Mi az a genetikai marker? Mire való?

Az azonosítást segítő új genetikai markerek felfedezése és ezáltal több betegség jobb megelőzésére is.

Ezeket a markereket arra használják, hogy bizonyos genetikai mutációkat számos mutáció megjelenésének és fejlődésének kockázatával társítsanak örökletes rendellenességek. Az új genomszekvenálási technikák alkalmazása alapvető fontosságú lesz az ilyen típusú és sok más betegséggel kapcsolatos ismeretek bővítésében.

Ebben a cikkben elmagyarázzuk, mi az a genetikai marker, milyen típusú markerek léteznek, hogyan észlelhetők a különböző genetikai változatokat és a szekvenálás során alkalmazott főbb technikákat genomika.

• Ajánlott cikk: – Mit jelent az, hogy „veleszületett”?

Mi az a genetikai marker?

A genetikai markerek a DNS egy adott kromoszómán egy ismert helyen (egy lókuszban) található. Normális esetben ezek a markerek specifikus betegség fenotípusokhoz kapcsolódnak, és nagyon hasznosak bizonyos egyedek és populációk különböző genetikai változatainak azonosításában.

A DNS-alapú genetikai markerek technológiája forradalmasította a genetika világát, mivel ezeknek köszönhetően lehetővé válik a polimorfizmusok kimutatása (felelős a nagy változatosság az azonos fajhoz tartozó egyedek között) egy gén különböző genotípusai vagy alléljai között egy adott DNS-szekvencia géncsoportjában.

Azok a markerek, amelyek a betegség előfordulásának nagy valószínűségét biztosítják, a leghasznosabbak diagnosztikai eszközökként.. A markernek funkcionális következményei lehetnek, például megváltoztathatja egy gén expresszióját vagy funkcióját, amely közvetlenül hozzájárul egy betegség kialakulásához; és fordítva, lehet, hogy nincs semmilyen funkcionális következménye, hanem egy változat közelében található funkcionális, így mind a marker, mind a változat általában együtt öröklődik a populációban Tábornok.

A DNS-variációk "semlegesnek" minősülnek, ha nem okoznak változást az anyagcsere-vonásokban, ill fenotípusosak (a megfigyelhető tulajdonságok), és amikor nincsenek kitéve semmilyen evolúciós nyomásnak (pozitív, negatív vagy kiegyensúlyozó); Egyébként a variációkat funkcionálisnak nevezzük.

A DNS-szekvencia kulcsfontosságú nukleotidjainak mutációi megváltoztathatják a fehérje aminosav-összetételét, és új funkcionális variánsokhoz vezethetnek. Az említett variánsok az eredeti szekvenciához képest magasabb vagy alacsonyabb metabolikus hatékonysággal rendelkezhetnek; teljesen elveszíthetik funkcionalitásukat, vagy akár újat is hozzáadhatnak.

Polimorfizmus kimutatási módszerek

A polimorfizmusok az azonos fajhoz tartozó egyedek közötti DNS-szekvencia genetikai változatai.. Ezek következményekkel járhatnak a fenotípusra, ha a DNS kódoló régióiban találhatók.

E polimorfizmusok kimutatására két fő módszer létezik: a Southern-módszer, egy nukleinsav-hibridizációs technika; valamint a polimeráz láncreakciós PCR technika, amely lehetővé teszi a DNS-anyag kis specifikus régióinak amplifikálását.

Ezzel a két módszerrel azonosíthatók a DNS-minták genetikai variációi és polimorfizmusok a DNS-szekvencia egy adott régiójában. Az elvégzett vizsgálatok azonban azt mutatják, hogy összetettebb betegségek esetén ez nehezebb azonosítani ezeket a genetikai markereket, mivel általában poligénikusak, azaz többszörös hibák okozzák gének.

A genetikai markerek típusai

A molekuláris markereknek két fő típusa vans: a poszt-transzkripció-transzláció, amelyeket indirekt DNS-analízissel hajtanak végre; valamint a transzkripciós-transzlációs típusúak, amelyek lehetővé teszik a polimorfizmusok közvetlen DNS-szintű kimutatását, és amelyeket az alábbiakban tárgyalunk.

1. RFLP markerek

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) genetikai markerek A DNS extrakciója és fragmentálása után egy endonukleáz restrikciós enzimekkel történő levágásával nyerhetők.

A kapott restrikciós fragmenseket ezután gélelektroforézissel elemezzük. Alapvető eszközei a genomi térképezésnek és a poligén betegségek elemzésének.

2. AFLP markerek

Ezek a markerek biallélikusak és dominánsak.. A sok lókusz variációi (több lókusz elnevezése) egyidejűleg rendezhetők, hogy egyetlen helyen észlelhetők legyenek a variációk Ismeretlen genomi régiókból származó nukleotid, amelyben egy adott mutáció gyakran jelen lehet a funkcionális génekben határozatlan.

3. mikroműholdak

A mikroszatellitek a legnépszerűbb genetikai markerek a genetikai jellemzési vizsgálatokban. Magas mutációs rátája és kodomináns jellege lehetővé teszi a genetikai diverzitás becslését a és különböző fajták között, és a fajták közötti genetikai keveredés, még akkor is, ha szorosan összetartoznak összefüggő.

4. Mitokondriális DNS-markerek

Ezek a jelzők gyors módot biztosítanak a fajok vagy alfajok közötti hibridizáció kimutatására.

A mitokondriális DNS bizonyos szekvenciáiban vagy a kontroll régióban előforduló polimorfizmusok nagymértékben hozzájárultak a a hazai fajok elődjei, a genetikai sokféleség földrajzi mintáinak megállapítása és a tenyésztési magatartások megértése. domesztikáció.

5. RAPD markerek

Ezek a markerek polimeráz láncreakción vagy PCR technikán alapulnak. A RAPD-vel nyert fragmentumok különböző véletlenszerű régiókban amplifikálódnak.

Hasznossága abban rejlik, hogy könnyen használható technika, és lehetővé teszi számos polimorfizmus gyors és egyidejű megkülönböztetését. Használták a genetikai diverzitás elemzésére, valamint a klonális vonalak javítására és differenciálódására.

Genom szekvenálási technikák

Sok létező betegség genetikai hátterű. Az okot általában egy vagy több mutáció megjelenése határozza meg, amelyek a betegséget okozzák, vagy legalábbis növelik a kialakulásának kockázatát.

A mutációk kimutatásának egyik leggyakoribb módszere, amelyet egészen a közelmúltig alkalmaztak, a genetikai asszociációs vizsgálat., amelyek egy bizonyos betegségben feltehetően érintett géncsoport DNS-ének szekvenálását foglalják magukban.

A genetikai asszociációs vizsgálatok a hordozók és egészséges emberek génjeinek DNS-szekvenciáját vizsgálják, hogy megtalálják a felelős gén(eke)t. Ezek a vizsgálatok megpróbálták bevonni ugyanazon család tagjait, hogy növeljék a mutációk kimutatásának valószínűségét. Az ilyen típusú vizsgálatok azonban csak egyetlen génhez kapcsolódó mutációk azonosítását teszik lehetővé, az ezzel járó korlátokkal.

Az elmúlt években új szekvenálási technikákat fedeztek fel, amelyek lehetővé tették ezek leküzdését korlátok, az úgynevezett következő generációs szekvenálás (NGS) technikák. Angol). Ezek lehetővé teszik a genom szekvenálását kevesebb idő (és kevesebb pénz) befektetésével. Ennek eredményeként jelenleg is zajlik az úgynevezett Genome-Wide Association Studies vagy GWAS (Genome-Wide Association Studies).

A GWAS segítségével végzett genomi szekvenálás lehetővé teszi a genomban jelen lévő összes mutáció feltárását, ami exponenciálisan növeli annak a valószínűségét, hogy megtalálják a bizonyos betegségekért felelős géneket. Ez nemzetközi konzorciumok létrehozásához vezetett a világ minden tájáról érkezett kutatókkal, akik megosztják a kromoszómatérképeket számos betegség kockázati változataival.

A GWAS azonban nem korlátlan, például nem képes teljes mértékben figyelembe venni a genetikai és családi kockázatokat. a gyakori betegségek, a ritka genetikai változatok értékelésének nehézségei vagy a legtöbb esetben elért kis hatásméret tanulmányok. Kétségtelenül problémás szempontok, amelyeket javítani kell a következő években.

Bibliográfiai hivatkozások:

• Korte, A. és Farlow, A. (2013). A GWAS-szel végzett tulajdonságelemzés előnyei és korlátai: áttekintés. Növénymódszerek, 9(1), 29.

• Pritchard, J. K. és Rosenberg, N. NAK NEK. (1999). Nem kapcsolt genetikai markerek használata a populáció rétegződésének kimutatására asszociációs vizsgálatokban. The American Journal of Human Genetics, 65(1), 220-228.

• Williams, J. G., Kubelik, A. R., Livak, K. J., Rafalski, J. A. és Tingey, S. v. (1990). Az önkényes primerekkel amplifikált DNS-polimorfizmusok hasznosak genetikai markerként. Nukleinsavak kutatása, 18(22), 6531-6535.