Čo je genetický marker? Načo to je?

Objavy nových genetických markerov, ktoré pomáhajú identifikovať a tým lepšie predchádzať mnohým chorobám.

Tieto markery sa používajú na spojenie určitých genetických mutácií s rizikom výskytu a vývoja mnohých dedičné poruchy. Použitie nových techník sekvenovania genómu bude nevyhnutné pri rozširovaní poznatkov o tomto type ochorenia a mnohých ďalších.

V tomto článku vysvetľujeme, čo je genetický marker, aké typy markerov existujú a ako sa zisťujú rôzne genetické varianty a aké sú hlavné techniky používané pri sekvenovaní genomika.

• Odporúčaný článok: "Čo znamená 'vrodený'?"

Čo je genetický marker?

Genetické markery sú segmenty dna lokalizované v známej polohe (lokusu) na danom chromozóme. Normálne sú tieto markery spojené so špecifickými fenotypmi chorôb a sú veľmi užitočné pri identifikácii rôznych genetických variácií u špecifických jedincov a populácií.

Technológia genetických markerov na báze DNA spôsobila revolúciu vo svete genetiky, pretože vďaka nim je možné odhaliť polymorfizmy (zodpovedné za veľká variabilita medzi jedincami toho istého druhu) medzi rôznymi genotypmi alebo alelami génu pre danú sekvenciu DNA v skupine génov.

Tie markery, ktoré poskytujú vysokú pravdepodobnosť výskytu ochorenia, sú najužitočnejšie ako diagnostické nástroje.. Marker môže mať funkčné dôsledky, ako je zmena expresie alebo funkcie génu, ktorý priamo prispieva k rozvoju ochorenia; a naopak, nemusí mať žiadny funkčný dôsledok, ale môže sa nachádzať blízko variantu funkčné tak, že marker aj variant bývajú v populácii dedené spoločne všeobecný.

Variácie DNA sú klasifikované ako „neutrálne“, keď nevyvolávajú žiadne zmeny v metabolických znakoch resp fenotypové (pozorovateľné vlastnosti) a keď nie sú vystavené žiadnemu evolučnému tlaku (či už pozitívnemu, negatívnemu alebo vyvažovač); V opačnom prípade sa variácie nazývajú funkčné.

Mutácie v kľúčových nukleotidoch v sekvencii DNA môžu zmeniť zloženie aminokyselín proteínu a viesť k novým funkčným variantom. Uvedené varianty môžu mať vyššiu alebo nižšiu metabolickú účinnosť v porovnaní s pôvodnou sekvenciou; môžu úplne stratiť svoju funkčnosť alebo dokonca pridať novú.

Metódy detekcie polymorfizmu

Polymorfizmy sú definované ako genetické varianty v sekvencii DNA medzi jednotlivcami rovnakého druhu.. Tieto môžu mať dôsledky na fenotyp, ak sa nachádzajú v kódujúcich oblastiach DNA.

Na detekciu týchto polymorfizmov existujú dve hlavné metódy: Southernova metóda, technika hybridizácie nukleových kyselín; a technika polymerázovej reťazovej reakcie PCR, ktorá umožňuje amplifikovať malé špecifické oblasti materiálu DNA.

Pomocou týchto dvoch metód možno identifikovať genetické variácie vo vzorkách DNA a polymorfizmy v špecifickej oblasti sekvencie DNA. Vykonané štúdie však ukazujú, že v prípade komplexnejších ochorení je to ťažšie identifikovať tieto genetické markery, pretože sú zvyčajne polygénne, to znamená, že sú spôsobené viacerými defektmi génov.

Typy genetických markerov

Existujú dva hlavné typy molekulárnych markerovs: post-transkripčné-translačné, ktoré sa vykonávajú nepriamou analýzou DNA; a tie pretranskripčno-translačného typu, ktoré umožňujú detegovať polymorfizmy priamo na úrovni DNA a o ktorých budeme diskutovať nižšie.

1. RFLP markery

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) genetické markery sa získajú po extrakcii a fragmentácii DNA štiepením endonukleázy reštrikčnými enzýmami.

Získané reštrikčné fragmenty sa potom analyzujú pomocou gélovej elektroforézy. Sú základným nástrojom genómového mapovania a analýzy polygénnych chorôb.

2. AFLP markery

Tieto markery sú bialelické a dominantné.. Variácie na mnohých lokusoch (pomenovanie viacerých lokusov) možno triediť súčasne, aby sa zistili variácie na jednom nukleotid z neznámych genómových oblastí, v ktorých môže byť daná mutácia často prítomná vo funkčných génoch neurčitý.

3. mikrosatelity

Mikrosatelity sú najobľúbenejšie genetické markery v štúdiách genetickej charakterizácie. Jeho vysoká miera mutácií a jeho kodominantný charakter umožňujú odhadnúť genetickú diverzitu v rámci a medzi rôznymi plemenami a genetické miešanie medzi plemenami, aj keď sú si navzájom blízke súvisiace.

4. Markery mitochondriálnej DNA

Tieto značky poskytujú rýchly spôsob detekcie hybridizácie medzi druhmi alebo poddruhmi.

Polymorfizmy v určitých sekvenciách alebo v kontrolnej oblasti mitochondriálnej DNA prispeli vo veľkej miere k identifikácii predchodcovia domácich druhov, stanovenie geografických vzorcov genetickej diverzity a pochopenie chovného správania. domestikácia.

5. Značky RAPD

Tieto markery sú založené na polymerázovej reťazovej reakcii alebo technike PCR. Fragmenty získané pomocou RAPD sú amplifikované v rôznych náhodných oblastiach.

Jeho užitočnosť spočíva v tom, že je to jednoducho použiteľná technika a umožňuje nám rýchlo a súčasne rozlíšiť mnoho polymorfizmov. Používa sa pri analýze genetickej diverzity a zlepšovaní a diferenciácii klonálnych línií.

Techniky sekvenovania genómu

Mnohé z existujúcich chorôb majú genetický základ. Príčina je zvyčajne určená objavením sa jednej alebo viacerých mutácií, ktoré spôsobujú ochorenie alebo prinajmenšom zvyšujú riziko jeho rozvoja.

Jednou z najbežnejších techník na detekciu týchto mutácií, ktorá sa donedávna používala, je štúdia genetickej asociácie., ktoré zahŕňajú sekvenovanie DNA jedného alebo skupiny génov, u ktorých existuje podozrenie, že sa podieľajú na určitom ochorení.

Štúdie genetickej asociácie študujú sekvencie DNA v génoch nosičov a zdravých ľudí, aby našli zodpovedný gén (gény). Tieto štúdie sa pokúsili zahrnúť členov rovnakej rodiny, aby sa zvýšila pravdepodobnosť detekcie mutácií. Tento typ štúdie však umožňuje identifikovať iba mutácie spojené s jedným génom s obmedzeniami, ktoré to so sebou prináša.

V posledných rokoch boli objavené nové techniky sekvenovania, ktoré umožnili tieto prekonať obmedzenia, známe ako techniky sekvenovania novej generácie (NGS). Angličtina). Tie umožňujú sekvenovanie genómu investovať menej času (a menej peňazí). V dôsledku toho sa v súčasnosti uskutočňujú takzvané celogenomové asociačné štúdie alebo GWAS (Genome-Wide Association Studies).

Genomické sekvenovanie pomocou GWAS umožňuje preskúmať všetky mutácie prítomné v genóme, čím sa exponenciálne zvyšuje pravdepodobnosť nájdenia génov zodpovedných za určité ochorenie. To viedlo k vytvoreniu medzinárodných konzorcií s výskumníkmi z celého sveta, ktorí zdieľali chromozómové mapy s rizikovými variantmi množstva chorôb.

GWAS však nie sú bez obmedzení, ako je ich neschopnosť plne zodpovedať genetickému a rodinnému riziku. bežných chorôb, ťažkosti pri hodnotení zriedkavých genetických variantov alebo malá veľkosť účinku dosiahnutá vo väčšine prípadov štúdia. Nepochybne problematické aspekty, ktoré bude potrebné v najbližších rokoch zlepšiť.

Bibliografické odkazy:

• Korte, A., & Farlow, A. (2013). Výhody a obmedzenia analýzy vlastností s GWAS: prehľad. Rastlinné metódy, 9(1), 29.

• Pritchard, J. K. a Rosenberg, N. TO. (1999). Použitie neprepojených genetických markerov na detekciu stratifikácie populácie v asociačných štúdiách. The American Journal of Human Genetics, 65(1), 220-228.

• Williams, J. G., Kubelík, A. R., Livák, K. J., Rafalski, J. A. a Tingey, S. v. (1990). Polymorfizmy DNA amplifikované ľubovoľnými primérmi sú užitočné ako genetické markery. Nucleic acid research, 18(22), 6531-6535.