Što je genetski marker? Čemu služi?

Otkrića novih genetskih markera koji pomažu u identifikaciji i stoga bolje spriječiti višestruke bolesti.

Ovi se markeri koriste za povezivanje određenih genetskih mutacija s rizikom pojave i razvoja brojnih nasljedni poremećaji. Korištenje novih tehnika sekvenciranja genoma bit će ključno u unapređenju znanja o ovoj vrsti bolesti i mnogim drugim.

U ovom članku objašnjavamo što je genetski marker, koje vrste markera postoje, kako se otkrivaju različite genetske varijante i koje su glavne tehnike korištene u sekvenciranju genomika.

• Preporučeni članak: "Što znači 'urođeno'?"

Što je genetski marker?

Genetski markeri su segmenti DNK nalazi se na poznatom položaju (lokusu) na određenom kromosomu. Obično su ovi markeri povezani s određenim fenotipovima bolesti i vrlo su korisni u identificiranju različitih genetskih varijacija kod određenih pojedinaca i populacija.

Tehnologija genetskih markera temeljenih na DNK revolucionirala je svijet genetike, budući da je zahvaljujući njima moguće otkriti polimorfizme (odgovorne za velika varijabilnost između jedinki iste vrste) između različitih genotipova ili alela gena za dani slijed DNA u skupini gena.

Oni markeri koji daju visoku vjerojatnost pojave bolesti najkorisniji su kao dijagnostički alati.. Marker može imati funkcionalne posljedice, kao što je mijenjanje ekspresije ili funkcije gena koji izravno pridonosi razvoju bolesti; i obrnuto, ne mora imati nikakve funkcionalne posljedice, ali se može nalaziti blizu varijante funkcionalan tako da se i marker i varijanta nasljeđuju zajedno u populaciji Općenito.

DNA varijacije su klasificirane kao "neutralne" kada ne proizvode nikakve promjene u metaboličkim svojstvima ili fenotipske (vidljive osobine) i kada nisu podložne nikakvom evolucijskom pritisku (bilo pozitivnom, negativnom ili balanser); U suprotnom, varijacije se nazivaju funkcionalne.

Mutacije u ključnim nukleotidima u sekvenci DNA mogu promijeniti aminokiselinski sastav proteina i dovesti do novih funkcionalnih varijanti. Navedene varijante mogu imati veću ili nižu metaboličku učinkovitost u usporedbi s izvornom sekvencom; mogu potpuno izgubiti svoju funkcionalnost ili čak dodati novu.

Metode detekcije polimorfizma

Polimorfizmi su definirani kao genetske varijante u sekvenci DNK između jedinki iste vrste.. Oni mogu imati posljedice na fenotip ako se nađu u kodirajućim regijama DNK.

Za otkrivanje ovih polimorfizama postoje dvije glavne metode: Southern metoda, tehnika hibridizacije nukleinskih kiselina; i PCR tehnika lančane reakcije polimeraze, koja omogućuje umnožavanje malih specifičnih regija DNA materijala.

Pomoću ove dvije metode mogu se identificirati genetske varijacije u uzorcima DNK i polimorfizmi u određenoj regiji DNK sekvence. Međutim, provedene studije pokazuju da je kod složenijih bolesti to teže identificirati te genetske markere, budući da su oni obično poligeni, to jest uzrokovani defektima u višestrukim geni.

Vrste genetskih markera

Postoje dvije glavne vrste molekularnih markeras: one posttranskripcijske-translacije, koje se provode neizravnom analizom DNA; i one predtranskripcijsko-translacijskog tipa, koje omogućuju otkrivanje polimorfizama izravno na razini DNA i o kojima ćemo raspravljati u nastavku.

1. RFLP markeri

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) genetski markeri dobivaju se nakon ekstrakcije i fragmentacije DNA, rezanjem endonukleaze restrikcijskim enzimima.

Dobiveni restrikcijski fragmenti se zatim analiziraju pomoću gel elektroforeze. Oni su temeljni alat za genomsko mapiranje i u analizi poligenskih bolesti.

2. AFLP markeri

Ovi markeri su bialelni i dominantni.. Varijacije na mnogim lokusima (imenovanje više lokusa) mogu se simultano sortirati kako bi se otkrile varijacije na jednom nukleotid iz nepoznatih genomskih regija, u kojima određena mutacija može biti često prisutna u funkcionalnim genima neodređen.

3. mikrosateliti

Mikrosateliti su najpopularniji genetski markeri u studijama genetske karakterizacije. Njegova visoka stopa mutacije i njegova kodominantna priroda omogućuju procjenu genetske raznolikosti unutar i između različitih pasmina i genetsko miješanje između pasmina, čak i ako su bliske srodni.

4. Markeri mitohondrijske DNA

Ovi markeri pružaju brz način otkrivanja hibridizacije između vrsta ili podvrsta.

Polimorfizmi u određenim sekvencama ili u kontrolnoj regiji mitohondrijske DNA u velikoj su mjeri pridonijeli identifikaciji preci domaćih vrsta, utvrđivanje geografskih obrazaca genetske raznolikosti i razumijevanje ponašanja pri razmnožavanju. pripitomljavanje.

5. RAPD markeri

Ovi markeri temelje se na tehnici lančane reakcije polimeraze ili PCR. Fragmenti dobiveni RAPD-om su pojačani u različitim nasumično odabranim regijama.

Njegova korisnost leži u činjenici da je tehnika jednostavna za korištenje i omogućuje nam brzo i istovremeno razlikovanje mnogih polimorfizama. Korišten je u analizi genetske raznolikosti i poboljšanju i diferencijaciji klonskih linija.

Tehnike sekvenciranja genoma

Mnoge bolesti koje postoje imaju genetsku osnovu. Uzrok se obično određuje pojavom jedne ili više mutacija koje uzrokuju bolest ili barem povećavaju rizik od njezina razvoja.

Jedna od najčešćih tehnika za otkrivanje ovih mutacija i koja se koristila donedavno je studija genetske povezanosti., koji uključuju sekvenciranje DNK jednog ili skupine gena za koje se sumnja da su uključeni u određenu bolest.

Studije genetske povezanosti proučavaju sekvence DNK u genima nositelja i zdravih ljudi, kako bi se pronašao odgovorni gen(i). Ove su studije pokušale uključiti članove iste obitelji kako bi se povećala vjerojatnost otkrivanja mutacija. Međutim, ova vrsta studije omogućuje samo identificiranje mutacija povezanih s jednim genom, uz ograničenja koja to podrazumijeva.

Posljednjih godina otkrivene su nove tehnike sekvenciranja koje su omogućile njihovo prevladavanje ograničenja, poznata kao tehnike sekvenciranja sljedeće generacije (NGS). Engleski). Oni omogućuju sekvenciranje genoma uz ulaganje manje vremena (i manje novca). Kao rezultat toga, trenutno se provode takozvane Genome-Wide Association Studies ili GWAS (Genome-Wide Association Studies).

Genomsko sekvenciranje pomoću GWAS-a omogućuje istraživanje svih mutacija prisutnih u genomu, eksponencijalno povećavajući vjerojatnost pronalaska gena odgovornih za određenu bolest. To je dovelo do stvaranja međunarodnih konzorcija s istraživačima iz cijelog svijeta koji dijele karte kromosoma s varijantama rizika za mnoštvo bolesti.

Međutim, GWAS nisu bez ograničenja, kao što je njihova nesposobnost da u potpunosti uzmu u obzir genetski i obiteljski rizik. uobičajenih bolesti, poteškoće u procjeni rijetkih genetskih varijanti ili mala veličina učinka dobivena u većini studije. Nedvojbeno problematični aspekti koji će se morati poboljšati u nadolazećim godinama.

Bibliografske reference:

• Korte, A. i Farlow, A. (2013). Prednosti i ograničenja analize svojstava s GWAS: pregled. Biljne metode, 9(1), 29.

• Pritchard, J. K. i Rosenberg, N. DO. (1999). Upotreba nepovezanih genetskih markera za otkrivanje stratifikacije stanovništva u studijama povezanosti. Američki časopis za ljudsku genetiku, 65(1), 220-228.

• Williams, J. G., Kubelik, A. R., Livak, K. J., Rafalski, J. A. i Tingey, S. v. (1990). Polimorfizmi DNA pojačani proizvoljnim početnicama korisni su kao genetski markeri. Istraživanje nukleinskih kiselina, 18(22), 6531-6535.