Vad är en genetisk markör? Vad är det för?

Upptäckter av nya genetiska markörer som hjälper till att identifiera och därför bättre förebygga flera sjukdomar.

Dessa markörer används för att associera vissa genetiska mutationer med risken för uppkomst och utveckling av många ärftliga störningar. Användningen av nya genomsekvenseringstekniker kommer att vara avgörande för att öka kunskapen om denna typ av sjukdomar och många andra.

I den här artikeln förklarar vi vad en genetisk markör är, vilka typer av markörer som finns, hur de upptäcks de olika genetiska varianterna och vilka är de huvudsakliga teknikerna som används vid sekvensering genomik.

• Rekommenderad artikel: "Vad betyder 'medfödd'?"

Vad är en genetisk markör?

Genetiska markörer är segment av dna lokaliserad på en känd position (ett lokus) på en given kromosom. Normalt är dessa markörer associerade med specifika sjukdomsfenotyper och är mycket användbara för att identifiera olika genetiska variationer hos specifika individer och populationer.

Tekniken med DNA-baserade genetiska markörer har revolutionerat genetikens värld, eftersom det tack vare dem är möjligt att upptäcka polymorfismer (ansvariga för stor variation mellan individer av samma art) mellan olika genotyper eller alleler av en gen för en given DNA-sekvens i en grupp gener.

De markörer som ger en hög sannolikhet för sjukdomsförekomst är mest användbara som diagnostiska verktyg.. En markör kan ha funktionella konsekvenser, såsom att förändra uttrycket eller funktionen av en gen som direkt bidrar till utvecklingen av en sjukdom; och omvänt kanske det inte har någon funktionell konsekvens, utan kan ligga nära en variant funktionell så att både markören och varianten tenderar att ärvas tillsammans i populationen allmän.

DNA-variationer klassificeras som "neutrala" när de inte ger några förändringar i metaboliska egenskaper eller fenotypiska (de observerbara egenskaperna), och när de inte utsätts för något evolutionärt tryck (antingen positivt, negativt eller balanserare); Annars kallas variationerna för funktionella.

Mutationer i nyckelnukleotider i en DNA-sekvens kan förändra aminosyrasammansättningen i ett protein och leda till nya funktionella varianter. Nämnda varianter kan ha en högre eller lägre metabolisk effektivitet jämfört med den ursprungliga sekvensen; de kan förlora sin funktionalitet helt eller till och med lägga till en ny.

Metoder för upptäckt av polymorfism

Polymorfismer definieras som genetiska varianter i DNA-sekvensen mellan individer av samma art.. Dessa kan få konsekvenser för fenotypen om de finns i kodande regioner av DNA: t.

För att detektera dessa polymorfismer finns det två huvudmetoder: Southern-metoden, en nukleinsyrahybridiseringsteknik; och polymeraskedjereaktion PCR-tekniken, som gör det möjligt att amplifiera små specifika regioner av DNA-material.

Genom att använda dessa två metoder kan genetiska variationer i DNA-prover och polymorfismer i en specifik region av DNA-sekvensen identifieras. De genomförda studierna visar dock att det vid mer komplexa sjukdomar är svårare att identifiera dessa genetiska markörer, eftersom de vanligtvis är polygena, det vill säga orsakade av defekter i flera gener.

Typer av genetiska markörer

Det finns två huvudtyper av molekylära markörers: de av post-transkription-translation, som utförs genom en indirekt DNA-analys; och de av typen förtranskription-translation, som gör det möjligt att detektera polymorfismer direkt på DNA-nivån och som vi kommer att diskutera nedan.

1. RFLP-markörer

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) genetiska markörer erhålls efter extraktion och fragmentering av DNA, genom att skära ett endonukleas med restriktionsenzymer.

De erhållna restriktionsfragmenten analyseras sedan med användning av gelelektrofores. De är ett grundläggande verktyg för genomisk kartläggning och vid analys av polygena sjukdomar.

2. AFLP-markörer

Dessa markörer är bialleliska och dominanta.. Variationer på många loci (multi-locus namngivning) kan sorteras samtidigt för att upptäcka variationer på en enda nukleotid från okända genomiska regioner, i vilka en given mutation kan förekomma ofta i funktionella gener obestämd.

3. mikrosatelliter

Mikrosatelliter är de mest populära genetiska markörerna i genetiska karakteriseringsstudier. Dess höga mutationshastighet och dess samdominanta natur gör det möjligt att uppskatta den genetiska mångfalden inom och mellan olika raser, och genetisk blandning mellan raser, även om de är nära relaterad.

4. Mitokondriella DNA-markörer

Dessa markörer ger ett snabbt sätt att upptäcka hybridisering mellan arter eller underarter.

Polymorfismer i vissa sekvenser eller i kontrollregionen av mitokondriellt DNA har i stor utsträckning bidragit till identifieringen av stamfader till inhemska arter, etablera geografiska mönster av genetisk mångfald och förstå avelsbeteenden. domesticering.

5. RAPD-markörer

Dessa markörer är baserade på polymeraskedjereaktionen eller PCR-tekniken. Fragmenten som erhålls med RAPD amplifieras i olika slumpmässiga regioner.

Dess användbarhet ligger i det faktum att det är en lättanvänd teknik och gör att vi snabbt och samtidigt kan urskilja många polymorfismer. Det har använts vid analys av genetisk mångfald och förbättring och differentiering av klonala linjer.

Genomsekvenseringstekniker

Många av de sjukdomar som finns har en genetisk grund. Orsaken bestäms vanligtvis av uppkomsten av en eller flera mutationer som orsakar sjukdomen eller åtminstone ökar risken att utveckla den.

En av de vanligaste teknikerna för att upptäcka dessa mutationer och som har använts tills nyligen är den genetiska associationsstudien., som involverar sekvensering av DNA från en eller en grupp gener som misstänks vara inblandade i en viss sjukdom.

Genetiska associationsstudier studerar DNA-sekvenserna i generna hos bärare och friska människor, för att hitta de ansvariga generna. Dessa studier har försökt inkludera medlemmar av samma familj för att öka sannolikheten för upptäckt av mutationer. Den här typen av studier gör det dock bara möjligt att identifiera mutationer kopplade till en enskild gen, med de begränsningar som detta innebär.

Under senare år har nya sekvenseringstekniker upptäckts som gjort det möjligt att övervinna dessa begränsningar, kända som nästa generations sekvenseringstekniker (NGS). Engelsk). Dessa tillåter sekvensering av genomet och investerar mindre tid (och mindre pengar). Som ett resultat av detta genomförs just nu de så kallade Genome-Wide Association Studies eller GWAS (Genome-Wide Association Studies).

Genomisk sekvensering med GWAS gör att alla mutationer som finns i genomet kan utforskas, vilket exponentiellt ökar sannolikheten för att hitta generna som är ansvariga för en viss sjukdom. Detta har lett till skapandet av internationella konsortier med forskare från hela världen som delar kromosomkartor med riskvarianter för en mängd sjukdomar.

GWAS är dock inte utan begränsningar, såsom deras oförmåga att fullt ut redogöra för genetiska och familjära risker. av vanliga sjukdomar, svårigheterna att utvärdera sällsynta genetiska varianter eller den lilla effektstorlek som erhålls i de flesta studier. Utan tvekan problematiska aspekter som kommer att behöva förbättras under de kommande åren.

Bibliografiska referenser:

• Korte, A., & Farlow, A. (2013). Fördelarna och begränsningarna med egenskapsanalys med GWAS: en recension. Växtmetoder, 9(1), 29.

• Pritchard, J. K. & Rosenberg, N. TILL. (1999). Användning av okopplade genetiska markörer för att detektera populationsstratifiering i associationsstudier. 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-polymorfismer amplifierade med godtyckliga primrar är användbara som genetiska markörer. Nucleic acids research, 18(22), 6531-6535.