Wat is een genetische marker? Waar is het voor?

Ontdekkingen van nieuwe genetische markers die helpen identificeren en dus om meerdere ziekten beter te voorkomen.

Deze markers worden gebruikt om bepaalde genetische mutaties te associëren met het risico van het ontstaan ​​en de ontwikkeling van talrijke erfelijke aandoeningen. Het gebruik van nieuwe genoomsequencingtechnieken zal essentieel zijn om de kennis over dit type ziekte en vele andere te vergroten.

In dit artikel leggen we uit wat een genetische marker is, welke soorten markers er zijn en hoe ze worden gedetecteerd de verschillende genetische varianten en wat zijn de belangrijkste technieken die bij sequencing worden gebruikt genomica.

• Aanbevolen artikel: "Wat betekent 'aangeboren'?"

Wat is een genetische marker?

Genetische markers zijn segmenten van DNA gelokaliseerd op een bekende positie (een locus) op een bepaald chromosoom. Normaal gesproken worden deze markers geassocieerd met specifieke ziektefenotypes en zijn ze erg nuttig bij het identificeren van verschillende genetische variaties in specifieke individuen en populaties.

De technologie van op DNA gebaseerde genetische markers heeft een revolutie teweeggebracht in de wereld van de genetica, omdat het dankzij hen mogelijk is om polymorfismen te detecteren (verantwoordelijk voor de grote variabiliteit tussen individuen van dezelfde soort) tussen verschillende genotypen of allelen van een gen voor een bepaalde DNA-sequentie in een groep genen.

Die markers die een hoge waarschijnlijkheid van het optreden van een ziekte verlenen, zijn het nuttigst als diagnostische hulpmiddelen.. Een marker kan functionele gevolgen hebben, zoals het veranderen van de expressie of functie van een gen dat direct bijdraagt ​​aan de ontwikkeling van een ziekte; en omgekeerd heeft het misschien geen enkel functioneel gevolg, maar kan het zich dicht bij een variant bevinden functioneel zodat zowel de marker als de variant de neiging hebben om samen in de populatie te worden overgeërfd algemeen.

DNA-variaties worden geclassificeerd als "neutraal" wanneer ze geen veranderingen in metabolische kenmerken veroorzaken of fenotypisch (de waarneembare kenmerken), en wanneer ze niet onderhevig zijn aan enige evolutionaire druk (positief, negatief of balanceerapparaat); Anders worden de variaties functioneel genoemd.

Mutaties in belangrijke nucleotiden in een DNA-sequentie kunnen de aminozuursamenstelling van een eiwit veranderen en leiden tot nieuwe functionele varianten. Deze varianten kunnen een hogere of lagere metabolische efficiëntie hebben in vergelijking met de oorspronkelijke sequentie; ze kunnen hun functionaliteit volledig verliezen of zelfs een nieuwe toevoegen.

Detectiemethoden voor polymorfisme

Polymorfismen worden gedefinieerd als genetische varianten in de DNA-sequentie tussen individuen van dezelfde soort.. Deze kunnen gevolgen hebben voor het fenotype als ze worden aangetroffen in coderende delen van het DNA.

Om deze polymorfismen te detecteren, zijn er twee hoofdmethoden: de Southern-methode, een nucleïnezuurhybridisatietechniek; en de PCR-techniek van de polymerasekettingreactie, die het mogelijk maakt om kleine specifieke gebieden van DNA-materiaal te amplificeren.

Met behulp van deze twee methoden kunnen genetische variaties in DNA-monsters en polymorfismen in een specifiek gebied van de DNA-sequentie worden geïdentificeerd. Uit de uitgevoerde onderzoeken blijkt echter dat het bij complexere ziekten moeilijker is identificeer deze genetische markers, aangezien ze meestal polygeen zijn, dat wil zeggen veroorzaakt door defecten in meerdere genen.

Soorten genetische markers

Er zijn twee hoofdtypen moleculaire markerss: die van post-transcriptie-vertaling, die worden uitgevoerd door een indirecte DNA-analyse; en die van het type pretranscriptie-vertaling, die het mogelijk maken om polymorfismen direct op DNA-niveau te detecteren en die we hieronder zullen bespreken.

1. RFLP-markeringen

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) genetische merkers worden verkregen na extractie en fragmentatie van DNA, door een endonuclease te knippen door restrictie-enzymen.

De verkregen restrictiefragmenten worden vervolgens geanalyseerd met behulp van gelelektroforese. Ze zijn een fundamenteel hulpmiddel voor het in kaart brengen van het genoom en bij de analyse van polygene ziekten.

2. AFLP-markeringen

Deze markers zijn biallelisch en dominant.. Variaties op veel loci (multi-locus naamgeving) kunnen tegelijkertijd worden gesorteerd om variaties op één loci te detecteren nucleotide uit onbekende genomische regio's, waarin een bepaalde mutatie vaak aanwezig kan zijn in functionele genen onbepaald.

3. microsatellieten

Microsatellieten zijn de meest populaire genetische markers in genetische karakteriseringsstudies. De hoge mutatiesnelheid en de codominante aard maken het mogelijk om de genetische diversiteit binnen en te schatten tussen verschillende rassen, en genetische vermenging tussen rassen, zelfs als ze nauw verwant zijn verwant.

4. Mitochondriale DNA-markers

Deze markeringen bieden een snelle manier om hybridisatie tussen soorten of ondersoorten te detecteren.

Polymorfismen in bepaalde sequenties of in het controlegebied van mitochondriaal DNA hebben in hoge mate bijgedragen aan de identificatie van de voorlopers van gedomesticeerde soorten, het vaststellen van geografische patronen van genetische diversiteit en het begrijpen van broedgedrag. domesticatie.

5. RAPD-markeringen

Deze markers zijn gebaseerd op de polymerasekettingreactie of PCR-techniek. De door RAPD verkregen fragmenten worden geamplificeerd in verschillende willekeurige regio's.

Het nut ervan ligt in het feit dat het een gemakkelijk te gebruiken techniek is en ons in staat stelt om snel en gelijktijdig vele polymorfismen te onderscheiden. Het is gebruikt bij de analyse van genetische diversiteit en de verbetering en differentiatie van klonale lijnen.

Technieken voor genoomsequencing

Veel van de bestaande ziekten hebben een genetische basis. De oorzaak wordt meestal bepaald door het verschijnen van een of meer mutaties die de ziekte veroorzaken of op zijn minst het risico op het ontwikkelen ervan vergroten.

Een van de meest gebruikelijke technieken om deze mutaties op te sporen en die tot voor kort werd gebruikt, is de genetische associatiestudie., waarbij de sequentie wordt bepaald van het DNA van een of een groep genen waarvan wordt vermoed dat ze betrokken zijn bij een bepaalde ziekte.

Genetische associatiestudies bestuderen de DNA-sequenties in de genen van dragers en gezonde mensen, om de verantwoordelijke gen(en) te vinden. In deze onderzoeken is geprobeerd leden van dezelfde familie op te nemen om de kans op detectie van mutaties te vergroten. Dit type onderzoek maakt het echter alleen mogelijk om mutaties te identificeren die aan één enkel gen gekoppeld zijn, met alle beperkingen van dien.

In de afgelopen jaren zijn nieuwe sequencing-technieken ontdekt die het mogelijk hebben gemaakt om deze te ondervangen beperkingen, bekend als next-generation sequencing (NGS) technieken. Engels). Hiermee kan het genoom worden gesequenced, wat minder tijd (en minder geld) kost. Als gevolg hiervan worden momenteel de zogenaamde Genome-Wide Association Studies of GWAS (Genome-Wide Association Studies) uitgevoerd.

Met genomische sequencing met behulp van GWAS kunnen alle mutaties in het genoom worden onderzocht, waardoor de kans exponentieel toeneemt om de genen te vinden die verantwoordelijk zijn voor een bepaalde ziekte. Dit heeft geleid tot de oprichting van internationale consortia met onderzoekers van over de hele wereld die chromosoomkaarten delen met de risicovarianten van een groot aantal ziekten.

GWAS zijn echter niet zonder beperkingen, zoals hun onvermogen om volledig rekening te houden met genetische en familiale risico's. van veelvoorkomende ziekten, de moeilijkheden om zeldzame genetische varianten te evalueren of de kleine effectgrootte die bij de meeste wordt verkregen studeert. Ongetwijfeld knelpunten die de komende jaren verbeterd moeten worden.

Bibliografische referenties:

• Korte, A., & Farlow, A. (2013). De voordelen en beperkingen van eigenschapanalyse met GWAS: een overzicht. Plantmethoden, 9(1), 29.

• Pritchard, J. K., & Rosenberg, N. NAAR. (1999). Gebruik van niet-gekoppelde genetische markers om populatiestratificatie te detecteren in associatiestudies. Het 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). DNA-polymorfismen geamplificeerd door willekeurige primers zijn bruikbaar als genetische merkers. Onderzoek naar nucleïnezuren, 18(22), 6531-6535.