP 2 HAPLOTIPU IR VNTR 3 ALELIU, DAŽNIO GRADIENTAS EUROPOJE R 408 W-2, 3 dalis R 408 W mutacijų, susijusių su kitais PAH haplotipais, dalis

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE CFTR geno mutacijos 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 (%) F 508 del CFTRdele 2, 3(21 kb) R 553 X (1789 C>T) CFTR GENO N 1303 K (4041 C>G) MUTACIJŲ DAŽNIS, 3849+10 kb. C>T BŪDINGAS EUROPOS W 1282 X (3978 G>A) SERGANTIESIEMS G 542 X (1756 G>T) CISTINE FIBROZE 394 del. TT G 551 D 1717 -1 G>A 0 1 2 3 4 Dažnis 5 6 (%)

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE MITOCHONDRIJŲ DNR HV 1 SRITIES SEKŲ STANDARTINIAI MOLEKULINĖS ĮVAIROVĖS INDEKSAI LIETUVIŲ POPULIACIJOJE Imties dydis (n) Haplotipų skaičius Genų įvairovė ±SD Vidutinis porinių skirtumų skaičius ±SD Nukleotidų įvairovė ±SD Tajima D reikšmė Nelygumo (r) indeksas Rytų aukštaičiai 30 23 0, 982± 0, 013 3, 79± 1, 96 0, 011± 0, 006 -2, 035 0, 030 Pietų aukštaičiai 30 23 0, 949± 0, 033 4, 12± 2, 11 0, 012± 0, 007 -2, 000 0, 016 Vakarų aukštaičiai 30 24 0, 984± 0, 013 4, 98± 2, 49 0, 014± 0, 008 -1, 766 0, 011 Aukštaičiai iš viso 90 56 0, 972± 0, 010 4, 29± 2, 14 0, 012± 0, 007 -2, 072 0, 010 Šiaurės žemaičiai 30 24 0, 979± 0, 016 4, 85± 2, 43 0, 014± 0, 008 -1, 647 0, 012 Pietų žemaičiai 30 22 0, 947± 0, 033 3, 61± 1, 89 0, 010± 0, 006 -2, 289 0, 030 Vakarų žemaičiai 30 24 0, 984± 0, 013 4, 77± 2, 40 0, 013± 0, 008 -1, 621 0, 011 Žemaičiai iš viso 90 58 0, 970± 0, 011 4, 51± 2, 24 0, 013± 0, 007 -2, 056 0, 009 Lietuviai iš viso 180 95 0, 971± 0, 008 4, 41± 2, 19 0, 012± 0, 007 -2, 051 0, 009 Etnolingvistinė grupė Aukštaičiai Žemaičiai Net 32. 2% mt. DNA (HVI) sekų yra unikalios Lietuvos populiacijoje. Tajima D reikšmės rodo, kad gamtinės atrankos poveikis HV 1 sekų įvairovei yra nereikšmingas

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE mt. DNR HAPLOGRUPIŲ SANTYKINIAI DAŽNIAI, % (SEKŲ SKAIČIUS) Haplogrupių santykiniai dažniai, % (sekų skaičius) Vakarų Šiaurės Pietų Vakarų Iš viso aukštaičiai žemaičiai aukštaičiai (N=30) (N=90) Haplogrupė, subhaplogrupė Rytų aukštaičiai (N=30) Pietų aukštaičiai (N=30) H 33, 3 (10) 26, 7 (8) 40, 0 (12) 33, 3 (10) 46, 7 (14) 20, 0 (6) 33, 3 (30) 33, 3 (60) H 1 0 (0) 10, 0 (3) 0 (0) 3, 3 (3) 1, 7 (3) H 3 0 (0) 6, 7 (2) 10, 0 (3) 0 (0) 3, 3 (1) 4, 4 (4) 4, 4 (8) H 4 3, 3 (1) 6, 7 (2) 0 (0) 6, 7 (2) 3, 3 (3) 4, 4 (4) 3, 9 (7) H 5 3, 3 (1) 0 (0) 3, 3 (1) 1, 1 (2) H 8 3, 3 (1) 0 (0) 6, 7 (2) 1, 1 (1) 2, 2 (2) 1, 7 (3) V 13, 3 (4) 0 (0) 3, 3 (1) 6, 7 (2) 3, 3 (1) 5, 6 (5) 4, 4 (4) 5, 0 (9) Iš viso žemaičiai (N=90) Iš viso lietuviai (N=180) HV 3, 3 (1) 0 (0) 3, 3 (3) 0 (0) 1, 7 (3) pre. V 3, 3 (1) 0 (0) 2, 2 (2) 0 (0) 1, 1 (2) U 0 (0) 3, 3 (1) 0 (0) 6, 7 (2) 3, 3 (1) 2, 2 (2) 3, 3 (3) 2, 8 (5) K 0 (0) 6, 7 (2) 3, 3 (1) 0 (0) 3, 3 (3) 1, 1 (1) 2, 2 (4) U 3 3, 3 (1) 0 (0) 2, 2 (2) 1, 1 (1) 1, 7 (3) U 4 10, 0 (3) 3, 3 (1) 0 (0) 3, 3 (1) 13, 3 (4) 4, 4 (4) 5, 6 (5) 5, 0 (9) U 5 a 1 0 (0) 3, 3 (1) 6, 7 (2) 0 (0) 3, 3 (3) 4, 4 (4) 3, 9 (7) U 5 b 3, 3 (1) 6, 7 (2) 3, 3 (1) 0 (0) 3, 3 (3) 3, 3 (6) U 5 b 1 3, 3 (1) 0 (0) 2, 2 (2) 0 (0) 1, 1 (2) U 5 0 (0) 3, 3 (1) 0 (0) 1, 1 (1) 0, 6 (1) J 6, 7 (2) 3, 3 (1) 6, 7 (2) 0 (0) 6, 7 (2) 5, 6 (5) 4, 4 (4) 5, 0 (9) J 1 0 (0) 3, 3 (1) 0 (0) 1, 1 (1) 0, 6 (1) J 1 b 1 0 (0) 3, 3 (1) 10, 0 (3) 0 (0) 4, 4 (4) 2, 2 (4) T T 1 3, 3 (1) 6, 7 (2) 10, 0 (3) 0 (0) 3, 3 (1) 0 (0) 13, 3 (4) 0 (0) 5, 6 (5) 8, 9 (8) 0 (0) 7, 2 (13) 2, 8 (5) I 0 (0) 10, 0 (3) 6, 7 (2) 3, 3 (1) 3, 3 (3) 4, 4 (4) 3, 9 (7) W 0 (0) 3, 3 (1) 0 (0) 3, 3 (1) 1, 1 (2) X 0 (0) 3, 3 (1) 0 (0) 1, 1 (1) 0 (0) 0, 6 (1) Kitos 0 (0) 6, 7 (2) 0 (0) 3, 3 (1) 2, 2 (2) 2, 2 (4)

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE AKMENS AMŽIAUS ŽMONIŲ MITOCHONDRIJŲ DNR SEKŲ ĮVAIROVĖ B. Bramanti ir kt. 2009. Šalis Lietuva Lenkija Rusija Sritis, palaikai Datavimas(*) Datavimas cal. BC (*) Tyrimai mt. DNR seka Haplogrupė Spiginas 4 GIN-5571: 7470 ± 60 BP ca. 6350 cal. BC A, M 3, C 109, Q, Rf 356 c U 4 Donkalnis 1 Kultūrinis kontekstas Mesolithic 192 t 270 t U 5 b 2 Kretuonas 3 Ox. A-5926: 5580 ± 65 BP ca. 4450 cal. BC A, D, M 4, C 79, N, Rf, SNP A, M 4, C 72, N, Rf, SNP 192 t 270 t U 5 b 2 Kretuonas 1 Ox. A-5935: 5350 ± 130 BP ca. 4200 cal. BC A, M 5, C 56, N, Rf, SNP 192 t 270 t U 5 b 2 Dudka 2 14 ca. 3650 cal. BC A, M 3, C 80, N, Rf 189 c 270 t U 5 b 1 Dudka 3 Kultūrinis kontekstas 4000 -3000 cal. BC A, M 3, C 127, Q, Rf 189 c 265 g 270 t U 5 b 1 Drestwo 2 Ua-13085: 3805 ± 70 BP 14 C-data Chekalino IVb ca. 2250 cal. BC D, M 4, C 102, N, Rf 192 t 256 t 270 t U 5 a ca. 7800 cal. BC A, D, M 2, C 83, Rf 192 t 256 t 270 t 294 t U 5 a C-date shell and cultural context 8000 -7000 cal. BC A, D, M 2, C 60, Rf 192 t 241 a/c 256 t 270 t 399 g U 5 a 1 Chekalino IVa Lebyazhinka IV C-data 14 82% visų mt. DNR tipų medžiotojų rankiotojų populiacijoje (Rytų ir Centrinėje Europoje) sudarė įvairūs U potipiai, kurie dabartiniais laikas yra ypač reti (2 -5 %).

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE DEMOGRAFINIAI POPULIACIJŲ PARAMETRAI, APSKAIČIUOTI PAGAL Y CHROMOS MIKROSATELITINIŲ ŽYMENŲ ĮVAIROVĘ Mediana (95% intervalas) Populiacija, haplogrupė Apriorinės tikimybės (taikytos skaičiuojant) Mutavimo greitis pagal Kayser et. al. (2000) Mutavimo greitis pagal Zhivotovsky et. al. (2004) Populiacijos augimo greitis/kartai (x 10 -3) Populiacijos augimo pradžia, metai (x 103) Populiacijos augimo greitis/kartai (x 10 -3) Populiacijos augimo pradžia, metai (x 103) 6, 9 (0, 3 -36, 9) 4, 9 (0, 1 -64, 6) Aposteriorinės tikimybės: Lietuviai, Hg. N 3 22, 7 (0, 8 -79, 2) 0, 9 (0, 2 -3, 3) 16, 3 (4, 8 -43, 4) 7, 6 (2, 9 -24, 4) Estai, Hg. N 3 10, 4 (0, 3 -54, 0) 0, 9 (0, 1 -4, 0) 18, 5 (4, 7 -53, 3) 8, 0 (2, 8 -27, 1) Lietuviai ir estai Hg. N 3 30, 3 (1, 4 -86, 2) 1, 0 (0, 3 -3, 1) 17, 9 (5, 0 -49, 2) 7, 8 (3, 1 -25, 1) Lietuviai, Hg. R 1 a 40, 3 (5, 2 -93, 0) 1, 1 (0, 5 -2, 6) 14, 5 (4, 1 -41, 1) 7, 8 (2, 9 -24, 1) Lietuviai, visos Y chromos 78, 0 (42, 8 -130, 4) 1, 0 (0, 7 -1, 7) 16, 4 (5, 8 -39, 6) 7, 0 (3, 0 -18, 3) Staigus populiacijos augimas prasidėjo prieš 7000 – 1000 metų

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE ŠIAURĖS EUROPOS POPULIACIJOS PAGRINDINIŲ KOMPONENČIŲ GRAFIKE 1, 5 Lietuviai Latviai 1 Norvegai 1 Lietuviai 0, 5 0 0, 5 Samai – 0, 5 – 1 0 Švedai Estai Švedai – 0, 5 Gotlando Švedai Suomiai Gotlando Švedai – 1 Suomiai – 1, 5 – 2 Estai Samai – 1, 5 – 1 – 0, 5 0 0, 5 1 Pagal Y chromos haplogrupių dažnį 1, 5 2 – 3 – 2 – 1 0 Pagal ST įverčius 1 2 3

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Švedai (Gotland s. ) Samai Suomiai Estai Lietuviai 0, 10 Latviai Y CHROMOS N 3 HAPLOTIPAS ŠIAURĖS, RYTŲ IR PIETŲ BALTIJOS REGIONO POPULIACIJŲ FILOGENEZĖS MEDIS

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE N 3 Y CHROMOS STR HAPLOTIPUS JUNGIANTIS TINKLAS Lietuviai Latviai Estai Šis paveikslas rodo, kad lietuvių N 3 chromos yra kilusios iš nedidelio skaičiaus chromosomų. Taigi, praeityje buvo šių chromosomų staigus skaičiaus sumažėjimas (tikėtinas “butelio kaklelio” efektas).

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE GENETINIAI RYŠIAI TARP LIETUVOS IR KITŲ EUROPOS POPULIACIJŲ

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE GENETINĖS ĮVAIROVĖS KITIMO EUROPOJE BARJERAI Genetinės įvairovės kitimo Europoje barjerai, nustatyti pagal Y chromos bialelinius žymenis (Rosser ir kt. , 2000)

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE GENETINĖS ĮVAIROVĖS KITIMO EUROPOJE BARJERAI Genetinės įvairovės kitimo Europoje barjerai, nustatyti pagal Fst porų lyginimo matricą.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE EUROPIEČIŲ GENETINĖ STRUKTŪRA: VAIZDAS IŠ ŠIAURĖS RYTŲ C 2

VISO GENOMO INFORMATYVIAUSIOS GENETINĖS SRITYS LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Statistiškai reikšmingi VNP pagal pagrindinių komponenčių rezultatus. Rs# Chr Position Map Location Gene Symbol SNP Info rs 4388427 8 99387257 8 q 22. 2 NPAL 2 rs 4775159 15 57457699 15 q 21 -q 22 MYO 1 E rs 5007291 20 56465163 FLJ 90166 rs 1571786 13 29009933 13 q 12 -q 14 SLC 7 A 1 Determines human skin pigmentation, ornithin uptake in retinal pigment epithelium rs 4978561 9 115804104 9 q 32 ZNF 618 Regulation of actin cytoskeleton; MAPK signaling pathway rs 1120556 13 87960360 13 q 31. 2 SLITRK 5 rs 7495174 15 26017833 15 q 11. 2 -q 12 OCA 2 Albinism, brown oculocutaneous; Albinism, ocular autosomal recessive; Albinism, oculocutaneous, type II rs 6599400 4 1754823 4 p 16. 3 FGFR 3 Regulation of actin cytoskeleton; MAPK signaling pathway rs 4979320 9 115806098 9 q 32 ZNF 618 Natural killer cell mediated cytotoxicity; T cell receptor signaling pathway rs 2305142 2 97742154 2 q 12 ZAP 70 Neuroactive ligand-receptor interaction rs 9521107 13 87977213 13 q 31. 2 SLITRK 5 rs 7960313 12 84847387 12 q 21 NTS rs 9881418 3 144954522 3 q 24 SLC 9 A 9 rs 10217044 8 8932162 8 p 23. 1 THEX 1 rs 6788064 3 144959101 3 q 24 SLC 9 A 9 rs 1334059 10 25571977 10 p 12. 1 GPR 158 rs 2745412 6 29632380 6 p 21. 3 UBD rs 789327 12 68716731 12 q 15 C 12 orf 28 rs 711906 15 38112983 15 q 15. 1 EIF 2 AK 4 rs 3827676 9 115980840 9 q 32 COL 27 A 1 rs 2303671 5 132587849 5 q 31. 1 FSTL 4 rs 543925 11 115760668 MGC 13125 Nustatyta 18 -a genomo sričių, pagal kurias geriausia galima atskirti atskiras populiacijas. Trys VNP iš šių sričių (LCT komplekse) yra patys informatyviausi ir labiausiai polimorfiški.

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE APIBENDRINIMAS 1. Statistiškai patikima koreliacija tarp genetinių (tiek pagal mt. DNR, tiek pagal Y chromos, tiek pagal viso genomo skenavimo žymenis) ir geografinių atstumų Europoje rodo, kad geografiniai atstumai yra vienas svarbiausių genetinį Europos kraštovaizdį lėmusių veiksnių, t. y. žmogaus migracija populiacijų formavime buvo lemiantis veiksnys. • Pirmoji pagrindinė komponentė brėžia genetinio panašumo gradientą iš pietryčių į šiaurės vakarus, tuo tarpu antroji pagrindinė komponentė atskiria Suomijos gyventojus nuo Baltų ir Centrinės Europos. • Šiuolaikinių didelio pajėgumo viso genomo tyrimų rezultatai atitinka ir patvirtina ankstesnių Lietuvos populiacijos tyrimų rezultatus, t. y. lietuviai yra artimiausi latviams bei rytiniams slavams (rusams ir lenkams).

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE Žvelgiant iš genomo perspektyvos visi žmonės yra afrikiečiai, tik vieni gyvena Afrikoje, o kiti tremtyje už Afrikos ribų Svante Pääbo, Antropologas

LIETUVIŲ KILMĖ GENETIKA GENETIKOS IR GENETINIAI IR GENOMIKOS KODAI ŠVIESOJE AČIŪ UŽ DĖMESĮ!