Ce este un marker genetic? Pentru ce este?

Descoperiri de noi markeri genetici care ajută la identificarea și, prin urmare, pentru a preveni mai bine bolile multiple.

Acești markeri sunt folosiți pentru a asocia anumite mutații genetice cu riscul de apariție și dezvoltare a numeroase tulburări ereditare. Utilizarea de noi tehnici de secvențiere a genomului va fi esențială în avansarea cunoștințelor despre acest tip de boală și multe altele.

În acest articol explicăm ce este un marker genetic, ce tipuri de markeri există, cum sunt detectați diferitele variante genetice și care sunt principalele tehnici utilizate în secvențiere genomica.

• Articol recomandat: „Ce înseamnă „înnăscut”?”

Ce este un marker genetic?

Markerii genetici sunt segmente ale ADN situat într-o poziție cunoscută (un locus) pe un cromozom dat. În mod normal, acești markeri sunt asociați cu fenotipuri specifice de boală și sunt foarte utili în identificarea diferitelor variații genetice la indivizi și populații specifice.

Tehnologia markerilor genetici bazați pe ADN a revoluționat lumea geneticii, deoarece datorită lor este posibilă detectarea polimorfismelor (responsabile pentru mare variabilitate între indivizii aceleiași specii) între diferite genotipuri sau alele unei gene pentru o anumită secvență de ADN dintr-un grup de gene.

Acei markeri care conferă o probabilitate mare de apariție a bolii sunt cei mai utili ca instrumente de diagnostic.. Un marker poate avea consecințe funcționale, cum ar fi modificarea expresiei sau funcției unei gene care contribuie direct la dezvoltarea unei boli; și invers, poate să nu aibă nicio consecință funcțională, dar poate fi situat aproape de o variantă funcționale astfel încât atât markerul cât și varianta tind să fie moștenite împreună în populație general.

Variațiile ADN-ului sunt clasificate drept „neutre” atunci când nu produc modificări ale trăsăturilor metabolice sau fenotipice (trăsăturile observabile) și atunci când nu sunt supuse nici unei presiuni evolutive (fie pozitive, negative sau echilibrist); În caz contrar, variațiile se numesc funcționale.

Mutațiile nucleotidelor cheie dintr-o secvență de ADN pot modifica compoziția de aminoacizi a unei proteine ​​și pot duce la noi variante funcționale. Variantele menționate pot avea o eficiență metabolică mai mare sau mai mică în comparație cu secvența originală; își pot pierde complet funcționalitatea sau chiar adăuga una nouă.

Metode de detectare a polimorfismului

Polimorfismele sunt definite ca variante genetice în secvența ADN între indivizii aceleiași specii.. Acestea pot avea consecințe asupra fenotipului dacă se găsesc în regiunile codificatoare ale ADN-ului.

Pentru a detecta aceste polimorfisme, există două metode principale: metoda Southern, o tehnică de hibridizare a acidului nucleic; și tehnica PCR cu reacție în lanț a polimerazei, care face posibilă amplificarea unor regiuni specifice mici ale materialului ADN.

Folosind aceste două metode, pot fi identificate variațiile genetice ale probelor de ADN și polimorfismele dintr-o regiune specifică a secvenței ADN. Cu toate acestea, studiile efectuate arată că în cazul bolilor mai complexe este mai dificil de realizat identificați acești markeri genetici, deoarece sunt de obicei poligenici, adică cauzați de defecte în multiple genele.

Tipuri de markeri genetici

Există două tipuri principale de markeri molecularis: cele de post-transcripție-traducere, care se realizează printr-o analiză indirectă ADN; și cele de tip pretranscripție-traducere, care fac posibilă depistarea polimorfismelor direct la nivel de ADN și pe care le vom discuta mai jos.

1. Markeri RFLP

Markeri genetici RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism). sunt obținute după extracția și fragmentarea ADN-ului, prin tăierea unei endonucleaze prin enzime de restricție.

Fragmentele de restricție obținute sunt apoi analizate folosind electroforeză pe gel. Ele sunt un instrument fundamental pentru cartografierea genomică și în analiza bolilor poligenice.

2. markeri AFLP

Acești markeri sunt bialelici și dominanti.. Variațiile la mai mulți loci (denumire multi-locus) pot fi sortate simultan pentru a detecta variațiile la un singur loc nucleotide din regiuni genomice necunoscute, în care o anumită mutație poate fi prezentă frecvent în genele funcționale nedeterminat.

3. microsateliți

Microsateliții sunt cei mai populari markeri genetici în studiile de caracterizare genetică. Rata sa mare de mutație și natura sa codominantă fac posibilă estimarea diversității genetice în și între diferite rase și amestecuri genetice între rase, chiar dacă sunt îndeaproape legate de.

4. Markeri ADN mitocondrial

Acești markeri oferă o modalitate rapidă de a detecta hibridizarea între specii sau subspecii.

Polimorfismele din anumite secvențe sau din regiunea de control a ADN-ului mitocondrial au contribuit, în mare măsură, la identificarea progenitorii speciilor domestice, stabilirea tiparelor geografice ale diversității genetice și înțelegerea comportamentelor de reproducere. domesticire.

5. Marcatori RAPD

Acești markeri se bazează pe reacția în lanț a polimerazei sau tehnica PCR. Fragmentele obținute de RAPD sunt amplificate în diferite regiuni aleatorii.

Utilitatea sa constă în faptul că este o tehnică ușor de utilizat și ne permite să distingem rapid și simultan multe polimorfisme. A fost utilizat în analiza diversității genetice și în îmbunătățirea și diferențierea liniilor clonale.

Tehnici de secvențiere a genomului

Multe dintre bolile care există au o bază genetică. Cauza este determinată de obicei de apariția uneia sau mai multor mutații care provoacă boala sau, cel puțin, cresc riscul de dezvoltare a acesteia.

Una dintre cele mai comune tehnici de detectare a acestor mutații și care a fost folosită până de curând este studiul de asociere genetică., care implică secvențierea ADN-ului uneia sau unui grup de gene care sunt suspectate a fi implicate într-o anumită boală.

Studiile de asociere genetică studiază secvențele de ADN din genele purtătorilor și ale persoanelor sănătoase, pentru a găsi gena (genele) responsabilă. Aceste studii au încercat să includă membrii aceleiași familii pentru a crește probabilitatea de detectare a mutațiilor. Cu toate acestea, acest tip de studiu face posibilă doar identificarea mutațiilor legate de o singură genă, cu limitările pe care aceasta le presupune.

În ultimii ani, au fost descoperite noi tehnici de secvențiere care au făcut posibilă depășirea acestora limitări, cunoscute ca tehnici de secvențiere de generație următoare (NGS). Engleză). Acestea permit secvențierea genomului investind mai puțin timp (și mai puțini bani). Ca urmare, așa-numitele Studii de Asociere Genome-Wide sau GWAS (Genome-Wide Association Studies) sunt în curs de desfășurare.

Secvențierea genomică folosind GWAS permite explorarea tuturor mutațiilor prezente în genom, crescând exponențial probabilitatea de a găsi genele responsabile pentru o anumită boală. Acest lucru a condus la crearea unor consorții internaționale cu cercetători din întreaga lume care împărtășesc hărți cromozomiale cu variantele de risc ale unei multitudini de boli.

Cu toate acestea, GWAS nu sunt lipsite de limitări, cum ar fi incapacitatea lor de a lua în considerare pe deplin riscul genetic și familial. a bolilor comune, dificultățile de evaluare a variantelor genetice rare sau dimensiunea redusă a efectului obținut în majoritatea studii. Fără îndoială aspecte problematice care vor trebui îmbunătățite în următorii ani.

Referințe bibliografice:

• Korte, A. și Farlow, A. (2013). Avantajele și limitările analizei trăsăturilor cu GWAS: o revizuire. Metode de plante, 9(1), 29.

• Pritchard, J. K. și Rosenberg, N. LA. (1999). Utilizarea markerilor genetici nelegați pentru a detecta stratificarea populației în studiile de asociere. The American Journal of Human Genetics, 65(1), 220-228.

• Williams, J. G., Kubelik, A. R., Livak, K. J., Rafalski, J. A. și Tingey, S. v. (1990). Polimorfismele ADN amplificate de primeri arbitrari sunt utili ca markeri genetici. Cercetarea acizilor nucleici, 18(22), 6531-6535.