Was ist ein genetischer Marker? Wofür ist das?

Entdeckungen neuer genetischer Marker, die bei der Identifizierung helfen und damit Mehrfacherkrankungen besser vorzubeugen.

Diese Marker werden verwendet, um bestimmte genetische Mutationen mit dem Risiko des Auftretens und der Entwicklung zahlreicher zu assoziieren erbliche Störungen. Der Einsatz neuer Techniken zur Genomsequenzierung wird wesentlich sein, um das Wissen über diese Art von Krankheit und viele andere zu erweitern.

In diesem Artikel erklären wir, was ein genetischer Marker ist, welche Arten von Markern es gibt und wie sie nachgewiesen werden die verschiedenen genetischen Varianten und welche die wichtigsten Techniken sind, die bei der Sequenzierung verwendet werden Genomik.

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Was ist ein genetischer Marker?

Genetische Marker sind Segmente von DNA befindet sich an einer bekannten Position (einem Locus) auf einem bestimmten Chromosom. Normalerweise sind diese Marker mit spezifischen Krankheitsphänotypen assoziiert und sind sehr nützlich bei der Identifizierung unterschiedlicher genetischer Variationen bei spezifischen Individuen und Populationen.

Die Technologie der DNA-basierten genetischen Marker hat die Welt der Genetik revolutioniert, da es dank ihnen möglich ist, Polymorphismen (verantwortlich für die große Variabilität zwischen Individuen derselben Art) zwischen verschiedenen Genotypen oder Allelen eines Gens für eine gegebene DNA-Sequenz in einer Gruppe von Genen.

Jene Marker, die eine hohe Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Krankheit verleihen, sind als diagnostische Werkzeuge am nützlichsten.. Ein Marker kann funktionelle Konsequenzen haben, wie z. B. die Veränderung der Expression oder Funktion eines Gens, das direkt zur Entstehung einer Krankheit beiträgt; und umgekehrt darf es keine funktionelle Konsequenz haben, kann sich aber in der Nähe einer Variante befinden funktional, so dass sowohl der Marker als auch die Variante dazu neigen, zusammen in der Population vererbt zu werden allgemein.

DNA-Variationen werden als "neutral" eingestuft, wenn sie keine Veränderungen der Stoffwechselmerkmale hervorrufen oder bewirken phänotypisch (die beobachtbaren Merkmale) sind, und wenn sie keinem evolutionären Druck (weder positiv noch negativ o Balancer); Andernfalls werden die Variationen als funktional bezeichnet.

Mutationen in Schlüsselnukleotiden in einer DNA-Sequenz können die Aminosäurezusammensetzung eines Proteins verändern und zu neuen funktionellen Varianten führen. Diese Varianten können im Vergleich zur ursprünglichen Sequenz eine höhere oder niedrigere metabolische Effizienz aufweisen; Sie können ihre Funktionalität vollständig verlieren oder sogar eine neue hinzufügen.

Methoden zur Erkennung von Polymorphismen

Polymorphismen sind als genetische Varianten in der DNA-Sequenz zwischen Individuen derselben Art definiert.. Diese können Auswirkungen auf den Phänotyp haben, wenn sie in kodierenden Regionen der DNA gefunden werden.

Um diese Polymorphismen nachzuweisen, gibt es zwei Hauptverfahren: das Southern-Verfahren, eine Nucleinsäure-Hybridisierungstechnik; und die Polymerase-Kettenreaktions-PCR-Technik, die es ermöglicht, kleine spezifische Regionen von DNA-Material zu amplifizieren.

Mit diesen beiden Methoden können genetische Variationen in DNA-Proben und Polymorphismen in einer bestimmten Region der DNA-Sequenz identifiziert werden. Die durchgeführten Studien zeigen jedoch, dass es bei komplexeren Erkrankungen schwieriger ist identifizieren diese genetischen Marker, da sie in der Regel polygen sind, das heißt, durch mehrere Defekte verursacht werden Gene.

Arten von genetischen Markern

Es gibt zwei Haupttypen von molekularen Markerns: solche der Post-Transkription-Translation, die durch eine indirekte DNA-Analyse durchgeführt werden; und solche vom Prätranskriptions-Translations-Typ, die es ermöglichen, Polymorphismen direkt auf DNA-Ebene nachzuweisen, und die wir weiter unten besprechen werden.

1. RFLP-Marker

Genetische Marker RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism). werden nach Extraktion und Fragmentierung von DNA erhalten, indem eine Endonuklease durch Restriktionsenzyme geschnitten wird.

Die erhaltenen Restriktionsfragmente werden dann mittels Gelelektrophorese analysiert. Sie sind ein grundlegendes Werkzeug für die genomische Kartierung und bei der Analyse polygener Krankheiten.

2. AFLP-Marker

Diese Marker sind biallelisch und dominant.. Variationen an vielen Loci (Multi-Locus-Benennung) können gleichzeitig sortiert werden, um Variationen an einem einzigen zu erkennen Nukleotid aus unbekannten genomischen Regionen, in denen eine bestimmte Mutation häufig in funktionellen Genen vorhanden sein kann unbestimmt.

3. Mikrosatelliten

Mikrosatelliten sind die beliebtesten genetischen Marker in Studien zur genetischen Charakterisierung. Seine hohe Mutationsrate und sein kodominanter Charakter ermöglichen es, die genetische Vielfalt innerhalb und abzuschätzen zwischen verschiedenen Rassen und genetische Vermischung zwischen Rassen, auch wenn sie eng beieinander liegen verwandt.

4. Mitochondriale DNA-Marker

Diese Markierungen bieten eine schnelle Möglichkeit, Hybridisierungen zwischen Arten oder Unterarten nachzuweisen.

Polymorphismen in bestimmten Sequenzen oder in der Kontrollregion der mitochondrialen DNA haben in hohem Maße zur Identifizierung der mitochondrialen DNA beigetragen Vorfahren einheimischer Arten, die Etablierung geografischer Muster der genetischen Vielfalt und das Verständnis des Brutverhaltens. Domestizierung.

5. RAPD-Marker

Diese Marker basieren auf der Polymerase-Kettenreaktion oder PCR-Technik. Die durch RAPD erhaltenen Fragmente werden in verschiedenen Zufallsregionen amplifiziert.

Seine Nützlichkeit liegt in der Tatsache, dass es sich um eine einfach zu verwendende Technik handelt, die es uns ermöglicht, viele Polymorphismen schnell und gleichzeitig zu unterscheiden. Es wurde bei der Analyse der genetischen Diversität und der Verbesserung und Differenzierung klonaler Linien verwendet.

Techniken der Genomsequenzierung

Viele der existierenden Krankheiten haben eine genetische Grundlage. Die Ursache wird normalerweise durch das Auftreten einer oder mehrerer Mutationen bestimmt, die die Krankheit verursachen oder zumindest das Risiko ihrer Entwicklung erhöhen.

Eine der gebräuchlichsten Techniken zum Nachweis dieser Mutationen, die bis vor kurzem verwendet wurde, ist die genetische Assoziationsstudie., die die Sequenzierung der DNA eines Gens oder einer Gruppe von Genen umfassen, von denen vermutet wird, dass sie an einer bestimmten Krankheit beteiligt sind.

Genetische Assoziationsstudien untersuchen die DNA-Sequenzen in den Genen von Trägern und gesunden Menschen, um das/die verantwortliche(n) Gen(e) zu finden. Diese Studien haben versucht, Mitglieder derselben Familie einzubeziehen, um die Wahrscheinlichkeit des Nachweises von Mutationen zu erhöhen. Diese Art von Untersuchung ermöglicht jedoch nur die Identifizierung von Mutationen, die mit einem einzelnen Gen verbunden sind, mit den damit verbundenen Einschränkungen.

In den letzten Jahren wurden neue Sequenzierungstechniken entdeckt, die es ermöglicht haben, diese zu überwinden Einschränkungen, bekannt als Next-Generation-Sequencing (NGS)-Techniken. Englisch). Diese ermöglichen es, das Genom mit weniger Zeitaufwand (und weniger Geld) zu sequenzieren. Daher werden derzeit die sogenannten Genome-Wide Association Studies oder GWAS (Genome-Wide Association Studies) durchgeführt.

Die Genomsequenzierung mit GWAS ermöglicht die Untersuchung aller im Genom vorhandenen Mutationen, was die Wahrscheinlichkeit, die für eine bestimmte Krankheit verantwortlichen Gene zu finden, exponentiell erhöht. Dies hat zur Gründung internationaler Konsortien mit Forschern aus der ganzen Welt geführt, die Chromosomenkarten mit den Risikovarianten einer Vielzahl von Krankheiten austauschen.

GWAS sind jedoch nicht ohne Einschränkungen, wie z. B. ihre Unfähigkeit, genetische und familiäre Risiken vollständig zu berücksichtigen. von häufigen Krankheiten, die Schwierigkeiten bei der Bewertung seltener genetischer Varianten oder die geringe Effektgröße, die bei den meisten erhalten wird Studien. Zweifellos problematische Aspekte, die in den kommenden Jahren verbessert werden müssen.

Bibliographische Referenzen:

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