Что такое генетический маркер? Для чего это?

Открытие новых генетических маркеров, которые помогают идентифицировать и, следовательно, лучше предотвращать множественные заболевания.

Эти маркеры используются для связывания определенных генетических мутаций с риском возникновения и развития многочисленных наследственные заболевания. Использование новых методов секвенирования генома будет иметь важное значение для расширения знаний об этом типе заболеваний и многих других.

В этой статье мы объясним, что такое генетический маркер, какие типы маркеров существуют, как их обнаружить. различные генетические варианты и основные методы, используемые при секвенировании геномика.

• Рекомендуемая статья: «Что значит «врожденный»?»

Что такое генетический маркер?

Генетические маркеры – это сегменты ДНК находится в известном положении (локусе) на данной хромосоме. Обычно эти маркеры связаны с конкретным фенотипом заболевания и очень полезны для выявления различных генетических вариаций у конкретных людей и популяций.

Технология генетических маркеров на основе ДНК произвела революцию в мире генетики, так как благодаря им стало возможным выявлять полиморфизмы (отвечающие за большая изменчивость между особями одного и того же вида) между разными генотипами или аллелями гена для данной последовательности ДНК в группе генов.

Те маркеры, которые указывают на высокую вероятность возникновения заболевания, наиболее полезны в качестве диагностических инструментов.. Маркер может иметь функциональные последствия, такие как изменение экспрессии или функции гена, который непосредственно способствует развитию заболевания; и наоборот, может не иметь никакого функционального следствия, но может располагаться близко к варианту функционален, так что и маркер, и вариант имеют тенденцию наследоваться вместе в популяции общий.

Варианты ДНК классифицируются как «нейтральные», если они не вызывают каких-либо изменений в метаболических признаках или фенотипические (наблюдаемые черты) и когда они не подвергаются никакому эволюционному давлению (положительному, отрицательному или балансир); В противном случае вариации называются функциональными.

Мутации ключевых нуклеотидов в последовательности ДНК могут изменить аминокислотный состав белка и привести к новым функциональным вариантам. Указанные варианты могут иметь более высокую или более низкую метаболическую эффективность по сравнению с исходной последовательностью; они могут полностью потерять свою функциональность или даже добавить новую.

Методы обнаружения полиморфизма

Полиморфизмы определяются как генетические варианты в последовательности ДНК между особями одного и того же вида.. Это может иметь последствия для фенотипа, если они обнаружены в кодирующих областях ДНК.

Для обнаружения этих полиморфизмов существуют два основных метода: Саузерн-метод, метод гибридизации нуклеиновых кислот; и метод ПЦР с полимеразной цепной реакцией, который позволяет амплифицировать небольшие специфические участки материала ДНК.

Используя эти два метода, можно идентифицировать генетические вариации в образцах ДНК и полиморфизмы в определенной области последовательности ДНК. Однако проведенные исследования показывают, что в случае более сложных заболеваний труднее идентифицировать эти генетические маркеры, так как они обычно полигенны, то есть вызваны дефектами множественных гены.

Типы генетических маркеров

Существует два основных типа молекулярных маркеров.s: посттранскрипционно-трансляционные, которые осуществляются непрямым анализом ДНК; и претранскрипционно-трансляционного типа, которые позволяют выявлять полиморфизмы непосредственно на уровне ДНК и о которых мы поговорим ниже.

1. маркеры RFLP

Генетические маркеры RFLP (полиморфизм длины рестрикционных фрагментов) получают после экстракции и фрагментации ДНК, разрезая эндонуклеазу ферментами рестрикции.

Затем полученные рестрикционные фрагменты анализируют с помощью гель-электрофореза. Они являются основным инструментом для геномного картирования и анализа полигенных заболеваний.

2. маркеры AFLP

Эти маркеры являются биаллельными и доминантными.. Вариации во многих локусах (многолокусное наименование) можно сортировать одновременно для обнаружения вариаций в одном месте. нуклеотид из неизвестных областей генома, в которых данная мутация может часто присутствовать в функциональных генах неопределенный.

3. микроспутники

Микросателлиты являются наиболее популярными генетическими маркерами в исследованиях генетических характеристик.. Его высокая частота мутаций и кодоминантный характер позволяют оценить генетическое разнообразие внутри и между разными породами и генетическое смешение между породами, даже если они близко связанный.

4. Маркеры митохондриальной ДНК

Эти маркеры обеспечить быстрый способ обнаружения гибридизации между видами или подвидами.

Полиморфизмы в определенных последовательностях или в контрольной области митохондриальной ДНК в значительной степени способствовали идентификации прародители домашних видов, установление географических закономерностей генетического разнообразия и понимание поведения при размножении. одомашнивание.

5. RAPD-маркеры

Эти маркеры основаны на методе полимеразной цепной реакции или ПЦР. Фрагменты, полученные с помощью RAPD, амплифицируют в разных случайных областях.

Его полезность заключается в том, что это простой в использовании метод, который позволяет нам быстро и одновременно различать множество полиморфизмов. Он использовался для анализа генетического разнообразия, а также для улучшения и дифференциации клональных линий.

Методы секвенирования генома

Многие из существующих болезней имеют генетическую основу. Причину обычно определяют по появлению одной или нескольких мутаций, вызывающих заболевание или, по крайней мере, повышающих риск его развития.

Одним из наиболее распространенных методов обнаружения этих мутаций, который использовался до недавнего времени, является исследование генетической ассоциации., которые включают секвенирование ДНК одного или группы генов, которые, как предполагается, связаны с определенным заболеванием.

Исследования генетической ассоциации изучают последовательности ДНК в генах носителей и здоровых людей, чтобы найти ответственный ген (гены). В этих исследованиях была предпринята попытка включить членов одной семьи, чтобы увеличить вероятность обнаружения мутаций. Однако этот тип исследования позволяет идентифицировать только мутации, связанные с одним геном, с вытекающими отсюда ограничениями.

В последние годы были открыты новые методы секвенирования, которые позволили преодолеть эти ограничения, известные как методы секвенирования следующего поколения (NGS). Английский). Это позволяет секвенировать геном, затрачивая меньше времени (и меньше денег). В результате в настоящее время проводятся так называемые общегеномные ассоциативные исследования или GWAS (геномные ассоциативные исследования).

Геномное секвенирование с использованием GWAS позволяет исследовать все мутации, присутствующие в геноме., экспоненциально увеличивая вероятность обнаружения генов, ответственных за определенное заболевание. Это привело к созданию международных консорциумов с исследователями со всего мира, которые обмениваются хромосомными картами с вариантами риска множества заболеваний.

Однако GWAS не лишены ограничений, таких как их неспособность полностью учитывать генетический и семейный риск. распространенных заболеваний, трудности оценки редких генетических вариантов или небольшой размер эффекта, полученный в большинстве исследования. Несомненно проблемные аспекты, которые придется улучшать в ближайшие годы.

Библиографические ссылки:

• Корте, А., и Фарлоу, А. (2013). Преимущества и ограничения анализа признаков с помощью GWAS: обзор. Растительные методы, 9(1), 29.

• Причард, Дж. К. и Розенберг Н. К. (1999). Использование несцепленных генетических маркеров для выявления стратификации населения в ассоциативных исследованиях. Американский журнал генетики человека, 65(1), 220-228.

• Уильямс, Дж. Г., Кубелик А. Р., Ливак К. Дж., Рафальский Дж. А., и Тинги, С. в. (1990). Полиморфизмы ДНК, амплифицированные произвольными праймерами, можно использовать в качестве генетических маркеров. Исследование нуклеиновых кислот, 18(22), 6531-6535.