Mikä on geneettinen markkeri? Mitä varten se on?

Löytöjä uusista geneettisistä markkereista, jotka auttavat tunnistamaan ja siten paremmin ehkäisemään useita sairauksia.

Näitä markkereita käytetään yhdistämään tiettyjä geneettisiä mutaatioita useiden esiintymis- ja kehittymisriskiin perinnölliset häiriöt. Uusien genomin sekvensointitekniikoiden käyttö on välttämätöntä tämäntyyppisten ja monien muiden sairauksien tuntemuksen edistämisessä.

Tässä artikkelissa selitämme, mikä geneettinen markkeri on, minkä tyyppisiä markkereita on olemassa, miten ne havaitaan eri geneettiset variantit ja mitkä ovat tärkeimmät sekvensoinnissa käytetyt tekniikat genomiikka.

• Suositeltu artikkeli: "Mitä "synnynnäinen" tarkoittaa?"

Mikä on geneettinen markkeri?

Geneettiset markkerit ovat segmenttejä dna joka sijaitsee tunnetussa paikassa (lokuksessa) tietyssä kromosomissa. Normaalisti nämä markkerit liittyvät tiettyihin sairauden fenotyyppeihin ja ovat erittäin hyödyllisiä erilaisten geneettisten muunnelmien tunnistamisessa tietyissä yksilöissä ja populaatioissa.

DNA-pohjaisten geneettisten markkerien teknologia on mullistanut genetiikan maailman, sillä niiden ansiosta on mahdollista havaita polymorfismia (vastaa suuri vaihtelu saman lajin yksilöiden välillä) geenin eri genotyyppien tai alleelien välillä tietylle DNA-sekvenssille geeniryhmässä.

Ne markkerit, jotka antavat suuren todennäköisyyden sairauden esiintymiselle, ovat hyödyllisimpiä diagnostisina työkaluina.. Markkerilla voi olla toiminnallisia seurauksia, kuten sairauden kehittymistä suoraan edistävän geenin ilmentymisen tai toiminnan muuttaminen; ja päinvastoin, sillä ei ehkä ole toiminnallisia seurauksia, vaan se voi sijaita lähellä varianttia toimivat siten, että sekä markkeri että variantti yleensä periytyvät yhdessä populaatiossa yleistä.

DNA-muunnelmat luokitellaan "neutraaleiksi", kun ne eivät aiheuta muutoksia aineenvaihdunnan ominaisuuksissa tai fenotyyppiset (havaittavat ominaisuudet) ja kun niihin ei kohdistu minkäänlaista evoluutiopainetta (joko positiivista, negatiivista tai tasapainotin); Muussa tapauksessa muunnelmia kutsutaan toiminnallisiksi.

DNA-sekvenssin avainnukleotidien mutaatiot voivat muuttaa proteiinin aminohappokoostumusta ja johtaa uusiin toiminnallisiin variantteihin. Mainituilla varianteilla voi olla suurempi tai pienempi metabolinen tehokkuus verrattuna alkuperäiseen sekvenssiin; ne voivat menettää toiminnallisuutensa kokonaan tai jopa lisätä uuden.

Polymorfismin havaitsemismenetelmät

Polymorfismit määritellään geneettisiksi varianteiksi saman lajin yksilöiden välisessä DNA-sekvenssissä.. Näillä voi olla vaikutuksia fenotyyppiin, jos niitä löytyy DNA: n koodaavilta alueilta.

Näiden polymorfismien havaitsemiseksi on kaksi päämenetelmää: Southern-menetelmä, nukleiinihappohybridisaatiotekniikka; ja polymeraasiketjureaktio-PCR-tekniikka, joka mahdollistaa DNA-materiaalin pienten spesifisten alueiden monistamisen.

Näitä kahta menetelmää käyttämällä voidaan tunnistaa DNA-näytteiden geneettiset vaihtelut ja polymorfismit tietyllä DNA-sekvenssin alueella. Tehdyt tutkimukset osoittavat kuitenkin, että monimutkaisemmissa sairauksissa se on vaikeampaa tunnistaa nämä geneettiset markkerit, koska ne ovat yleensä polygeenisiä eli useiden vikojen aiheuttamia geenit.

Geneettisten markkerien tyypit

Molekyylimarkkereita on kahta päätyyppiäs: transkription jälkeiset translaatiot, jotka suoritetaan epäsuoralla DNA-analyysillä; ja esitranskriptio-translaatiotyyppiset, jotka mahdollistavat polymorfismien havaitsemisen suoraan DNA-tasolla ja joita käsittelemme jäljempänä.

1. RFLP-merkit

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) geneettiset markkerit saadaan DNA: n uuttamisen ja fragmentoinnin jälkeen leikkaamalla endonukleaasi restriktioentsyymeillä.

Saadut restriktiofragmentit analysoidaan sitten käyttämällä geelielektroforeesia. Ne ovat keskeinen työkalu genomikartoituksessa ja polygeenisten sairauksien analysoinnissa.

2. AFLP-merkit

Nämä markkerit ovat kaksialleelisia ja hallitsevia.. Monien paikkojen muunnelmia (multi-locus-nimeäminen) voidaan lajitella samanaikaisesti, jotta voidaan havaita vaihtelut yhdessä nukleotidi tuntemattomilta genomialueilta, joissa tietty mutaatio voi esiintyä usein toiminnallisissa geeneissä epämääräinen.

3. mikrosatelliitit

Mikrosatelliitit ovat suosituimpia geneettisiä markkereita geneettisissä karakterisointitutkimuksissa. Sen korkea mutaationopeus ja sen kodominantti luonne mahdollistavat geneettisen monimuotoisuuden arvioinnin sisällä ja eri rotujen välillä ja geneettinen sekoittuminen rotujen välillä, vaikka ne olisivatkin läheisiä liittyvät.

4. Mitokondrioiden DNA-markkerit

Nämä merkit tarjoavat nopean tavan havaita lajien tai alalajien välinen hybridisaatio.

Tiettyjen sekvenssien tai mitokondrioiden DNA: n kontrollialueen polymorfismit ovat vaikuttaneet suuressa määrin mitokondrioiden tunnistamiseen. kotieläinlajien esivanhemmat, geneettisen monimuotoisuuden maantieteellisten mallien luominen ja lisääntymiskäyttäytymisen ymmärtäminen. kesyttäminen.

5. RAPD-merkit

Nämä markkerit perustuvat polymeraasiketjureaktioon tai PCR-tekniikkaan. RAPD: llä saadut fragmentit monistetaan eri satunnaisilla alueilla.

Sen hyödyllisyys piilee siinä, että se on helppokäyttöinen tekniikka ja mahdollistaa monien polymorfismien nopean ja samanaikaisen erottamisen. Sitä on käytetty geneettisen monimuotoisuuden analyysissä sekä kloonilinjojen parantamisessa ja erilaistumisena.

Genomin sekvensointitekniikat

Monilla olemassa olevilla sairauksilla on geneettinen perusta. Syy määräytyy yleensä yhden tai useamman taudin aiheuttavan tai ainakin sen kehittymisriskiä lisäävän mutaation ilmaantuessa.

Yksi yleisimmistä tekniikoista näiden mutaatioiden havaitsemiseksi ja jota on käytetty viime aikoihin asti, on geneettinen assosiaatiotutkimus., jotka sisältävät yhden tai geeniryhmän DNA: n sekvensoinnin, jonka epäillään olevan osallisena tiettyyn sairauteen.

Geneettisissä assosiaatiotutkimuksissa tutkitaan kantajien ja terveiden ihmisten geeneissä olevia DNA-sekvenssejä, jotta löydettäisiin vastuullinen geeni(t). Näissä tutkimuksissa on yritetty ottaa mukaan saman perheen jäseniä mutaatioiden havaitsemisen todennäköisyyden lisäämiseksi. Tämäntyyppinen tutkimus mahdollistaa kuitenkin vain yhteen geeniin liittyvien mutaatioiden tunnistamisen tähän liittyvin rajoituksin.

Viime vuosina on löydetty uusia sekvensointitekniikoita, jotka ovat mahdollistaneet näiden voittamisen rajoituksia, jotka tunnetaan seuraavan sukupolven sekvensointitekniikoina (NGS). Englanti). Nämä mahdollistavat genomin sekvensoinnin investoimalla vähemmän aikaa (ja vähemmän rahaa). Tämän seurauksena ns. Genome-Wide Association Studies tai GWAS (Genome-Wide Association Studies) ovat parhaillaan käynnissä.

Genominen sekvensointi GWAS: lla mahdollistaa kaikkien genomissa esiintyvien mutaatioiden tutkimisen, mikä lisää eksponentiaalisesti todennäköisyyttä löytää tietystä sairaudesta vastuussa olevat geenit. Tämä on johtanut kansainvälisten konsortioiden luomiseen, joissa tutkijat kaikkialta maailmasta jakavat kromosomikarttoja monien sairauksien riskimuunnelmista.

GWAS: lla ei kuitenkaan ole rajoituksia, kuten niiden kyvyttömyys ottaa täysin huomioon geneettinen ja perheriski. yleisistä sairauksista, harvinaisten geneettisten muunnelmien arvioinnin vaikeudet tai useimmissa niistä saatu pieni vaikutuskoko opinnot. Epäilemättä ongelmallisia näkökohtia, joita on parannettava tulevina vuosina.

Bibliografiset viittaukset:

• Korte, A. ja Farlow, A. (2013). GWAS: n ominaisuusanalyysin edut ja rajoitukset: katsaus. Kasvimenetelmät, 9(1), 29.

• Pritchard, J. K. ja Rosenberg, N. TO. (1999). Linkittämättömien geneettisten markkerien käyttö populaation kerrostumisen havaitsemiseksi assosiaatiotutkimuksissa. 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). Mielivaltaisilla alukkeilla amplifioidut DNA-polymorfismit ovat käyttökelpoisia geneettisinä markkereina. Nucleic acids research, 18(22), 6531-6535.