เครื่องหมายพันธุกรรมคืออะไร? มีไว้เพื่ออะไร?

การค้นพบเครื่องหมายทางพันธุกรรมใหม่ที่ช่วยในการระบุ และเพื่อป้องกันโรคต่าง ๆ ได้ดีขึ้น

เครื่องหมายเหล่านี้ใช้เพื่อเชื่อมโยงการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมบางอย่างกับความเสี่ยงของลักษณะที่ปรากฏและการพัฒนาจำนวนมาก ความผิดปกติทางพันธุกรรม. การใช้เทคนิคการหาลำดับจีโนมใหม่จะมีความสำคัญในการเพิ่มพูนความรู้ของโรคประเภทนี้และโรคอื่นๆ อีกมากมาย

ในบทความนี้เราจะอธิบายว่าเครื่องหมายพันธุกรรมคืออะไร มีเครื่องหมายประเภทใดบ้าง ตรวจพบได้อย่างไร ความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันและเทคนิคหลักที่ใช้ในการจัดลำดับคืออะไร จีโนม

• บทความแนะนำ: "โดยธรรมชาติ" หมายถึงอะไร?

เครื่องหมายพันธุกรรมคืออะไร?

เครื่องหมายทางพันธุกรรมเป็นส่วนของ ดีเอ็นเอ อยู่ในตำแหน่งที่รู้จัก (โลคัส) บนโครโมโซมที่กำหนด โดยปกติเครื่องหมายเหล่านี้เกี่ยวข้องกับฟีโนไทป์ของโรคเฉพาะและมีประโยชน์มากในการระบุความผันแปรทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันในแต่ละบุคคลและประชากร

เทคโนโลยีของเครื่องหมายพันธุกรรมที่มีพื้นฐานจาก DNA ได้ปฏิวัติโลกของพันธุศาสตร์ เนื่องจากสามารถตรวจจับความหลากหลาย (ที่รับผิดชอบในการ ความแปรปรวนอย่างมากระหว่างบุคคลในสปีชีส์เดียวกัน) ระหว่างจีโนไทป์หรืออัลลีลของยีนที่แตกต่างกันสำหรับลำดับดีเอ็นเอที่กำหนดในกลุ่มของยีน

เครื่องหมายที่ให้ความเป็นไปได้สูงในการเกิดโรคจะมีประโยชน์มากที่สุดในฐานะเครื่องมือวินิจฉัย. เครื่องหมายสามารถมีผลตามหน้าที่ เช่น การเปลี่ยนแปลงการแสดงออกหรือการทำงานของยีนที่ก่อให้เกิดการพัฒนาของโรคโดยตรง และในทางกลับกัน มันอาจไม่มีผลการทำงานใดๆ แต่อาจอยู่ใกล้กับตัวแปร การทำงานเพื่อให้ทั้งเครื่องหมายและตัวแปรมีแนวโน้มที่จะสืบทอดร่วมกันในกลุ่มประชากร ทั่วไป.

การแปรผันของดีเอ็นเอจัดอยู่ในประเภท "เป็นกลาง" เมื่อไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในลักษณะเมแทบอลิซึมหรือ ฟีโนไทป์ (ลักษณะที่สังเกตได้) และเมื่อพวกมันไม่อยู่ภายใต้แรงกดดันทางวิวัฒนาการใดๆ (ทั้งทางบวก ทางลบ หรือ บาลานเซอร์); มิฉะนั้น รูปแบบต่างๆ จะเรียกว่าการทำงาน

การกลายพันธุ์ในนิวคลีโอไทด์ที่สำคัญในลำดับดีเอ็นเอสามารถเปลี่ยนองค์ประกอบกรดอะมิโนของโปรตีนและนำไปสู่รูปแบบการทำงานใหม่ ตัวแปรดังกล่าวอาจมีประสิทธิภาพเมแทบอลิซึมสูงหรือต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับลำดับดั้งเดิม พวกเขาอาจสูญเสียฟังก์ชันการทำงานทั้งหมดหรือแม้แต่เพิ่มใหม่

วิธีการตรวจหาความแตกต่าง

ความหลากหลายถูกกำหนดให้เป็นความแปรปรวนทางพันธุกรรมในลำดับดีเอ็นเอระหว่างบุคคลในสายพันธุ์เดียวกัน. สิ่งเหล่านี้อาจส่งผลต่อฟีโนไทป์หากพบในบริเวณที่มีการเข้ารหัสของ DNA

ในการตรวจจับความหลากหลายเหล่านี้ มีสองวิธีหลัก: วิธีทางใต้ ซึ่งเป็นเทคนิคการผสมกรดนิวคลีอิก และเทคนิค PCR ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลิเมอเรส ซึ่งทำให้สามารถขยายบริเวณเฉพาะเล็กๆ ของวัสดุ DNA ได้

การใช้สองวิธีนี้ทำให้สามารถระบุความผันแปรทางพันธุกรรมในตัวอย่างดีเอ็นเอและความหลากหลายในบริเวณเฉพาะของลำดับดีเอ็นเอได้ อย่างไรก็ตามการศึกษาแสดงให้เห็นว่าในกรณีของโรคที่ซับซ้อนมากขึ้นนั้นยากกว่า ระบุเครื่องหมายทางพันธุกรรมเหล่านี้ เนื่องจากมักเป็นโพลีจีนิก นั่นคือ เกิดจากความบกพร่องในหลายๆ ยีน

ประเภทของเครื่องหมายพันธุกรรม

เครื่องหมายโมเลกุลมีสองประเภทหลักs: การแปลภายหลังการถอดความซึ่งดำเนินการโดยการวิเคราะห์ดีเอ็นเอทางอ้อม และประเภทการแปลแบบถอดความ ซึ่งทำให้สามารถตรวจหาความหลากหลายได้โดยตรงที่ระดับ DNA และเราจะกล่าวถึงด้านล่าง

1. เครื่องหมาย RFLP

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) เครื่องหมายพันธุกรรม ได้มาจากการสกัดและแยกส่วนของ DNA โดยการตัดเอ็นโดนิวคลีเอสด้วยเอนไซม์จำกัด.

ชิ้นส่วนข้อจำกัดที่ได้รับจะถูกวิเคราะห์โดยใช้เจลอิเล็กโทรโฟรีซิส พวกมันเป็นเครื่องมือพื้นฐานสำหรับการทำแผนที่จีโนมและในการวิเคราะห์โรคโพลีจีนิก

2. เครื่องหมาย AFLP

เครื่องหมายเหล่านี้เป็นแบบคู่ขนานและเด่น. การแปรผันที่หลายตำแหน่ง (การตั้งชื่อหลายตำแหน่ง) สามารถจัดเรียงพร้อมกันเพื่อตรวจหาความผันแปรในจุดเดียว นิวคลีโอไทด์จากบริเวณจีโนมที่ไม่รู้จัก ซึ่งการกลายพันธุ์ที่กำหนดอาจมีอยู่บ่อยครั้งในยีนที่ทำงานได้ ไม่แน่นอน

3. ไมโครแซทเทลไลท์

ไมโครแซทเทลไลท์เป็นเครื่องหมายทางพันธุกรรมที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในการศึกษาลักษณะทางพันธุกรรม. อัตราการกลายพันธุ์สูงและลักษณะโคโดมิแนนต์ทำให้สามารถประเมินความหลากหลายทางพันธุกรรมภายในและ ระหว่างสายพันธุ์ต่าง ๆ และการผสมทางพันธุกรรมระหว่างสายพันธุ์แม้ว่าจะมีความใกล้ชิดกันก็ตาม ที่เกี่ยวข้อง.

4. เครื่องหมายดีเอ็นเอของไมโทคอนเดรีย

เครื่องหมายเหล่านี้ ให้วิธีที่รวดเร็วในการตรวจจับการผสมพันธุ์ระหว่างสปีชีส์หรือสปีชีส์ย่อย.

ความหลากหลายในลำดับบางอย่างหรือในพื้นที่ควบคุมของไมโทคอนเดรียลดีเอ็นเอมีส่วนอย่างมากในการระบุตัวตนของ ต้นกำเนิดของสายพันธุ์ในประเทศ การสร้างรูปแบบทางภูมิศาสตร์ของความหลากหลายทางพันธุกรรม และเข้าใจพฤติกรรมการผสมพันธุ์ การเลี้ยง

5. เครื่องหมาย RAPD

เครื่องหมายเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาลูกโซ่โพลิเมอเรสหรือเทคนิค PCR ชิ้นส่วนที่ได้รับจาก RAPD จะถูกขยายในพื้นที่สุ่มที่แตกต่างกัน

ประโยชน์ของมันอยู่ที่ความจริงที่ว่ามันเป็นเทคนิคที่ใช้งานง่ายและช่วยให้เราแยกแยะความแตกต่างของความหลากหลายได้อย่างรวดเร็วและพร้อมกัน มันถูกใช้ในการวิเคราะห์ความหลากหลายทางพันธุกรรมและการปรับปรุงและความแตกต่างของสายพันธุ์โคลน

เทคนิคการหาลำดับจีโนม

หลายโรคที่มีอยู่มีพื้นฐานทางพันธุกรรม สาเหตุมักถูกกำหนดโดยลักษณะการกลายพันธุ์อย่างน้อยหนึ่งอย่างที่ทำให้เกิดโรค หรืออย่างน้อยก็เพิ่มความเสี่ยงในการเกิดโรค

หนึ่งในเทคนิคที่พบได้บ่อยที่สุดในการตรวจหาการกลายพันธุ์เหล่านี้และถูกนำมาใช้จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้คือการศึกษาความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมซึ่งเกี่ยวข้องกับการจัดลำดับดีเอ็นเอของยีนหนึ่งหรือหลายกลุ่มที่สงสัยว่าเกี่ยวข้องกับโรคบางชนิด

การศึกษาความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมศึกษาลำดับดีเอ็นเอในยีนของผู้ที่เป็นพาหะและคนที่มีสุขภาพดี เพื่อค้นหายีนที่รับผิดชอบ การศึกษาเหล่านี้พยายามที่จะรวมสมาชิกในครอบครัวเดียวกันเพื่อเพิ่มความเป็นไปได้ในการตรวจหาการกลายพันธุ์ อย่างไรก็ตาม การศึกษาประเภทนี้ทำให้สามารถระบุการกลายพันธุ์ที่เชื่อมโยงกับยีนเดี่ยวได้เท่านั้น โดยมีข้อจำกัดที่เกี่ยวข้อง

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการค้นพบเทคนิคการหาลำดับใหม่ๆ ที่ทำให้สามารถเอาชนะสิ่งเหล่านี้ได้ ข้อจำกัดที่เรียกว่าเทคนิคการจัดลำดับยุคหน้า (NGS) ภาษาอังกฤษ). สิ่งเหล่านี้ช่วยให้การจัดลำดับจีโนมใช้เวลาน้อยลง (และเงินน้อยลง) ด้วยเหตุนี้ การศึกษาสมาคมจีโนม-ไวด์หรือ GWAS (การศึกษาสมาคมจีโนม-ไวด์) จึงกำลังดำเนินการอยู่

การจัดลำดับจีโนมโดยใช้ GWAS ทำให้สามารถสำรวจการกลายพันธุ์ทั้งหมดที่มีอยู่ในจีโนมได้เพิ่มความน่าจะเป็นอย่างมากในการค้นหายีนที่รับผิดชอบต่อโรคบางชนิด สิ่งนี้นำไปสู่การสร้างพันธมิตรระหว่างประเทศกับนักวิจัยจากทั่วโลกที่แบ่งปันแผนที่โครโมโซมกับตัวแปรความเสี่ยงของโรคต่างๆ

อย่างไรก็ตาม GWAS ไม่ได้มีข้อจำกัด เช่น การไม่สามารถอธิบายความเสี่ยงทางพันธุกรรมและครอบครัวได้อย่างสมบูรณ์ ของโรคทั่วไป ความยากลำบากในการประเมินความหลากหลายทางพันธุกรรมที่หายากหรือขนาดผลเล็กที่ได้รับส่วนใหญ่ การศึกษา ประเด็นปัญหาที่ไม่ต้องสงสัยซึ่งจะต้องได้รับการปรับปรุงในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

• คอร์ต เอ. และฟาร์โลว์ เอ. (2013). ข้อดีและข้อจำกัดของการวิเคราะห์คุณลักษณะด้วย GWAS: บทวิจารณ์ วิธีการปลูก, 9(1), 29.

• พริทชาร์ด, เจ. เค., & โรเซนเบิร์ก, เอ็น. ถึง. (1999). การใช้เครื่องหมายทางพันธุกรรมที่ไม่เชื่อมโยงเพื่อตรวจหาการแบ่งชั้นของประชากรในการศึกษาความสัมพันธ์ วารสารพันธุศาสตร์มนุษย์อเมริกัน, 65(1), 220-228.

• วิลเลียมส์, เจ. G., Kubelik, A. อาร์, Livak, K. เจ, ราฟาลสกี้, เจ อ. & ทิงกี้ เอส. โวลต์ (1990). ความหลากหลายของ DNA ที่ขยายโดยไพรเมอร์ตามอำเภอใจมีประโยชน์ในฐานะเครื่องหมายทางพันธุกรรม การวิจัยกรดนิวคลีอิก 18(22), 6531-6535