Mis on geneetiline marker? Milleks see mõeldud on?

Uute geneetiliste markerite avastused, mis aitavad tuvastada ja seetõttu mitmete haiguste paremaks ennetamiseks.

Neid markereid kasutatakse teatud geneetiliste mutatsioonide seostamiseks paljude esinemise ja arengu riskiga pärilikud häired. Uute genoomi järjestamise tehnikate kasutamine on seda tüüpi haiguste ja paljude teiste haiguste kohta teadmiste edendamisel hädavajalik.

Selles artiklis selgitame, mis on geneetiline marker, mis tüüpi markerid eksisteerivad ja kuidas neid tuvastatakse erinevad geneetilised variandid ja millised on peamised sekveneerimisel kasutatavad tehnikad genoomika.

• Soovitatav artikkel: "Mida tähendab "kaasasündinud"?"

Mis on geneetiline marker?

Geneetilised markerid on segmendid DNA mis asub antud kromosoomi teadaolevas asukohas (lookus). Tavaliselt on need markerid seotud konkreetsete haiguste fenotüüpidega ja on väga kasulikud erinevate geneetiliste variatsioonide tuvastamisel konkreetsetes indiviidides ja populatsioonides.

DNA-põhiste geneetiliste markerite tehnoloogia on geneetika maailma muutnud, kuna tänu neile on võimalik tuvastada polümorfisme (vastutavad suur varieeruvus sama liigi isendite vahel) geeni erinevate genotüüpide või alleelide vahel antud DNA järjestuse puhul geenirühmas.

Diagnostikavahenditena on kõige kasulikumad need markerid, mis annavad haiguse esinemise suure tõenäosuse.. Markeril võivad olla funktsionaalsed tagajärjed, näiteks geeni ekspressiooni või funktsiooni muutmine, mis aitab otseselt kaasa haiguse arengule; ja vastupidi, sellel ei pruugi olla funktsionaalseid tagajärgi, vaid see võib asuda variandi lähedal funktsionaalne, nii et nii marker kui ka variant kipuvad populatsioonis koos päranduma üldine.

DNA variatsioonid klassifitseeritakse "neutraalseteks", kui need ei põhjusta muutusi metaboolsetes tunnustes või fenotüüpsed (jälgitavad tunnused) ja kui neile ei avaldata mingit evolutsioonilist survet (kas positiivset, negatiivset või tasakaalustaja); Vastasel juhul nimetatakse variatsioone funktsionaalseteks.

DNA järjestuse võtmenukleotiidide mutatsioonid võivad muuta valgu aminohappelist koostist ja viia uute funktsionaalsete variantideni. Nimetatud variantidel võib olla suurem või madalam metaboolne efektiivsus võrreldes algse järjestusega; nad võivad oma funktsionaalsuse täielikult kaotada või isegi lisada uue.

Polümorfismi tuvastamise meetodid

Polümorfismid on määratletud kui geneetilised variandid DNA järjestuses sama liigi isendite vahel.. Need võivad avaldada mõju fenotüübile, kui neid leidub DNA kodeerivates piirkondades.

Nende polümorfismide tuvastamiseks on kaks peamist meetodit: Southerni meetod, nukleiinhapete hübridisatsioonitehnika; ja polümeraasi ahelreaktsiooni PCR tehnikat, mis võimaldab amplifitseerida DNA materjali väikseid spetsiifilisi piirkondi.

Neid kahte meetodit kasutades saab tuvastada DNA proovide geneetilisi variatsioone ja polümorfisme DNA järjestuse konkreetses piirkonnas. Läbiviidud uuringud näitavad aga, et keerulisemate haiguste puhul on see keerulisem tuvastada need geneetilised markerid, kuna need on tavaliselt polügeensed, st põhjustatud mitme defekti tõttu geenid.

Geneetilise markerite tüübid

Molekulaarseid markereid on kahte peamist tüüpis: transkriptsioonijärgse translatsiooni tulemused, mis viiakse läbi kaudse DNA analüüsiga; ja transkriptsiooni-translatsiooni tüüpi need, mis võimaldavad tuvastada polümorfisme otse DNA tasemel ja mida käsitleme allpool.

1. RFLP markerid

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) geneetilised markerid saadakse pärast DNA ekstraheerimist ja fragmenteerimist endonukleaasi lõikamisel restriktsiooniensüümidega.

Saadud restriktsioonifragmente analüüsitakse seejärel geelelektroforeesi abil. Need on genoomse kaardistamise ja polügeensete haiguste analüüsimise põhivahend.

2. AFLP markerid

Need markerid on bialleelsed ja domineerivad.. Variatsioone paljudes lookustes (mitme lookuse nimetamine) saab üheaegselt sorteerida, et tuvastada variatsioone ühes kohas nukleotiid tundmatutest genoomsetest piirkondadest, mille funktsionaalsetes geenides võib sageli esineda antud mutatsioon määramatu.

3. mikrosatelliidid

Mikrosatelliidid on geneetilise iseloomustamise uuringutes kõige populaarsemad geneetilised markerid. Selle kõrge mutatsioonimäär ja kodominantne olemus võimaldavad hinnata geneetilist mitmekesisust ja erinevate tõugude vahel ja tõugude geneetilist segunemist, isegi kui need on tihedalt seotud seotud.

4. Mitokondriaalsed DNA markerid

Need markerid pakuvad kiiret viisi liikide või alamliikide vahelise hübridisatsiooni tuvastamiseks.

Polümorfismid teatud järjestustes või mitokondriaalse DNA kontrollpiirkonnas on suurel määral kaasa aidanud kodumaiste liikide eellased, geneetilise mitmekesisuse geograafiliste mustrite loomine ja aretuskäitumise mõistmine. kodustamine.

5. RAPD markerid

Need markerid põhinevad polümeraasi ahelreaktsioonil või PCR-tehnikal. RAPD abil saadud fragmendid amplifitseeritakse erinevates juhuslikes piirkondades.

Selle kasulikkus seisneb selles, et see on lihtsalt kasutatav tehnika ning võimaldab kiiresti ja samaaegselt eristada paljusid polümorfisme. Seda on kasutatud geneetilise mitmekesisuse analüüsimisel ning klooniliinide täiustamisel ja diferentseerimisel.

Genoomi järjestuse määramise tehnikad

Paljudel olemasolevatel haigustel on geneetiline alus. Põhjuse määrab tavaliselt ühe või mitme mutatsiooni ilmnemine, mis haigust põhjustavad või vähemalt suurendavad selle tekkeriski.

Üks levinumaid meetodeid nende mutatsioonide tuvastamiseks, mida on kuni viimase ajani kasutatud, on geneetilise assotsiatsiooni uuring., mis hõlmavad ühe või teatud haigusega kahtlustatavate geenide rühma DNA järjestamist.

Geneetilised assotsiatsiooniuuringud uurivad DNA järjestusi kandjate ja tervete inimeste geenides, et leida vastutav geen(id). Need uuringud on püüdnud kaasata sama perekonna liikmeid, et suurendada mutatsioonide tuvastamise tõenäosust. Seda tüüpi uuringud võimaldavad aga tuvastada ainult ühe geeniga seotud mutatsioone, koos sellega kaasnevate piirangutega.

Viimastel aastatel on avastatud uusi järjestustehnikaid, mis on võimaldanud neist üle saada piiranguid, mida nimetatakse järgmise põlvkonna järjestusmeetoditeks (NGS). Inglise). Need võimaldavad genoomi järjestamist, investeerides vähem aega (ja vähem raha). Sellest tulenevalt viiakse praegu läbi nn Genome-Wide Association Studies ehk GWAS (Genome-Wide Association Studies).

Genoomne sekveneerimine GWAS-i abil võimaldab uurida kõiki genoomis esinevaid mutatsioone, suurendades eksponentsiaalselt tõenäosust leida teatud haiguse eest vastutavad geenid. See on viinud rahvusvaheliste konsortsiumide loomiseni, kus teadlased üle kogu maailma jagavad kromosoomikaarte paljude haiguste riskivariantidega.

Kuid GWAS-il pole piiranguid, näiteks nende suutmatus täielikult arvesse võtta geneetilist ja perekondlikku riski. levinumate haiguste puhul, raskused haruldaste geneetiliste variantide hindamisel või enamikul juhtudel saavutatud toime väike suurus uuringud. Kahtlemata probleemsed aspektid, mida tuleb lähiaastatel parandada.

Bibliograafilised viited:

• Korte, A. ja Farlow, A. (2013). GWAS-i tunnuste analüüsi eelised ja piirangud: ülevaade. Taimemeetodid, 9(1), 29.

• Pritchard, J. K. ja Rosenberg, N. TO. (1999). Ühenduseta geneetiliste markerite kasutamine populatsiooni kihistumise tuvastamiseks assotsiatsiooniuuringutes. The American Journal of Human Genetics, 65(1), 220-228.

• Williams, J. G., Kubelik, A. R., Livak, K. J., Rafalski, J. A. ja Tingey, S. v. (1990). Suvaliste praimeritega amplifitseeritud DNA polümorfismid on kasulikud geneetiliste markeritena. Nukleiinhapete uurimine, 18(22), 6531-6535.