Co je genetický marker? K čemu to je?

Objevy nových genetických markerů, které pomáhají identifikovat a tím lépe předcházet mnoha nemocem.

Tyto markery se používají ke spojení určitých genetických mutací s rizikem výskytu a rozvoje mnoha dědičné poruchy. Využití nových technik sekvenování genomu bude zásadní pro rozšíření znalostí o tomto typu onemocnění a mnoha dalších.

V tomto článku vysvětlujeme, co je to genetický marker, jaké typy markerů existují a jak se detekují různé genetické varianty a jaké jsou hlavní techniky používané při sekvenování genomika.

• Doporučený článek: "Co znamená 'vrozený'?"

Co je genetický marker?

Genetické markery jsou segmenty dna nachází se ve známé pozici (lokusu) na daném chromozomu. Normálně jsou tyto markery spojeny se specifickými fenotypy onemocnění a jsou velmi užitečné při identifikaci různých genetických variací u konkrétních jedinců a populací.

Technologie genetických markerů na bázi DNA způsobila revoluci ve světě genetiky, protože díky nim je možné detekovat polymorfismy (zodpovědné za velká variabilita mezi jedinci stejného druhu) mezi různými genotypy nebo alelami genu pro danou sekvenci DNA ve skupině genů.

Ty markery, které poskytují vysokou pravděpodobnost výskytu onemocnění, jsou nejužitečnější jako diagnostické nástroje.. Marker může mít funkční důsledky, jako je změna exprese nebo funkce genu, který přímo přispívá k rozvoji onemocnění; a naopak nemusí mít žádný funkční následek, ale může se nacházet v blízkosti varianty funkční tak, že marker i varianta mají tendenci se v populaci dědit společně Všeobecné.

Variace DNA jsou klasifikovány jako "neutrální", když nevyvolávají žádné změny v metabolických vlastnostech nebo fenotypové (pozorovatelné rysy), a když nepodléhají žádnému evolučnímu tlaku (ať už pozitivnímu, negativnímu nebo vyvažovač); Jinak se variace nazývají funkční.

Mutace v klíčových nukleotidech v sekvenci DNA mohou změnit složení aminokyselin proteinu a vést k novým funkčním variantám. Uvedené varianty mohou mít vyšší nebo nižší metabolickou účinnost ve srovnání s původní sekvencí; mohou zcela ztratit svou funkčnost nebo dokonce přidat novou.

Metody detekce polymorfismu

Polymorfismy jsou definovány jako genetické varianty v sekvenci DNA mezi jedinci stejného druhu.. Ty mohou mít důsledky na fenotyp, pokud se nacházejí v kódujících oblastech DNA.

Pro detekci těchto polymorfismů existují dvě hlavní metody: Southernova metoda, technika hybridizace nukleové kyseliny; a technika polymerázové řetězové reakce PCR, která umožňuje amplifikovat malé specifické oblasti materiálu DNA.

Pomocí těchto dvou metod lze identifikovat genetické variace ve vzorcích DNA a polymorfismy ve specifické oblasti sekvence DNA. Provedené studie však ukazují, že v případě složitějších onemocnění je to obtížnější identifikovat tyto genetické markery, protože jsou obvykle polygenní, to znamená, že jsou způsobeny vícečetnými defekty geny.

Typy genetických markerů

Existují dva hlavní typy molekulárních markerůs: post-transkripční-translace, které se provádějí nepřímou analýzou DNA; a ty pretranskripčně-translačního typu, které umožňují detekovat polymorfismy přímo na úrovni DNA a o nichž pojednáme níže.

1. RFLP markery

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) genetické markery se získávají po extrakci a fragmentaci DNA štěpením endonukleázy restrikčními enzymy.

Získané restrikční fragmenty jsou poté analyzovány pomocí gelové elektroforézy. Jsou základním nástrojem pro mapování genomu a při analýze polygenních chorob.

2. AFLP markery

Tyto markery jsou bialelické a dominantní.. Variace na mnoha lokusech (multi-locus pojmenování) lze třídit současně a detekovat variace na jednom nukleotid z neznámých genomových oblastí, ve kterých může být daná mutace často přítomna ve funkčních genech neurčitý.

3. mikrosatelity

Mikrosatelity jsou nejoblíbenějšími genetickými markery ve studiích genetické charakterizace. Jeho vysoká míra mutací a jeho kodominantní povaha umožňují odhadnout genetickou diverzitu uvnitř a mezi různými plemeny a genetické míšení mezi plemeny, i když jsou si blízcí příbuzný.

4. Markery mitochondriální DNA

Tyto značky poskytují rychlý způsob, jak detekovat hybridizaci mezi druhy nebo poddruhy.

Polymorfismy v určitých sekvencích nebo v kontrolní oblasti mitochondriální DNA přispěly do značné míry k identifikaci předchůdci domácích druhů, stanovení geografických vzorců genetické diverzity a porozumění chovnému chování. domestikace.

5. Značky RAPD

Tyto markery jsou založeny na polymerázové řetězové reakci nebo technice PCR. Fragmenty získané pomocí RAPD jsou amplifikovány v různých náhodných oblastech.

Jeho užitečnost spočívá v tom, že se jedná o snadno použitelnou techniku ​​a umožňuje nám rychle a současně rozlišit mnoho polymorfismů. Byl použit při analýze genetické diverzity a zlepšení a diferenciaci klonálních linií.

Techniky sekvenování genomu

Mnoho nemocí, které existují, má genetický základ. Příčina je obvykle určena výskytem jedné nebo více mutací, které způsobují onemocnění nebo alespoň zvyšují riziko jeho rozvoje.

Jednou z nejběžnějších technik pro detekci těchto mutací, která byla donedávna používána, je studie genetické asociace., které zahrnují sekvenování DNA jednoho nebo skupiny genů, u kterých je podezření, že se podílejí na určité nemoci.

Studie genetické asociace studují sekvence DNA v genech přenašečů a zdravých lidí, aby nalezly odpovědný gen (geny). Tyto studie se pokusily zahrnout členy stejné rodiny, aby se zvýšila pravděpodobnost detekce mutací. Tento typ studie však umožňuje identifikovat pouze mutace spojené s jedním genem s omezeními, která to s sebou nese.

V posledních letech byly objeveny nové sekvenační techniky, které je umožnily překonat omezení, známé jako techniky sekvenování nové generace (NGS). Angličtina). Ty umožňují sekvenování genomu investovat méně času (a méně peněz). V důsledku toho jsou v současnosti prováděny tzv. Genome-Wide Association Studies nebo GWAS (Genome-Wide Association Studies).

Genomické sekvenování pomocí GWAS umožňuje prozkoumat všechny mutace přítomné v genomu, exponenciálně zvyšuje pravděpodobnost nalezení genů odpovědných za určité onemocnění. To vedlo k vytvoření mezinárodních konsorcií s výzkumníky z celého světa, kteří sdílejí chromozomové mapy s rizikovými variantami mnoha nemocí.

GWAS však nejsou bez omezení, jako je jejich neschopnost plně zohlednit genetické a familiární riziko. běžných onemocnění, potíže s hodnocením vzácných genetických variant nebo malá velikost účinku dosažená ve většině případů studie. Nepochybně problematické aspekty, které bude nutné v příštích letech zlepšit.

Bibliografické odkazy:

• Korte, A., & Farlow, A. (2013). Výhody a omezení analýzy vlastností pomocí GWAS: přehled. Rostlinné metody, 9(1), 29.

• Pritchard, J. K. a Rosenberg, N. NA. (1999). Použití nepropojených genetických markerů k detekci stratifikace populace v asociačních studiích. The American Journal of Human Genetics, 65(1), 220-228.

• Williams, J. G., Kubelík, A. R., Livák, K. J., Rafalski, J. A. & Tingey, S. proti. (1990). Polymorfismy DNA amplifikované libovolnými primery jsou užitečné jako genetické markery. Nucleic acid research, 18(22), 6531-6535.