Τι είναι ένας γενετικός δείκτης; Σε τι χρησιμεύει;

Ανακαλύψεις νέων γενετικών δεικτών που βοηθούν στην αναγνώριση και, ως εκ τούτου, για την καλύτερη πρόληψη πολλαπλών ασθενειών.

Αυτοί οι δείκτες χρησιμοποιούνται για να συσχετίσουν ορισμένες γενετικές μεταλλάξεις με τον κίνδυνο εμφάνισης και ανάπτυξης πολλών κληρονομικές διαταραχές. Η χρήση νέων τεχνικών προσδιορισμού αλληλουχίας γονιδιώματος θα είναι απαραίτητη για την προώθηση της γνώσης αυτού του τύπου ασθένειας και πολλών άλλων.

Σε αυτό το άρθρο εξηγούμε τι είναι ένας γενετικός δείκτης, τι τύποι δεικτών υπάρχουν, πώς εντοπίζονται τις διαφορετικές γενετικές παραλλαγές και ποιες είναι οι κύριες τεχνικές που χρησιμοποιούνται στην αλληλούχιση γονιδιωματική.

• Προτεινόμενο άρθρο: «Τι σημαίνει «έμφυτο»;

Τι είναι ένας γενετικός δείκτης;

Οι γενετικοί δείκτες είναι τμήματα του dna βρίσκεται σε μια γνωστή θέση (ένας τόπος) σε ένα δεδομένο χρωμόσωμα. Κανονικά, αυτοί οι δείκτες σχετίζονται με συγκεκριμένους φαινοτύπους ασθενειών και είναι πολύ χρήσιμοι για τον εντοπισμό διαφορετικών γενετικών παραλλαγών σε συγκεκριμένα άτομα και πληθυσμούς.

Η τεχνολογία των γενετικών δεικτών που βασίζονται στο DNA έχει φέρει επανάσταση στον κόσμο της γενετικής, καθώς χάρη σε αυτούς είναι δυνατός ο εντοπισμός πολυμορφισμών (υπεύθυνος για την μεγάλη μεταβλητότητα μεταξύ ατόμων του ίδιου είδους) μεταξύ διαφορετικών γονότυπων ή αλληλόμορφων ενός γονιδίου για μια δεδομένη αλληλουχία DNA σε μια ομάδα γονιδίων.

Αυτοί οι δείκτες που παρέχουν μεγάλη πιθανότητα εμφάνισης ασθένειας είναι πιο χρήσιμοι ως διαγνωστικά εργαλεία.. Ένας δείκτης μπορεί να έχει λειτουργικές συνέπειες, όπως αλλαγή της έκφρασης ή της λειτουργίας ενός γονιδίου που συμβάλλει άμεσα στην ανάπτυξη μιας ασθένειας. και αντιστρόφως, μπορεί να μην έχει καμία λειτουργική συνέπεια, αλλά να βρίσκεται κοντά σε μια παραλλαγή λειτουργικό έτσι ώστε τόσο ο δείκτης όσο και η παραλλαγή τείνουν να κληρονομούνται μαζί στον πληθυσμό γενικός.

Οι παραλλαγές του DNA ταξινομούνται ως «ουδέτερες» όταν δεν προκαλούν αλλαγές στα μεταβολικά χαρακτηριστικά ή φαινοτυπικά (τα παρατηρήσιμα χαρακτηριστικά) και όταν δεν υπόκεινται σε καμία εξελικτική πίεση (είτε θετική, αρνητική ή ισορροπιστής)· Διαφορετικά, οι παραλλαγές ονομάζονται λειτουργικές.

Οι μεταλλάξεις σε βασικά νουκλεοτίδια σε μια αλληλουχία DNA μπορούν να αλλάξουν τη σύνθεση αμινοξέων μιας πρωτεΐνης και να οδηγήσουν σε νέες λειτουργικές παραλλαγές. Οι εν λόγω παραλλαγές μπορεί να έχουν υψηλότερη ή χαμηλότερη μεταβολική αποτελεσματικότητα σε σύγκριση με την αρχική αλληλουχία. μπορεί να χάσουν εντελώς τη λειτουργικότητά τους ή ακόμα και να προσθέσουν ένα νέο.

Μέθοδοι ανίχνευσης πολυμορφισμού

Οι πολυμορφισμοί ορίζονται ως γενετικές παραλλαγές στην αλληλουχία DNA μεταξύ ατόμων του ίδιου είδους.. Αυτά μπορεί να έχουν συνέπειες στον φαινότυπο εάν βρεθούν σε κωδικοποιητικές περιοχές του DNA.

Για την ανίχνευση αυτών των πολυμορφισμών, υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι: η μέθοδος Southern, μια τεχνική υβριδισμού νουκλεϊκού οξέος. και την τεχνική PCR αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης, η οποία καθιστά δυνατή την ενίσχυση μικρών ειδικών περιοχών υλικού DNA.

Χρησιμοποιώντας αυτές τις δύο μεθόδους, μπορούν να εντοπιστούν γενετικές παραλλαγές σε δείγματα DNA και πολυμορφισμοί σε μια συγκεκριμένη περιοχή της αλληλουχίας DNA. Ωστόσο, οι μελέτες που πραγματοποιήθηκαν δείχνουν ότι στην περίπτωση πιο σύνθετων ασθενειών είναι πιο δύσκολο ταυτοποιούν αυτούς τους γενετικούς δείκτες, αφού είναι συνήθως πολυγονιδικοί, δηλαδή προκαλούνται από ελαττώματα σε πολλαπλά γονίδια.

Τύποι γενετικών δεικτών

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι μοριακών δεικτώνs: αυτά της μετα-μεταγραφής-μετάφρασης, τα οποία πραγματοποιούνται με έμμεση ανάλυση DNA. και αυτά του προμεταγραφικού-μεταφραστικού τύπου, που καθιστούν δυνατή την ανίχνευση πολυμορφισμών απευθείας σε επίπεδο DNA και που θα συζητήσουμε παρακάτω.

1. Δείκτες RFLP

Γενετικοί δείκτες RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism). λαμβάνονται μετά από εκχύλιση και κατακερματισμό του DNA, με κοπή μιας ενδονουκλεάσης με ένζυμα περιορισμού.

Τα ληφθέντα θραύσματα περιορισμού στη συνέχεια αναλύονται χρησιμοποιώντας ηλεκτροφόρηση πηκτής. Αποτελούν θεμελιώδες εργαλείο για τη γονιδιωματική χαρτογράφηση και την ανάλυση πολυγονιδιακών ασθενειών.

2. Δείκτες AFLP

Αυτοί οι δείκτες είναι διαλληλικοί και κυρίαρχοι.. Παραλλαγές σε πολλούς τόπους (ονομασία πολλαπλών τόπων) μπορούν να ταξινομηθούν ταυτόχρονα για να ανιχνευθούν παραλλαγές σε ένα μόνο νουκλεοτίδιο από άγνωστες γονιδιωματικές περιοχές, στις οποίες μια δεδομένη μετάλλαξη μπορεί να υπάρχει συχνά σε λειτουργικά γονίδια ακαθόριστος.

3. μικροδορυφόροι

Οι μικροδορυφόροι είναι οι πιο δημοφιλείς γενετικοί δείκτες στις μελέτες γενετικού χαρακτηρισμού. Ο υψηλός ρυθμός μετάλλαξης και η συνεπικρατούσα φύση του καθιστούν δυνατή την εκτίμηση της γενετικής ποικιλότητας εντός και μεταξύ διαφορετικών φυλών, και γενετική ανάμειξη μεταξύ των φυλών, ακόμη και αν είναι στενά σχετίζεται με.

4. Δείκτες μιτοχονδριακού DNA

Αυτοί οι δείκτες παρέχουν έναν γρήγορο τρόπο ανίχνευσης υβριδισμού μεταξύ ειδών ή υποειδών.

Οι πολυμορφισμοί σε ορισμένες αλληλουχίες ή στην περιοχή ελέγχου του μιτοχονδριακού DNA έχουν συμβάλει, σε μεγάλο βαθμό, στην ταυτοποίηση του πρόγονοι κατοικίδιων ειδών, καθιερώνοντας γεωγραφικά πρότυπα γενετικής ποικιλότητας και κατανοώντας τις συμπεριφορές αναπαραγωγής. εξημέρωση.

5. Δείκτες RAPD

Αυτοί οι δείκτες βασίζονται στην αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης ή στην τεχνική PCR. Τα θραύσματα που λαμβάνονται από το RAPD ενισχύονται σε διαφορετικές τυχαίες περιοχές.

Η χρησιμότητά της έγκειται στο γεγονός ότι είναι μια εύχρηστη τεχνική και μας επιτρέπει να διακρίνουμε γρήγορα και ταυτόχρονα πολλούς πολυμορφισμούς. Έχει χρησιμοποιηθεί στην ανάλυση της γενετικής ποικιλότητας και στη βελτίωση και διαφοροποίηση των κλωνικών γραμμών.

Τεχνικές αλληλουχίας γονιδιώματος

Πολλές από τις ασθένειες που υπάρχουν έχουν γενετική βάση. Η αιτία καθορίζεται συνήθως από την εμφάνιση μιας ή περισσότερων μεταλλάξεων που προκαλούν τη νόσο ή, τουλάχιστον, αυξάνουν τον κίνδυνο εμφάνισης της.

Μία από τις πιο κοινές τεχνικές για την ανίχνευση αυτών των μεταλλάξεων και που χρησιμοποιήθηκε μέχρι πρόσφατα είναι η μελέτη γενετικής συσχέτισης., τα οποία περιλαμβάνουν την αλληλούχιση του DNA ενός ή μιας ομάδας γονιδίων για τα οποία υπάρχει υποψία ότι εμπλέκονται σε μια συγκεκριμένη ασθένεια.

Μελέτες γενετικής συσχέτισης μελετούν τις αλληλουχίες DNA στα γονίδια των φορέων και των υγιών ατόμων, προκειμένου να βρουν το υπεύθυνο γονίδιο(α). Αυτές οι μελέτες έχουν προσπαθήσει να συμπεριλάβουν μέλη της ίδιας οικογένειας για να αυξήσουν την πιθανότητα ανίχνευσης μεταλλάξεων. Ωστόσο, αυτός ο τύπος μελέτης καθιστά δυνατό μόνο τον εντοπισμό μεταλλάξεων που συνδέονται με ένα μόνο γονίδιο, με τους περιορισμούς που αυτό συνεπάγεται.

Τα τελευταία χρόνια, έχουν ανακαλυφθεί νέες τεχνικές αλληλουχίας που κατέστησαν δυνατό να ξεπεραστούν περιορισμούς, γνωστοί ως τεχνικές αλληλουχίας επόμενης γενιάς (NGS). Αγγλικά). Αυτά επιτρέπουν την αλληλουχία του γονιδιώματος επενδύοντας λιγότερο χρόνο (και λιγότερα χρήματα). Ως αποτέλεσμα, διεξάγονται επί του παρόντος οι λεγόμενες Genome-Wide Association Studies ή GWAS (Genome-Wide Association Studies).

Η γονιδιωματική αλληλουχία χρησιμοποιώντας GWAS επιτρέπει τη διερεύνηση όλων των μεταλλάξεων που υπάρχουν στο γονιδίωμα, αυξάνοντας εκθετικά την πιθανότητα εύρεσης των γονιδίων που ευθύνονται για μια συγκεκριμένη ασθένεια. Αυτό οδήγησε στη δημιουργία διεθνών κοινοπραξιών με ερευνητές από όλο τον κόσμο που μοιράζονται χάρτες χρωμοσωμάτων με τις παραλλαγές κινδύνου μιας πληθώρας ασθενειών.

Ωστόσο, τα GWAS δεν είναι χωρίς περιορισμούς, όπως η αδυναμία τους να λάβουν υπόψη πλήρως τον γενετικό και οικογενειακό κίνδυνο. κοινών ασθενειών, οι δυσκολίες αξιολόγησης σπάνιων γενετικών παραλλαγών ή το μικρό μέγεθος επίδρασης που επιτυγχάνεται στα περισσότερα από τα σπουδές. Αναμφίβολα προβληματικές πτυχές που θα πρέπει να βελτιωθούν τα επόμενα χρόνια.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Korte, A., & Farlow, A. (2013). Τα πλεονεκτήματα και οι περιορισμοί της ανάλυσης χαρακτηριστικών με GWAS: μια ανασκόπηση. Μέθοδοι φυτών, 9(1), 29.

• Πρίτσαρντ, Τζ. Κ., & Ρόζενμπεργκ, Ν. ΠΡΟΣ ΤΗΝ. (1999). Χρήση μη συνδεδεμένων γενετικών δεικτών για την ανίχνευση της διαστρωμάτωσης του πληθυσμού σε μελέτες συσχέτισης. The American Journal of Human Genetics, 65(1), 220-228.

• Ουίλιαμς, Τζ. G., Kubelik, A. R., Livak, K. J., Rafalski, J. A., & Tingey, S. v. (1990). Οι πολυμορφισμοί DNA που ενισχύονται από αυθαίρετους εκκινητές είναι χρήσιμοι ως γενετικοί δείκτες. Nucleic acids research, 18(22), 6531-6535.