Какво е генетичен маркер? За какво е?

Откритията на нови генетични маркери, които помагат за идентифициране и следователно за по-добро предотвратяване на множество заболявания.

Тези маркери се използват за свързване на определени генетични мутации с риска от появата и развитието на множество наследствени нарушения. Използването на нови техники за секвениране на генома ще бъде от съществено значение за напредването на знанията за този тип заболявания и много други.

В тази статия обясняваме какво е генетичен маркер, какви видове маркери съществуват, как се откриват различните генетични варианти и какви са основните техники, използвани при секвенирането геномика.

• Препоръчителна статия: — Какво означава „вродено“?

Какво е генетичен маркер?

Генетичните маркери са сегменти от ДНК разположен на известна позиция (локус) на дадена хромозома. Обикновено тези маркери се свързват със специфични фенотипове на заболяването и са много полезни при идентифициране на различни генетични вариации при конкретни индивиди и популации.

Технологията на базирани на ДНК генетични маркери революционизира света на генетиката, тъй като благодарение на тях е възможно да се открият полиморфизми (отговорни за голяма вариабилност между индивиди от един и същи вид) между различни генотипове или алели на ген за дадена ДНК последователност в група гени.

Тези маркери, които дават висока вероятност за поява на заболяване, са най-полезни като диагностични инструменти.. Маркерът може да има функционални последствия, като например промяна на експресията или функцията на ген, който пряко допринася за развитието на заболяване; и обратно, може да няма никакви функционални последствия, но може да се намира близо до вариант функционални, така че и маркерът, и вариантът са склонни да се наследяват заедно в популацията общ.

Вариациите на ДНК се класифицират като "неутрални", когато не предизвикват никакви промени в метаболитните характеристики или фенотипни (наблюдаемите черти) и когато не са подложени на никакъв еволюционен натиск (положителен, отрицателен или балансьор); В противен случай вариациите се наричат ​​функционални.

Мутации в ключови нуклеотиди в ДНК последователност могат да променят аминокиселинния състав на протеин и да доведат до нови функционални варианти. Споменатите варианти могат да имат по-висока или по-ниска метаболитна ефективност в сравнение с оригиналната последователност; те могат напълно да загубят своята функционалност или дори да добавят нова.

Методи за откриване на полиморфизъм

Полиморфизмите се определят като генетични варианти в ДНК последователността между индивиди от един и същи вид.. Те могат да имат последствия върху фенотипа, ако се открият в кодиращите области на ДНК.

За откриване на тези полиморфизми има два основни метода: Southern метод, техника на хибридизация на нуклеинова киселина; и PCR техниката на полимеразна верижна реакция, която прави възможно амплифицирането на малки специфични участъци от ДНК материал.

С помощта на тези два метода могат да бъдат идентифицирани генетични вариации в ДНК проби и полиморфизми в специфичен регион на ДНК последователността. Проведените проучвания обаче показват, че при по-сложни заболявания е по-трудно идентифицират тези генетични маркери, тъй като те обикновено са полигенни, тоест причинени от дефекти в множество гени.

Видове генетични маркери

Има два основни вида молекулярни маркериs: тези на пост-транскрипция-транслация, които се извършват чрез индиректен ДНК анализ; и тези от типа претранскрипция-транслация, които правят възможно откриването на полиморфизми директно на ниво ДНК и които ще обсъдим по-долу.

1. RFLP маркери

RFLP (рестрикционен полиморфизъм на дължината на фрагмента) генетични маркери се получават след екстракция и фрагментиране на ДНК, чрез разрязване на ендонуклеаза от рестрикционни ензими.

След това получените рестрикционни фрагменти се анализират с помощта на гел електрофореза. Те са основен инструмент за геномно картографиране и при анализа на полигенни заболявания.

2. AFLP маркери

Тези маркери са двулелни и доминиращи.. Вариациите в много локуси (многолокусно именуване) могат да бъдат сортирани едновременно, за да се открият вариации в един нуклеотид от неизвестни геномни области, в които дадена мутация може да присъства често във функционални гени неопределен.

3. микросателити

Микросателитите са най-популярните генетични маркери в изследванията за генетична характеристика. Неговият висок процент на мутация и неговата кодоминантна природа позволяват да се оцени генетичното разнообразие в и между различни породи и генетично смесване между породи, дори и да са близки свързани.

4. Митохондриални ДНК маркери

Тези маркери осигуряват бърз начин за откриване на хибридизация между видове или подвидове.

Полиморфизмите в определени последователности или в контролната област на митохондриалната ДНК са допринесли до голяма степен за идентифицирането на предшественици на домашни видове, установяване на географски модели на генетично разнообразие и разбиране на поведението при размножаване. опитомяване.

5. RAPD маркери

Тези маркери се основават на полимеразна верижна реакция или PCR техника. Фрагментите, получени чрез RAPD, се амплифицират в различни произволни области.

Полезността му се крие във факта, че е лесна за използване техника и ни позволява бързо и едновременно да разграничаваме много полиморфизми. Използван е при анализа на генетичното разнообразие и подобряването и диференциацията на клоновите линии.

Техники за секвениране на генома

Много от съществуващите заболявания имат генетична основа. Причината обикновено се определя от появата на една или повече мутации, които причиняват заболяването или най-малкото повишават риска от развитието му.

Една от най-разпространените техники за откриване на тези мутации, която се използва доскоро, е изследването на генетичната асоциация., които включват секвениране на ДНК на един или група гени, за които се предполага, че участват в определено заболяване.

Изследванията на генетичните асоциации изучават ДНК последователностите в гените на носителите и здравите хора, за да се намери отговорният ген(и). Тези проучвания са се опитали да включат членове на едно и също семейство, за да увеличат вероятността за откриване на мутации. Въпреки това, този тип изследване дава възможност само да се идентифицират мутации, свързани с един ген, с ограниченията, които това води.

През последните години бяха открити нови техники за секвениране, които направиха възможно преодоляването им ограничения, известни като техники за секвениране от следващо поколение (NGS). Английски). Те позволяват секвениране на генома, инвестирайки по-малко време (и по-малко пари). В резултат на това в момента се провеждат т. нар. Проучвания за асоцииране в целия геном или GWAS (Genome-Wide Association Studies).

Геномното секвениране с помощта на GWAS позволява да се изследват всички присъстващи в генома мутации, експоненциално увеличавайки вероятността за намиране на гените, отговорни за определено заболяване. Това доведе до създаването на международни консорциуми с изследователи от цял ​​свят, споделящи хромозомни карти с рисковите варианти на множество заболявания.

GWAS обаче не са без ограничения, като например неспособността им да отчитат напълно генетичния и фамилния риск. на често срещаните заболявания, трудностите при оценката на редки генетични варианти или малкия размер на ефекта, получен в повечето от проучвания. Несъмнено проблемни аспекти, които ще трябва да бъдат подобрени през следващите години.

Библиографски справки:

• Корте, А. и Фарлоу, А. (2013). Предимствата и ограниченията на анализа на черти с GWAS: преглед. Растителни методи, 9(1), 29.

• Причард, Дж. К. и Розенберг Н. ДА СЕ. (1999). Използване на несвързани генетични маркери за откриване на стратификация на населението в асоциативни проучвания. Американският журнал за човешка генетика, 65 (1), 220-228.

• Уилямс, Дж. Г., Кубелик, А. Р., Ливак, К. Дж., Рафалски, Дж. А. и Тинги, С. v. (1990). ДНК полиморфизмите, амплифицирани от произволни праймери, са полезни като генетични маркери. Изследване на нуклеинови киселини, 18 (22), 6531-6535.