Hvad er en genetisk markør? Hvad er det for?

Opdagelser af nye genetiske markører, der hjælper med at identificere og derfor bedre at forebygge flere sygdomme.

Disse markører bruges til at forbinde visse genetiske mutationer med risikoen for fremkomst og udvikling af talrige arvelige lidelser. Brugen af ​​nye genomsekventeringsteknikker vil være afgørende for at fremme viden om denne type sygdom og mange andre.

I denne artikel forklarer vi, hvad en genetisk markør er, hvilke typer markører der findes, hvordan de opdages de forskellige genetiske varianter og hvad er de vigtigste teknikker, der bruges i sekventering genomik.

• Anbefalet artikel: "Hvad betyder 'medfødt'?"

Hvad er en genetisk markør?

Genetiske markører er segmenter af dna placeret på en kendt position (et locus) på et givet kromosom. Normalt er disse markører forbundet med specifikke sygdomsfænotyper og er meget nyttige til at identificere forskellige genetiske variationer i specifikke individer og populationer.

Teknologien med DNA-baserede genetiske markører har revolutioneret genetikkens verden, da det takket være dem er muligt at opdage polymorfier (ansvarlig for stor variabilitet mellem individer af samme art) mellem forskellige genotyper eller alleler af et gen for en given DNA-sekvens i en gruppe af gener.

De markører, der giver en høj sandsynlighed for sygdomsforekomst, er mest nyttige som diagnostiske værktøjer.. En markør kan have funktionelle konsekvenser, såsom at ændre ekspressionen eller funktionen af ​​et gen, der direkte bidrager til udviklingen af ​​en sygdom; og omvendt kan det ikke have nogen funktionel konsekvens, men kan være placeret tæt på en variant funktionel, således at både markøren og varianten har en tendens til at blive nedarvet sammen i populationen generel.

DNA-variationer klassificeres som "neutrale", når de ikke frembringer ændringer i metaboliske egenskaber eller fænotypiske (de observerbare træk), og når de ikke er udsat for noget evolutionært pres (enten positivt, negativt eller balancer); Ellers kaldes variationerne funktionelle.

Mutationer i nøglenukleotider i en DNA-sekvens kan ændre aminosyresammensætningen af ​​et protein og føre til nye funktionelle varianter. Nævnte varianter kan have en højere eller lavere metabolisk effektivitet sammenlignet med den oprindelige sekvens; de kan helt miste deres funktionalitet eller endda tilføje en ny.

Metoder til påvisning af polymorfi

Polymorfier defineres som genetiske varianter i DNA-sekvensen mellem individer af samme art.. Disse kan have konsekvenser for fænotypen, hvis de findes i kodende områder af DNA'et.

For at påvise disse polymorfismer er der to hovedmetoder: Southern-metoden, en nukleinsyrehybridiseringsteknik; og polymerasekædereaktion PCR-teknikken, som gør det muligt at amplificere små specifikke områder af DNA-materiale.

Ved at bruge disse to metoder kan genetiske variationer i DNA-prøver og polymorfismer i en specifik region af DNA-sekvensen identificeres. De gennemførte undersøgelser viser dog, at det ved mere komplekse sygdomme er sværere at identificere disse genetiske markører, da de normalt er polygene, det vil sige forårsaget af defekter i flere gener.

Typer af genetiske markører

Der er to hovedtyper af molekylære markørers: dem af post-transkription-translation, som udføres ved en indirekte DNA-analyse; og dem af typen prætranskription-translation, som gør det muligt at påvise polymorfier direkte på DNA-niveau, og som vi vil diskutere nedenfor.

1. RFLP markører

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) genetiske markører opnås efter ekstraktion og fragmentering af DNA, ved at skære en endonuklease ved hjælp af restriktionsenzymer.

De opnåede restriktionsfragmenter analyseres derefter ved anvendelse af gelelektroforese. De er et grundlæggende værktøj til genomisk kortlægning og til analyse af polygene sygdomme.

2. AFLP markører

Disse markører er bialleliske og dominerende.. Variationer på mange loci (multi-locus navngivning) kan sorteres samtidigt for at detektere variationer på en enkelt nukleotid fra ukendte genomiske regioner, hvor en given mutation kan være til stede hyppigt i funktionelle gener ubestemt.

3. mikrosatellitter

Mikrosatellitter er de mest populære genetiske markører i genetiske karakteriseringsundersøgelser. Dens høje mutationshastighed og dens codominante natur gør det muligt at estimere den genetiske diversitet inden for og mellem forskellige racer, og genetisk blanding mellem racer, selvom de er tætte relaterede.

4. Mitokondrielle DNA-markører

Disse markører give en hurtig måde at detektere hybridisering mellem arter eller underarter.

Polymorfier i visse sekvenser eller i kontrolregionen af ​​mitokondrielt DNA har i høj grad bidraget til identifikation af stamfædre til hjemlige arter, etablering af geografiske mønstre for genetisk diversitet og forståelse af yngleadfærd. domesticering.

5. RAPD-markører

Disse markører er baseret på polymerasekædereaktionen eller PCR-teknikken. Fragmenterne opnået ved RAPD amplificeres i forskellige tilfældige regioner.

Dens anvendelighed ligger i, at det er en nem at bruge teknik og giver os mulighed for hurtigt og samtidigt at skelne mange polymorfier. Det er blevet brugt til analyse af genetisk diversitet og forbedring og differentiering af klonale linjer.

Genomsekventeringsteknikker

Mange af de sygdomme, der findes, har et genetisk grundlag. Årsagen bestemmes normalt af udseendet af en eller flere mutationer, der forårsager sygdommen eller i det mindste øger risikoen for at udvikle den.

En af de mest almindelige teknikker til at opdage disse mutationer, og som har været brugt indtil for nylig, er den genetiske associationsundersøgelse., som involverer sekventering af DNA'et fra et eller en gruppe af gener, der er mistænkt for at være involveret i en bestemt sygdom.

Genetiske associationsstudier studerer DNA-sekvenserne i generne fra bærere og raske mennesker for at finde de ansvarlige gener. Disse undersøgelser har forsøgt at inkludere medlemmer af samme familie for at øge sandsynligheden for påvisning af mutationer. Denne type undersøgelser gør det dog kun muligt at identificere mutationer knyttet til et enkelt gen, med de begrænsninger det medfører.

I de senere år er der blevet opdaget nye sekventeringsteknikker, der har gjort det muligt at overvinde disse begrænsninger, kendt som næste generations sekventeringsteknikker (NGS). Engelsk). Disse tillader sekventering af genomet, der investerer mindre tid (og færre penge). Som følge heraf gennemføres i øjeblikket de såkaldte Genome-Wide Association Studies eller GWAS (Genome-Wide Association Studies).

Genomisk sekventering ved hjælp af GWAS gør det muligt at udforske alle mutationer, der er til stede i genomet, hvilket eksponentielt øger sandsynligheden for at finde de gener, der er ansvarlige for en bestemt sygdom. Dette har ført til oprettelsen af ​​internationale konsortier med forskere fra hele verden, der deler kromosomkort med risikovarianterne for en lang række sygdomme.

GWAS er dog ikke uden begrænsninger, såsom deres manglende evne til fuldt ud at redegøre for genetisk og familiær risiko. af almindelige sygdomme, vanskelighederne med at vurdere sjældne genetiske varianter eller den lille effektstørrelse opnået i de fleste af undersøgelser. Uden tvivl problematiske aspekter, som skal forbedres i de kommende år.

Bibliografiske referencer:

• Korte, A., & Farlow, A. (2013). Fordelene og begrænsningerne ved egenskabsanalyse med GWAS: en gennemgang. Plantemetoder, 9(1), 29.

• Pritchard, J. K., & Rosenberg, N. TIL. (1999). Brug af uforbundne genetiske markører til at påvise befolkningsstratificering i associationsstudier. The American Journal of Human Genetics, 65(1), 220-228.

• Williams, J. G., Kubelik, A. R., Livak, K. J., Rafalski, J. A., & Tingey, S. v. (1990). DNA-polymorfier amplificeret af arbitrære primere er nyttige som genetiske markører. Nucleinsyreforskning, 18(22), 6531-6535.