bázis

▪ A genetikában a nukleinsavak egyik összetevője: gyűrűs szerkezetű, a szénatomhoz egyes kötéssel kapcsolódó nitrogéntartalmú szénvegyület. A DNS-ben és az RNS-ben purinbázisok (adenin [A], guanin [G]) és pirimidinbázisok (citozin [C], uracil [U] és timin [T]) fordulnak elő. Az emberi DNS ~3 billió bázist (nukleotidot) tartalmaz.

Mindegyik bázisnak van szokványos és ritka formája. A kettő között egyetlen protoncsere van. Például: a timin szokványos formájánál a hidrogén OH-csoportban van, a ritka változatban a nitrogénhez kötődve. Ha a bázis a ritka változattal kapcsolódik, rendszerint párcsere a következmény.

▪ A vegytanban hidroxidiont (OH^-) leadó, protont felvevő molekula. Vízben hidroxidionra és pozionra (pozitív ionra) bomlik, protont vesz fel.

- Általános bázis minden olyan atomcsoport, amely megfelelő pH-n és körülmények között protont vesz fel (általános bázishatás).

- Erős, gyenge bázisok. Az erős bázisok vízben teljesen szétválnak (α = 1), a gyengék nem teljesen (α <1). A bázisok erőssége a protont kötő képességükön alapszik: az erős bázisok erősen kötik a protont. Az erős savból proton leadásával gyenge konjugált bázis keletkezik és fordítva: az erős bázisból protonfelvétellel gyenge konjugált sav keletkezik.

bázishármas codon a DNS-nek vagy RNS-nek egyfajta aminosavat meghatározó hármas bázissora (nukleotidsora). 64 különböző bázishármas van (4³ = 64 változat); ebből 61 felel meg valamely aminosavnak, három pedig az átíródás befejezésének jelzésére szolgáló záró bázishármas. Ezek alkotják a genetikai kódot, amely az élővilág minden tagjában egyforma. Mivel jóval több bázishármas van (bázishármastöbblet), mint aminosav, egyféle aminosavat különböző bázishármasok is kódolhatnak. Kivétel a metionin és a triptofán; ezeket csak egyféle bázishármas képez: a metionint az AUG (adenin, uracil, guanin – megfelelője a DNS-en az ATG [adenin, timin guanin]), a triptofánt az UGG (uracil, guanin, guanin – megfelelője a DNS-en az TGG [timin guanin, guanin]).

A bázishármastöbblet a fajfejlődés során, évmilliók alatt alakult ki, valószínűleg összefüggésben az aminosavak fehérjékbeli előfordulásának gyakoriságával: minél gyakoribb valamely aminosav a fehérjeösszesben, annál több bázishármas képezi, pl. a leucint, amely a leggyakoribb aminosav a fehérjékben, hatféle bázishármas (TTG, TTA, CTT, CTC, CTG and CTA) kódolja. A bázishármastöbblet jelenségét a nemzetközi irodalom degeneracy of genetic code elnevezéssel illeti.

indító bázishármas start codon az mRNS első hármasa, amely mindig metionint kódol; legtöbbször AUG. A metionin a más aminosavval kezdődő fehérjékről később leszakad.

kezdő bázishármas az átíródás kezdetének az első három bázisa (nukleotidja). A polimeráz ettől olvassa a mintafelületet. Szokványosan az 5’ UTR-t követi. (→génszerkezet, olvasási keret)

záró bázishármas stop codon a DNS-nek olyan hármasa, amely megállítja az elő-mRNS keletkezését, illetve az mRNS-nek az a bázishármasa, amely megállítja az átfordítódást; vagyis a fehérjeképződést megállító hármas bázis, pontosabban nukleotid. Mivel nem kódol aminosavat, nonsense codonnak is nevezik. Háromféle ismert: UAA, UAG és UGA.

bázispár basepair a DNS-ben, RNS-ben hidrogénkötésekkel kapcsolt két bázis. A DNS-ben alapvetően az egymással szembeni kiegészítő két bázis, az adenin és a timin, illetve a guanin és citozin alkot párt, ezek kötik össze a DNS két szálát. Szokásosan bázispáron ezeket értjük, nevezik őket Watson–Crick-féle bázispároknak is.

Bázispár azonban létrejöhet másként, pl. ha a purinbázis elfordul, az 5-ös gyűrűje kapcsolódik pirimidinhez, nem pedig a hatos gyűrű, avagy kép purinbázis között. Ezeket Hoogsteen-féle bázispároknak (Hoogsteen-bázisporoknak) nevezzük; az őket összekötő hidrogénkötések a Hoogsteen-féle hidrogénhidak. (→hidrogénkötés)

A kétszálú DNS/RNS hosszát bázisokkal (b), bázispárokkal (bp) fejezzük ki számokkal vagy kilo, mega-, giga- mértékegységgel: 1000 bázis / 1000 bázispár = 1 kilobázis (kb) / 1 kilobázispár (kbp). 1 000 000 bázis / 1 000 000 bázispár = 1 megabázis (Mb) / 1 megabázispár (Mbp). 1 000 000 000 bázis / 1 000 000 000 bázispár = 1 gigabázis (Gb) / 1 gigabázispár (Gbp). Az egyszálú DNS/RNS-nél a nukleotidok számát adjuk meg. Jele: nt (knt – kilonukleotid, Mnt – meganukleotid, Gnt – giganukleotid).

bázispárcsere* single nucleotide variation, SNV egyetlen bázispár cserélődése másik illeszkedő bázispárra a DNS bázissorában. Lehet bázishasonló*, amikor purinbázis cserélődik purinbázisra, illetőleg pirimidinbázis pirimidinbázisa; és lehet báziselütő*: purinbázis–pirimidinbázis csere. A cserélődött bázis kiegészül az illeszkedő párjával. A bázispárcsere a DNS bármely részén előfordul; leginkább a gének között, de a gének kódoló (1 százalék) és nem kódoló részében is. Különösen gyakori az ismétletekben. A bázispárcseréből alakult bázissor a bázispárcserés változat (single nucleotide variant, SNV).

A kódoló szakaszban lévő bázispárcseréből keletkező fehérje (aminosavsor) formája szerint háromféle ismert:

azonaminosavas párcsere* synonymous mutation (nevezik single amino acid samesense change-nek is) olyan báziscserélődés, amely nem változtatja meg a fehérje aminosavait. Keletkezhet ugyanis olyan bázishármas, amelyik ugyanazt az aminosavat kódolja, például GTT>GTC változás; mindkettő valint kódol. Az emberi DNS-ben ugyanis 64 bázishármas kódol 20 aminosavat, azaz egy-egy aminosavat több bázishármas is képezhet. Ezt a jelenséget a nemzetközi irodalom degeneracy of genetic code-nak nevezi, magyarul génkódbőségnek* mondhatjuk. A polipeptid képződése vagy alakulása azonban módosulhat, például változhat az átíródás, átfordítódás üteme, a közteskivágás stb., ezért az egyedségben valamilyen módon megnyilvánul.

néma azonaminosavas párcsere* silent mutation (néma másulás, néma mutáció) olyan aminosav-változást nem okozó egyetlen bázispár-cserélődés, amely az egyedségben jóformán nem nyilvánul meg. A polipeptidlánc képződése és további alakulása változatlan.

egy aminosavas párcsere* missense mutation, non-synonymous mutation (más néven single amino acid missense change, missense mutation) egyetlen aminosavcserét okozó bázispár-cserélődés: a polipeptidlánc egyik aminosavának helyére másik épül be. Szabálytalanul (másként) működő vagy nem működő fehérje keletkezik. Az ábrán a prolint, a glicint és a tirozint kódoló bázishármas látható. A TA bázispár cserélődik GC-re, aminek következtében nem tirozint, hanem szerint kódoló bázishármas alakul ki az mRNS-en. A keletkező fehérjében egy tirozin helyett szerin lesz. A polipeptid további képződése változatlanul folytatódik. Összetételében más fehérje keletkezik, de az aminosavsor és a fehérje hossza sem változik. A létrejövő fehérje működése megváltozhat, változhat a szerkezete is. Ez elsősorban attól függ, hogy milyen aminosav cserélődik: ha lényegesen más tulajdonságú épül be, mint az eredeti, nagyobb zavar keletkezhet a fehérje működésében.

záróhármashiba* nonsense mutation záró bázishármas* (stop codon) kialakulásához vezető egyetlen bázispár cserélődése, amelynek következtében csonkfehérje* (truncated protein) keletkezik. A fehérje egy része hiányzik, és általában nem működik. Szerkezete attól függ, hogy a báziscsere következtében melyik bázishármas alakul záróvá. Az ábrán a prolint, a glicint és a tirozint kódoló bázishármas látható. A GC bázispár csrélődik CG-re, aminek következtében nem tirozint kódoló hármas, hanem záróhármas (UAG) keletkezik az mRNS-en, és az átfordítódás idő előtt befejeződik, hiányos fehérje jön létre.

A nem kódoló DNS-szakaszon lévő bázispácsere szintén befolyásolhatja a fehérjeképződést: hatással lehet a mRNS-re, a nem kódoló RNS-re, az átírásfehérje kapcsolódására, az átfordításra és a közteskivágásra is.

Az egy aminosavas párcserét és a záróhármashibát közös néven másaminosavas párcserének (nonsynonymous SNV) nevezzük.

bázispárcserés változat* single nucleotide variant, SNV a DNS-nek olyan bázissora, amelyben egyetlen bázispár másik illeszkedő bázispárra cserélődött. Miként a bázispárcsere, a bázispárcserés változat is lehet bázishasonló és báziselütő, előfordulhat a DNS bármely részén, valamint lehetnek azonaminosavas, egy aminosavas és záróhármashibás változatok. A kódoló és szabályozó bázissorokban lévő változatok befolyásolhatják a génkifejeződést, megváltoztathatják a fehérjék közötti kölcsönhatásokat, módosíthatják a fehérjéket, hatással lehetnek a sejtműködésre, megnyilvánulhatnak az egyedségben; például betegséget okoznak. A DNS más részeiben előfordulók rendszerint közömbös változatok, ám ezek között is lehetnek az egyedségre hatók, például betegségre hajlamosítók, avagy éppen a betegség kialakulását gátlók.

A DNS-ben ~10 millió bázispárcserés változat van; 100–300 bázisonként fordul elő. Legtöbbször (háromból kettőben) a citozin cserélődik timinre.

A bázispárcserés változatok meglehetősen állandók, megmaradnak nemzedékről nemzedékre, ezért népességi tanulmányokban jól követhetők, nagyon alkalmasak genetikai összefüggések tisztázására, például a genetikai betegségekkel összefüggő térképezésére, betegségre hajlamosító báziseltérések, genetikai jelleg meghatározására stb.

bázispárosodás* base-pairing, Watson–Crick base pairing a nukleinsavak bázisainak kapcsolódása gyenge kötéssel; általában hidrogénhidakkal. A kapcsolódás fajlagos: a DNS-ben az adenozin a timinnel (A–T), a guanin a citozinnal (G–C) párosodik. az RNS-ben az adenozin az uracilhoz kötődik (A–U). Tehát csak az egymáshoz illő bázisok kapcsolódhatnak (illeszkedő párosodás*). A bázispárosodás nemcsak a megfelelőséget biztosítja, hanem rögzíti is a molekulát. A bázisok egyenlő távolságra vannak egymástól, közöttük hézag van; ezt hidalja át a hidrogénkötés. (→DNS)

párhiba base-base mismatch nem illeszkedő bázisok párosodása. (→párhiba)

párosodáshiba egy-két nukleotid vesztése vagy beépülése bázissorba. (→párosodáshiba)

bázispásztázás* sequencing a bázisok egyenkénti vizsgálata a DNS-ben, RNS-ben.

▪ Sanger-bázispásztázás* (Sanger sequencing). A teljes bázissor átnézésének legrégebbi módszere. Előnye, hogy a vizsgálat alapjául szolgáló láncmegállítás a bázissorrend igen pontos meghatározását teszi lehetővé. Hátránya, hogy egyszerre legfeljebb 600 bázispárnyi szakaszt képes vizsgálni, így a teljes szakasz elemzése nagyon sok időt vesz igénybe. A módszer érzékenysége ~10−15%, tehát a kimutatni kívánt eltérésnek a mintában legalább ilyen arányban jelen kell lennie. Más módszerrel kimutatott génhibák megerősítésére is használják.

▪ Újnemzedékes bázispásztázás* (next generation sequencing, NGS). Az új, gyorsabb bázispásztázó módszerek kifejlesztése a XXI. század elejétől kezdődött, és módszertanilag igen szerteágazó. Az NGS gyűjtőfogalom: különböző cégek többféle vegyi módszeren alapuló eljárásait jelenti. Az NGS lehetővé teszi nagyméretű DNS-szakaszok gyors átnézését, érzékenysége pedig elérheti akár az 1−2%-ot is. A BRCA1 és 2 gének vizsgálatához már számos előre gyártott készlet létezik. A módszer hátránya, hogy nagyon nagy mennyiségű adat keletkezik, melynek értelmezése komoly szakértelmet kíván. Az NGS-eredmények értelmezésének megkönnyítésére különböző alkalmazásokat fejlesztenek ki, mint például a BRCA-elemző (analyzer). Ez olyan önműködő munkafolyamat, mely a BRCA1 és 2 gének NGS-adatainak elemzését végzi. Az alkalmazás ingyenesen hozzáférhető.

▪ Az emberi DNS teljes bázispásztázása (whole genome sequencing, WGS) olyan nagy felbontású módszer, amely képes lesz felváltani a kromoszómák szokványos vizsgálati módjait.

A báziseltéréseken kívül a módszer alkalmas a kromoszómák szerkezeti elváltozásainak (másolatszám-változás, kiegyensúlyozott átrendeződés) kimutatására is.

bázissor sequence a DNS-ben, RNS-ben a bázisok, nukleotidok egymásutánja. Ez határozza meg a működésüket. Változás a bázissorban változást hozhat, általában hoz is, változást a DNS vagy RNS tevékenységében.

■ Törzs bázissor (consensus vagy canonical sequence) a bázissor valamelyik részén leginkább előforduló bázissor; az a változata, amelyhez hasonlítjuk a többit. Szokásosan ezt tartjuk az ép bázissornak. Számításokkal határozzák meg.

bázissoróra* epigenetic clock néhány száz sajátos CpG-hely metilezettségi változásának a mértéke. Segítségével pontosan meghatározható a biológiai életkor, összevethető a valós, években mért életkorral, és jelzője lehet betegségeknek is.

bázistöbblet*, bázisvesztés* insertion, deletion. Általános értelmezésben a bázistöbblet* egy vagy több bázis (pontosabban nukleotid) beékelődése, a bázisvesztés* egy vagy több bázis (nukleotid) törlődése. Előfordulhat a DNS bármely részén; gyakori az ismétletekben.

Ha beékelődik vagy törlődik egy vagy több bázis (nukleotid), a DNS-szál hurokszerűen kiboltosodik; ezt nevezzük beékelődési/törlődési huroknak* (insertion–deletion loop, IDL).

A bázistöbbletnek/bázisvesztésnek három formája ismert: a kereteltolódás, az INDEL (bázistöbblet/bázisvesztés*) és a szakaszkettőződés.

▪ Kereteltolódás* (frameshift mutation) az olvasáskeretnek egyetlen bázis beékelődése vagy kiesése miatti olyan másulása, amelyben megváltozik az aminosavat kódoló bázishármasok sorrendje. Teljesen más fehérje keletkezik, amely nyilvánvalóan nem alkalmas az eredeti fehérje feladatának ellátására. Az ábra felső részén öt CAT bázishármas látható; öt hisztidin keletkezik, és képződik tovább a polipeptid. Az alsó bázissorban a második hármas után beékelődik egy adenin (A), és teljesen átalakul az olvasáskeret: megváltoznak a bázishármasok. A harmadik hármas treonint, a negyedik és ötödik szerint képez és így tovább. A képződő fehérje szerkezete tehát egészen más lesz.

▪ INDEL ( in = insertion, del = deletion) magyarul bázistöbblet/bázisvesztés*, de egységesség kedvéért az INDEL szóösszevonást alkalmazzuk. Megegyezés szerint az INDEL legtöbb 1 kb hosszúságú (1–1000 bázispár) bázistöbblet/bázisvesztés. Helytelen rövid/hosszú többletről/vesztésről (small/large indel) beszélni, mert a fogalom jelentése szerzők szerint nagyon is eltérő. Ha szükséges, pontosítani kell a törlődött/beékelődött bázisok számát. Az egyetlen bázispár beékelődése/törlődése pontmásulás. Egyik formája a kereteltolódás. A bázisok százait tartalmazó beékelődéseket/törlődéseket, például kromoszómaáthelyeződés/kromoszómamegfordulás, szintén INDEL-nek nevezzük, mert nem külön másulási forma.

Bázistöbblet/bázisvesztés előfordul az olvasáskeretben az olvasáskeret eltolódása nélkül is. Ezt a nemzetközi irodalom in frame insertion/deletion nevezettel illeti. Magyarul: keretmegtartó többlet/vesztés* Három vagy hárommal osztható bázisok többletével vagy törlődésével jön létre. Például: három bázis kiesése egy aminosav vesztésével jár, a további kódoló hármasok azonban változatlanul megmaradnak, nem tolódik el az olvasáskeret.

INDEL többféleképpen keletkezhet: lehet DNS-károsodás (sugárhatás stb.) következménye, de kialakulhat a DNS-polimeráz hibájából (szálcsúszás), avagy téves, nem megfelelő DNS-javítás miatt.

▪ Szakaszkettőződés* általában 1–200 kb nagyságú DNS-rész egynél többszöri előfordulása a DNS-ben; a DNS bármely elemét tartalmazhatja. Az eredeti és az ismétlődő szakasz szerkezete >90 százalékban azonos. A szakaszkettőződés az emberi DNS ~5 százalékában fordul elő. A kettőződött szakaszok hajlamosak újabb ismétlődésekre, szerkezeti átalakulásokat eredményezve, amelyek a kromoszómákon sokszor jól felismerhetők, sőt jelentősen megnyújthatják a kromoszómát. Ha az ismétlődő részben gén is van, két, több egyazon génje is lehet az egyébként egészséges embernek. Ám ha a gén tevékenysége fokozódik (gene dosage imbalance) a gének többlete miatt (mennyiségérzékeny gén), betegség keletkezhet. ~60 000-féle szakaszkettőződés ismert. Nagyságrendje miatt a szakaszkettőződés a DNS-nek méretesebb eltérése, mint az egynukleotidos sokalakúság összessége.

A szakaszismétlődés a génkifejlődés, új gének keletkezésének alapja, például a törzsfejlődésben vagy a környezeti alkalmazkodás folyamataiban. A kettőződés következtében rendelkezésre áll bázissor, amelyből új gén keletkezhet, például úgy, hogy szabályozó részek is másolódhatnak, és alakíthatják a bázissort, vagy a nem válzati kereszteződések (non-allelic homologous recombination) folyamatában. A bázissor átalakulása szakaszos, az új gén több ismétlődésben jön létre. Nemrégiben felismert szakaszismétlődésből keletkezett új gén az ARHGAP11B és a SRGAP2C; ezeknek az agykéreg és a gerincvelői idegek fejlődésében van szerepük.

A kettőződött, többszöröződött szakaszok egymás után ismétlődnek, ezért az ismétletek közé is sorolják őket (low copy repeats). Az ismétletektől azonban lényegileg különböznek, szoros értelemben nem tartoznak közéjük.

A bázistöbblet/bázisvesztés vizsgálata nemcsak a laboratóriumi módszerekben jelentős, hanem az orvosi gyakorlatban is: örökletes vagy szerzett betegség megkülönböztetésében, avagy egyes betegségek kórismézésében, például háromnukleotidos ismétlettöbblet bántalom (trinucleotide repeat expansion diseases), valamint kezelésben, kórjóslatban, például Lynch-kór.

báziszsúfolódás* base-stacking az a természetes folyamat, melyben az ugyanazon a DNS szálon helyet foglaló szomszédos nukleotidok bázisai lap szerint egymás fölé rendeződnek. Az így egymásra halmozott, angolul stacked, bázisok között jellemzően gyenge kölcsönhatások által közvetített kapcsolatok alakulnak ki, amelyek rögzítik az egyes szálú nukleotidsor térszerkezetét.

A hidrogénhidakkal a bázisok úgy párosodnak, hogy köztük hézag van. A bázisok felszínén töltéses kötések vannak, ezért a bázis víztaszító. Ebből adódik, hogy a vizes közeg taszítja a bázist, a bázispárokat távolítja, csökkentve a molekula állékonyságát. A bázisok zsúfolódásával csökken a vizes közeggel érintkező felszín, a taszító hatás jóval kevésbé érvényesül. sokkal kevesebb energia kell a bázisok összetartásához: a molekula szerkezete állandósul.

A báziszsúfolódás a nukleinsavak, kivált a kétszálú nukleinsavak legerősebb összetartó ereje. Ennek különösen vizes közegben (sejtplazma) van jelentősége. A bázistömörödést a bázisok módosulása (pl. metilezés) alakítja: a módosulás következtében elfordul a gerinc, megváltozik a bázisok viszonya egymáshoz, közelebb kerülőket gyenge kötések, főleg a van der Waals-erő összébb húzza.

gyenge bázis vizes oldatban csekély mértékben szétváló bázis. (→bázis)

purinbázis purine base purinszármazék, nitrogént tartalmazó kétgyűrűs vegyület, a nukleinsavak építőeleme. A DNS-ben és az RNS-ben is megtalálható az adenin (6-amino-purin) és a guanin (2-amino-6-hidroxi-purin). A nukleinsavakban a pirimidinbázisokkal társulnak hidrogénkötésekkel: az adenin a citozinnal, a guanin a DNS-ben a timinnel, az RNS-ben az uracillal.

A purinbázisoknak többféle térszerkezete (laktim, vegyes és laktám) ismert; ez befolyásolja a tulajdonságukat – nem mindegyike található meg a DNS-ben/RNS-ben. Ritkán a metilszármazékaik (N⁶-metil-adenin, N⁶-dimetil-adenin, N²-metil-guanin és N⁷-metil-guanin stb.) fordulnak elő. A purinbázisok közé tartozik még a xantin (2,6-dihidroxi-purin) és a hipoxantin (6-dihidroxi-purin) is, de ezek nem részei a nukleinsavaknak. (→hipoxantin, xantin). Az ábra az adenin szerkezetét mutatja.

belrokonmásság*^LM paralogy génkettőződés (duplication event) következtében kialakult rokonmásság.

belrokonmás*^LM paralog/paralogous belrokonmásságban lévő bázissor, gén, fehérje, RNS.

belrokonmás bázissorok*^LM paralogous sequences valamely fajban génkettőződésből keletkező, többé-kevésbé hasonló bázissorok. (→rokonmásság)

belrokonmás gének*^LM paralogous genes (gene paralogs) olyan többé-kevésbé hasonló gének, amelyek kettőződésből jöttek létre; szerkezetük és/vagy tevékenységük változott. A gén kettőződik, hogy a DNS-ben két helyet foglaljon el. A génkettőződés valamely fajban keletkezik, szokásosan szükségszerűségből, de belrokonmás gén előfordulhat két különböző fajban is, ha a fajkeletkezés a kettőződés után ment végbe. (→rokonmásság)

belrokonmás fehérjék*^LM paralogous proteins (protein paralogs) belrokonmás gének által kódolt fehérjék. (→gén)

cis-acting regulatory elements, CREs szabályozó bázissorok (→DNS-elemek)

coding sequence kódoló bázissor* (→képező)

codon bázishármas (→gén)

fajrokonmásság orthology a törzsfejlődésben fajelkülönülés (speciation event, orthologs) következtében létrejövő rokonmásság. Olyan többé-kevésbé hasonló bázissor vagy az általa kódolt fehérje/RNS, amelyik közvetlen elődtől adódik át a szétváló fajokba.

A fajrokonmás fehérjéket, géneket stb. angolul conserved-nek is nevezik; magyarul törzsökös*, pl. törzsökös fehérje/gén. (→törzsökös)

fajrokonmás ortholog/orthologous fajrokonmásságban lévő bázissor, gén, fehérje, RNS.

fajrokonmás bázissor orthologous sequences fajelkülönülésben (speciation event, orthologs) az elődfajból átadódó bázissor; fajelkülönülésből származó rokonmás bázissor. A fajrokonmás bázissor a két fajban eltérővé válhat, vagyis nem minden részletében ugyanaz. (→bázissor)

fajrokonmás gének* orthologous genes (gene orthologs) különböző fajokban lévő, közös őstől származó gének; fajelkülönülésből (speciation event, orthologs) származó rokonmás gének. Ezek szerkezet és az általuk kódolt fehérje/RNS szempontjából is viszonylag hasonlóak, de lehetnek lényegesen eltérőek is. (→gén)

fajrokonmás fehérjék* orthologous proteins (protein orthologs) a törzsfejlődésben fajelkülönülés (speciation event, orthologs) következtében elkülönült, közös elődtől származó gének által kódolt fehérjék; fajelkülönülés következtében létrejövő rokonmás fehérjék. Az ilyen fehérjék aminosavlánca hasonló, legalábbis közös jellegzetes aminosavmaradék-soruk van. A fajrokon fehérjék működése – szerkezeti hasonlóságuk ellenére – eltérhet. (→fehérje)

genetikai sokalakúság genetic polymorphism az a jelenség, amikor a DNS válzatainak (alleles) – vagyis valamely kromoszómahelyén lévő bázisnak/bázisoknak – különböző változatai valamely népességben – megegyezés szerint – az egyedek legalább 1%-ban előfordulnak.

Az 1%-os határ jogosultságát többen vitatják, mert a változat lehet ritkább is, és nem egyértelmű a genetikai sokalakúság és a genetikai hiba megkülönböztetésében.

Egy-egy egyedben nagyon sok DNS-változat fordul elő: két nem rokon egyed közötti genetikai változatok számát ~3 millióra becsülik.

A bázisváltozat lehet egyetlen bázis, báziskettősök vagy hosszabb bázissorok változata. Lehetnek a génben – annak különböző részeiben –, avagy a génen kívül. Ennek alapján megkülönböztetünk egybázisú, kétbázisú, több-bázisú sokalakúságot.

A genetikai sokalakúság messze nagy többsége láthatatlan, az egyedségben azok mutatkoznak, amelyek befolyásolják a fehérjeképződést; ilyenek lehetnek pl. a génekben, a szabályozó elemekben lévő bázisváltozatok, illetve azok, amelyek közvetve (pl. a fehérjék módosulásaiban) befolyásolják a fehérjéket.

egybázisú (egynukleotidos) sokalakúság single nucleotide polymorphism, SNP (angol kiejtése: snip). Egyetlen bázis cserélődéséből keletkező DNS-változat. Ez azt jelenti, hogy a két válzat (pl. génválzat) bázissorának egyi bázispárja különbözik.

A báziscsere lehet azonos (synonymous) és nem azonos (non-synonymous). Az előzőben két purin, illetőleg két pirimidin cserélődik egymással, az utóbbiban purin–pirimidin csere megy vég be. A génekben lévő purin–pirimidin csere rendszerint megváltoztatja a keletkező fehérje aminosav-összetételét, az azonos formájú változatok cseréje általában nem. Azokat az agynukleotidos sokalakúságokatt, amelyek megváltoztatják az aminosavsort, aminosavcserélő egybázisú sokalakúságnak* (non-synonymous single nucleotide polymorphisms, nsSNPs) nevezzük.

Az egynukleotidos sokalakúság a DNS bármely részén előfordulhat: a gének kódoló (~1%) és a nem kódoló részeiben, valamint a gének között.

▪ A génekben lévő SNP-k zöme nem változtatja meg az aminosavak összetételét. Még a képezőben lévő egynukleotidos csere sem jár törvényszerűen aminosav-változással, Ennek az a magyarázata, hogy az emberi DNS-ben 64 bázishármas kódol 20 aminosavat, azaz egy-egy aminosavat több bázishármas is képezhet (bázishármastöbblet). (→bázishármas)

▪ A kódoló és az átírást befolyásoló bázisokban lévők megváltoztathatják a gén kifejeződését, a fehérjék aminosavainak összetételét, a fehérjék közötti kölcsönhatásokat, előidézhetnek fehérjeátalakulásokat, hatással lehetnek a sejtműködésre, megnyilvánulhatnak az egyedségben*; például betegséget okozhatnak.

▪ A DNS más részeiben előfordulók rendszerint közömbös változatok, ám ezek között is lehetnek az egyedségre hatók, például betegségre hajlamosítók, vagy éppen a betegség kialakulását gátlók. A nem kódoló bázisok egynukleotidos sokalakúságának azt a formáját, amely befolyásolja a fehérjéket, kifejeződő egynukleotidos sokalakuságnak (expression SNP) nevezzük.

A DNS-ben ~10 millió egybázisú változat van; 100-300 bázisonként fordul elő. A genetikai sokalakúság ~90%-át ezek teszik ki, legtöbbször (háromból két esetben) a citozin cserélődik timinre.

Egy-egy génnek sokféle, akár 8–10 egynukleotidos változata is ismert; előfordulásuk eltérő a különböző népességekben; jellemzője lehet valamely népcsoportnak.

Az SNP-k meglehetősen állandók, megmaradnak nemzedékről nemzedékre, ezért népességi tanulmányokban jól követhetők, nagyon alkalmasak genetikai összefüggések tisztázására, pl. a genom betegségekkel összefüggő térképezésére, betegségre hajlamosító báziseltérésekre, genetikai jelleg meghatározására stb.

több-bázisú (többnukleotidos) sokalakúság nagyon sékféle lehet; jellegzetes pl. az ismétlet-sokalakúdág, a TATA-doboz sokalakúsága stb.

homo- ■ homogeneous egynemű ■ homologous (homolog) rokonmás ■ homologous chromosome kromoszómapártag (→kromoszóma) ■ homologous protein rokonmás fehérje (→fehérje) ■ homologous gene rokonmás gén (→gén) ■ homologous recombination →szülőmás átrendeződés* ■ homologous recombination repair (HRR) →rokonmás átrendezés* ■ homologous RNA rokonmás RNS (→RNS) ■ homologous sequence rokonmás bázissor­ (→bázissor) ■ homology →rokonmásság

ismétletbővülés* repeat expansion az ismétletek rendellenes többszöröződése, a DNS-másulás egyik formája, betegséget okozhat. Leggyakoribb a hármas ismétletek bővülése, de a négyes, ötös ismétletek (mikroismétletek), sőt hosszabb ismétletek rendellenes sokasodása szintén ismert. A bővülés megbonthatja a DNS állékonyságát, a bDNS-től eltérő szerkezetek alakulhatnak ki, mint hajtűhurok, kereszteződések, guaninnégyes és -hármas alakzatok. A DNS szerkezeti rendellenességeit okozó ismétleteket szerkezetmódosító ismetléteknek* (structure forming repeats) nevezik. Ezek a rendellenes szerkezetek gátolhatják a DNS-kettőződést, a DNS-javításokat, és DNS-hibás sejtek jöhetnek létre. A génekben előforduló ismétletbővülés zavart kelthet a gén működésében: megszűnhet az átíródás (loss of function), vagy nem megfelelő fehérje képződik. Lehet a képzőben, köztesben és az UTR-ekben is. Ismétletbővülés leginkább DNS-kettőződéskor keletkezik.

hárombázisú ismétletbővülés* trinucleotide repeat (TNR) expansion a bázishármasok számának növekedése a génekben, aminek következtében több aminosavat tartalmazó kóros fehérjék és betegségek keletkezhetnek (TNR disease). Pl. a CAG, CTG, GAA, CCG és a CGG hármasok többszöröződése elfajulásos idegrendszeri betegségeket okozhat.

kódoló bázissor* coding sequence, CDS (→képező)

kodon bázishármas (→gén)

mércebázissor* reference sequence az a bázissor, amelyhez viszonyítunk minden változatot. A mércebázissornak nyilvánosnak és világosan meghatározottnak kell lennie, pl. NC_000023.10, LRG_199, NG_012232.1, NM_004006.2, LRG_199t1, NR_002196.1, NP_003997.1. Mint látható, mindegyiknek egyedi azonosítója van. Mivel a mércebázissor határozza meg a bázissor számozási rendszerét és alapértelmezett állapotát (pl. kódoló, nem kódoló átirat), a bázissor eltérésének pontos értelmezéséhez szükséges, hogy a mércebázissor és a hozzátartozó azonosító is változatlan maradjon. Ezért olyan adattárakból kell származniuk, melyek változatlan azonosítókat biztosítanak pl. RefSeq (NCBI, National Center for Biotechnology Information, amely a National Library of Medicine-hez tartozik) és Ensembl (EBI).

Az N betűvel kezdődőek az NCBI RefSeq adatbázis azonosítói:

▪ chromosome – NC_000023.11;

▪ gene/genomic region – NG_012232.1;

▪ coding transcript – NM_004006.2;

▪ non-coding transcript – NR_004430.2;

▪ protein – NP_003997.1.

Az Ensembl azonosítók ENS kezdetűek:

▪ gene/genomic region - ENSG00000198947.15

▪ coding transcript - ENST00000357033.8

▪ non-coding transcript - ENST00000383925.1

▪ protein - ENSP00000354923.3

Az LRG a Locus Reference Genomic adatbázis rövidítéséből jön. Az első adatbázis volt. Még mindig gyakran használják, de már ők is az NCBI és Ensembl adatbázisokra irányítanak.

Mindegyik rendszerben van a mércebázissor fajtáját jelölő betű előtag is. Az elfogadott előtagok a következők:

c. coding DNA (kódoló DNS )

g. linear genomic (sejtmagi DNS)

m. mitochondrial DNA (energiatestecsi DNS)

n. non-coding DNA (nem kódoló DNS)

o. circular genomic (gyűrűs DNS)

p. protein (fehérje)

r. RNA (transcript) (RNS; átirat)

Javasolt a legújabb genom felépítésen alapuló mércebázissorok használata, a GRCh38/hg38 (Genome Reference Consortium Human Build 38), amely az NCBI legújabban bővített adattára.

Összegezve: a mércebázissor megadásában feltüntetjük – egyebek mellett – a betű előtagot és a helyet is. Példák:

gén: NC_000023.11:g.32389644G>A A géni DNS NC_000023.11 mércebázissorához hasonlítva a 32389644. helyen lévő G nukleotid A-ra cserélődik.

átirat (transcript): NM_004006.2:c.4375C>T az NM_004006.2 kódoló DNS mércebázissorához hasonlítva a 4375. helyen lévő C nukleotid T-re cserélődik.

fehérje (aminosav): NP_003997.1:p. Arg1459 (p.Arg1459Ter) Az NP_003998.1 mércebázissorához hasonlítva az 1459. arginin aminosav helyett záró bázissor keletkezett.

ismétlet: NM_000044.3:c.171GCA[23] Az NM_000044.3 kódoló DNS mércebázissorához hasonlítva a 171. helytől kezdődően a GCA 23-szor ismétlődik.

next generation sequencing, NGS újnemzedékes bázispásztázás (→bázispásztázás)

ortholog fajrokonmás (→fajrokonmásság) ■ orthologous genes fajrokonmás gének (→gén) ■ orthologous proteins (protein orthologs) fajrokonmás fehérjék (→fehérje) ■ orthologous sequences fajrokonmás bázissorok (→bázissor) ■ orthology fajrokonmásság

paralog belrokonmás*^LM ■ paralogous genes belrokonmás gének (→gén) ■ paralogous proteins (protein paralogs) belrokonmás fehérjék (→fehérje) ■ paralogous sequences belrokonmás bázissorok (→bázissor)

Sanger-bázispásztázás Sanger sequencing (→bázispásztázás)

sav acid hidrogéniont (protont) átadó molekula; a vízben hidrogénionra (H⁺) és savmaradékra (negionra [anion, negatív ion]) bomlik, a vízmolekulának protont ad át (hidroxóniumion, H₃O⁺).

általános sav minden olyan atomcsoport, amely megfelelő pH-n és körülmények között protont ad le (általános savhatás).

erős, gyenge savak. Az erős savak vízben teljesen szétválnak (α = 1), a gyengék nem teljesen (α <1). A savak erőssége a protont kötő képességükön alapszik: az erős savak könnyen adnak le protont.

sav–bázis folyamat, semlegesítés acid-base reaction, neutralization a savak és bázisok egymás közötti folyamata, egymást közömbösítik: só és víz keletkezik. (→vegyfolyamatformák)

sav–bázis hatás proton leadás-felvétel, proton- (H⁺) mozgatás. Pl. valamely enzim hatóegysége viselkedhet

▪ savként, és protont ad a vegylethez (általános savhatás). Ehhez az szükséges, hogy valamelyik aminosavának (szokásosan arginin, lizin, ritkábban hisztidin) oldallánca többletprotont tartalmazzon (pozitív töltésű legyen).

▪ Viselkedhet bázisként, ekkor protont vesz fel (általános bázishatás), ehhez protonhiányosság kell.

Egyes enzimfolyamatokban mindkettő – protonadás és protonfelvétel – lejátszódik. Előfordul az is, hogy protont szállít az egyik vegyületről a másikra.

stop codon záró bázishármas (→bázishármas)

törzsökös* biológiai értelmezésben a törzsfejlődésben a fajokban tartósodott, jószerivel változatlan maradt.

törzsökös gén/bázissor* conserved, highly conserved gene/sequence (→bázissor, gén)

trans- ’át, keresztül’ jelentésű előtag ■ trans-acting regulatory elements, TREs bázissor-szabályozók (→bázissor-szabályozás) ■ transcript →átirat ■ transcription transzkripció →átírás ■ transcription factor transzkripciós faktor →átírásfehérje ■ transcription start site, TSS átíráskezdethely* (→indító) ■ translation, transzláció →átfordítás ■ translocation transzlokáció áthelyeződés (reciprocal translocation átcserélődés*) ■ translocon hártyajárat* (→plazmahálózat) ■ transmembrane (protein) hártyaátjáró (→fehérje) ■ transposon, transposable elements (transzpozon) →ugrálat

újnemzedékes bázispásztázás next generation sequencing, NGS (→bázispásztázás)

változóan metilezett bázissor differentially methylated region, DMR olyan bázissor, amelynek metilezettsége szövet- és sejtféleségenként, ugyanazon sejtek/szövetek különböző időszakában, válzatok között, továbbá egyénenként is más, és amely részt vesz a génátírás szabályozásában. A DNS leginkább a CpG-szigeteken metileződik; a változóan metilezett helyek többnyire ezek közelében találhatók. A változóan metilezett hely többféle: szövetfajlagos, rákfajlagos, válzatfajlagos, öregedésfajlagos stb.