Mikrosatelliitit

Mikrosatelliitit tai lyhyet tandem ( yksinkertaiset ) toistot ovat erilaisia ​​alueita ( lokuksia ) tuman DNA : ssa ja organellien DNA : ssa ( mitokondriot ja plastidit ) , jotka koostuvat alle 9 emäsparin pituisista tandemisesti toistuvista monomeereistä ja muodostavat alle 1 tuhannen emäsparin pituisia kenttiä [1] . Ne ovat laajalti käytettyjä molekyylimarkkereita geneettisissä ja genomitutkimuksissa .

Terminologia

Viittaamaan tähän toistoluokkaan tieteellisessä kirjallisuudessa voidaan käyttää seuraavia termejä sekä niistä johdettuja englanninkielisiä lyhenteitä :

• mikrosatelliitit ( englanniksi  microsatellites ) [2] [3] [4] [5] [6] ,
• lyhyet tandemtoistot ( lyhyet tandemtoistot  - STR ) [7] ,
• yksinkertaiset toistot , yksinkertaiset toistuvat sekvenssit ( yksinkertaiset sekvenssitoistot  - SSR ) [8] .

Y-STR on lyhyt tandemtoisto Y-kromosomissa. Y-STR:itä käytetään usein oikeuslääketieteessä, isyystestauksessa ja genealogisessa DNA-testauksessa.

Kuvaus

Mikrosatelliiteille on ominaista suuri sekvenssimuutosnopeus, joka johtuu "liukumisesta" DNA:n replikaation ja pistemutaatioiden aikana [7] . Niillä on korkea polymorfismin aste [2] .

Toisin kuin satelliitti-DNA:t, mikrosatelliitit sijaitsevat genomin eukromaattisessa osassa [9] .

PCR - monistetut fragmentit, mukaan lukien mikrosatelliittilokukset, joissa on vierekkäisiä sekvenssejä, erotetaan geelielektroforeesilla tai kapillaarielektroforeesilla . Fragmenttien pituutta käytetään arvioimaan lyhyiden tandemtoistojen lukumäärää ja lokuksen alleelit .

Mikrosatelliitteihin liittyvät sairaudet

Mikrosatelliittien toistuvien elementtien lukumäärän kasvu, jotka sijaitsevat eksoneissa , geenien transloimattomilla tai säätelyalueilla, voi olla syynä tiettyjen sairauksien kehittymiseen ihmisillä. Näitä sairauksia ovat: Huntingtonin tauti , Kennedyn selkärangan bulbar-amyotrofia , spinocerebellaarinen ataksia , hauras X-oireyhtymä , Friedreichin ataksia , myotoninen dystrofia tyypit 1 ja 2 [1] .

Sovellukset

Mikrosatelliitteja käytetään molekyylimarkkereina määritettäessä geneettistä monimuotoisuutta , sukulaisuutta , tiettyyn populaatioon kuulumista [3] , tutkittaessa hybridisaatiota , evoluutioprosesseja [2] . Niitä käytetään myös paralogien etsimiseen .

Mikrosatelliittisekvenssejä, joissa on pienipituisia toistoja, 2–6  nukleotidia , käytetään genomikartoituksessa , työssä harvinaisten lajien kanssa jne.

Mikrosatelliiteista on tullut käteviä ja suositeltavia markkereita , ja niitä voidaan käyttää laajasti viljelykasvi- ja eläinlajien geneettisen monimuotoisuuden arvioinnissa [ 5] [6] . Vuonna 1995 Yhdistyneiden Kansakuntien elintarvike- ja maatalousjärjestön (FAO) alaisuudessa perustettu asiantuntijatyöryhmä ehdotti suunnitelmaa kotieläinten geneettisen monimuotoisuuden ylläpitämistä (tai mittaamista) koskevalle maailmanlaajuiselle hankkeelle , lyhennettynä MoDAD . 10] . Hankkeeseen sisältyi tehtävänä kvantifioida geneettinen monimuotoisuus 14 tärkeimmän ihmisen kasvattaman eläinlajin rotujen välillä, mukaan lukien neljä lintulajia . Tätä tarkoitusta varten sen piti genotyypittää 6 -  50 saman lajin rotua käyttämällä 30 mikrosatelliittilokusta . Esimerkkejä onnistuneesta testauksesta ja MoDAD -työryhmän suositusten täytäntöönpanosta olivat eurooppalaisen konsortion AVIANDIV tieteellisen hankkeen tulokset ( yli 50 kanapopulaation geneettisen monimuotoisuuden tutkimiseksi ) ja useat muut mikrosatelliittimarkkereihin perustuvat tutkimukset [ 4] [10] [11] [12] [13] .

Tunnettuja sähköisiä tietokantoja , jotka sisältävät tietoa mikrosatelliittilokuksista [14] .

Post mortem -analyysi

Lyhyt tandem-toistoanalyysi on suhteellisen uusi geneettinen rikostekninen tekniikka, josta tuli suosittu 1990-luvun puolivälissä tai loppupuolella. Lyhyiden tandemtoistojen analyysiä käytetään yksilön "geneettisen passin" saamiseksi. Tällä hetkellä post mortem -analyysissä käytetyt lyhyet tandemtoistot ovat neljän tai viiden nukleotidin toistoja, koska nämä toistot tarjoavat suuren todennäköisyyden saada virheettömät tiedot, jotka ovat tarpeeksi massiivisia, jotta niitä ei uhkaa hajoaminen epäsuotuisissa olosuhteissa. Samanaikaisesti lyhyisiin toistoihin voivat vaikuttaa haitalliset tekijät, kuten polymeraasiketjureaktion (PCR) pätkiminen ja ensisijainen monistuminen ; lisäksi jotkin geneettiset sairaudet liittyvät kolmen nukleotidin toistoon, kuten Huntingtonin tauti . Ympäristötekijät hajottavat todennäköisemmin pidemmät toistosekvenssit, eivätkä ne monistu PCR:llä yhtä tehokkaasti kuin lyhyempiä sekvenssejä.

Analyysi suoritetaan eristämällä tuma - DNA tutkittavan patologisen näytteen soluista ja monistamalla sitten eristetyn DNA:n spesifisiä polymorfisia alueita PCR:llä. Monistetut sekvenssit erotetaan geelielektroforeesilla tai kapillaarielektroforeesilla , mikä mahdollistaa lyhyiden tandemtoistojen lukumäärän määrittämisen. Tyypillisesti DNA:n monistustuotteiden visualisointiin käytetään interkaloituvia väriaineita, kuten etidiumbromidia (EtBr). Kapillaarielektroforeesin instrumenteissa käytetään myös fluoresoivia väriaineita.

Yhdysvalloissa 13 lyhyttä tandem - toistolokusta on tunnistettu perustaksi ihmisen geneettisen profiilin rakentamiselle. Nämä profiilit tallennetaan paikallisesti, osavaltion ja liittovaltion tasolla DNA-pankkeihin, kuten CODIS [15] . On myös brittiläinen lyhyt tandem toistuvien lokusten tunnistustietokanta, joka tunnetaan nimellä UK National DNA Database ( NDNAD ). Toisin kuin amerikkalaiset, brittiläinen tukikohta perustuu 10:een 13 lokiin.

Y-kromosomien DNA:n lyhyiden tandemtoistojen tutkimusta käytetään usein sukututkimuksen paljastamiseen .

Katso myös

• DNA-merkki
• minisatelliitteja
• Liikkuvat geneettiset elementit
• toistuvia DNA-sekvenssejä
• Polymorfismi (biologia)
• Satelliitti DNA
• Tandem toistaa
• transposonit

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 López-Flores I., Garrido-Ramos MA Eukaryoottisten genomien toistuva DNA-sisältö // Garrido-Ramos MA Genome Dynamics. - 2012. - T. 7 . - S. 1-28 . — ISBN 978-3-318-02149-3 . - doi : 10.1159/isbn.978-3-318-02150-9 .
2. ↑ 1 2 3 4 Bowcock A. M., Ruiz-Linares A., Tomfohrde J., Minch E., Kidd J. R., Cavalli-Sforza L. L. High Resolution of Human evolutionary trees with polymorphic microsatellites  (englanti)  // Nature  : Journal. - London, UK: Nature Publishing Group , 1994. - Voi. 368, nro 6470 . - s. 455-457. — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/368455a0 . — PMID 7510853 . Arkistoitu alkuperäisestä 1. maaliskuuta 2015.
3. ↑ 1 2 Jarne P., Lagoda P. J. L. Mikrosatelliitit, molekyyleistä populaatioihin ja takaisin  //  Trends in Ecology & Evolution : Journal. - Amsterdam, Alankomaat: Elsevier Science Publishers B.V. , 1996. - Voi. 11, ei. 10 . - s. 424-429. — ISSN 0169-5347 . - doi : 10.1016/0169-5347(96)10049-5 . — PMID 21237902 . Arkistoitu alkuperäisestä 26. helmikuuta 2015.
4. ↑ 1 2 Romanov M. N., Weigend S. (16.5.1999). "Geneettinen monimuotoisuus kanapopulaatioissa mikrosatelliittimarkkereiden perusteella" . Prosesings . Konferenssi "From Jay Lush to Genomics: Vision for Animal Breeding and Genetics", Ames, 16.-18.5.1999. Ames, IA , USA: Iowa State University . s. 174.OCLC 899128334.  _ _ Abstract 34. Arkistoitu alkuperäisestä 2005-03-14 . Haettu 14.3.2005 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje );templatestyles stripmarker |location=paikassa #7 ( ohje )  (eng.)
5. ↑ 1 2 Pirany N., Romanov M. N., Ganpule S. P., Devegowda G., Threeta Prasad D. Geneettisen monimuotoisuuden mikrosatelliittianalyysi kuuden intialaisen kanapopulaation sisällä ja välillä   = Microsatellite analysis of genetic diversity in Indian chicken populations // The Journal of Poultry Science : päiväkirja. - Tsukuba , Japani: Japan Poultry Science Association, 2007. - Voi. 44, nro. 1 . - s. 19-28. — ISSN 1346-7395 . doi : 10.2141 /jpsa.44.19 . Arkistoitu alkuperäisestä 26. helmikuuta 2015.
6. ↑ 1 2 Shahbazi S., Mirhosseini S. Z., Romanov M. N. Geneettinen monimuotoisuus viidessä iranilaisessa alkuperäiskanapopulaatiossa mikrosatelliittimarkkereiden perusteella arvioituna  //  Biochemical Genetics : Journal. - Berliini, Heidelberg, Saksa: Springer Science + Business Media , 2007. - Voi. 45, nro. 1-2 . - s. 63-75. — ISSN 0006-2928 . - doi : 10.1007/s10528-006-9058-6 . — PMID 17203406 . Arkistoitu alkuperäisestä 26. helmikuuta 2015.
7. ↑ 1 2 Pumpernik D., Oblak B., Borstnik B. Replikaation liukuminen vs. pistemutaationopeudet ihmisen genomin lyhyissä tandemtoistoissa  //  Molecular Genetics and Genomics : Journal. - Berliini, Saksa: Springer-Verlag , 2008. - Voi. 279, nro. 1 . - s. 53-61. — ISSN 1617-4615 . - doi : 10.1007/s00438-007-0294-1 . — PMID 17926066 . Arkistoitu alkuperäisestä 26. helmikuuta 2015.
8. ↑ Kashi Y., King D., Soller M. Yksinkertaiset sekvenssitoistot kvantitatiivisen geneettisen variaation lähteenä  //  Trends in Genetics : Journal. - Amsterdam, Alankomaat: Elsevier Science Publishers B.V., 1997. - Voi. 13, ei. 2 . - s. 74-78. — ISSN 0168-9525 . - doi : 10.1016/S0168-9525(97)01008-1 . — PMID 9055609 . Arkistoitu alkuperäisestä 26. helmikuuta 2015.
9. ↑ Hemleben V., Beridze T. G., Bakhman L., Kovarik J., Torres R. Satellite DNA  // Advances in Biological Chemistry: Journal. - M. , 2003. - T. 43 . - S. 267-306 . Arkistoitu alkuperäisestä 18. toukokuuta 2015.
10. ↑ 1 2 Weigend S., Romanov M. N. Maailman kotieläinten monimuotoisuuden tarkkailulista siipikarjan biologisen monimuotoisuuden säilyttämisen ja käytön yhteydessä  (englanniksi)  // World's Poultry Science Journal  : aikakauslehti. - Cambridge, Yhdistynyt kuningaskunta: World's Poultry Science Association; Cambridge University Press, 2002. Voi. 58, nro. 4 . - s. 411-430. — ISSN 0043-9339 . - doi : 10.1079/WPS20020031 . Arkistoitu alkuperäisestä 23. helmikuuta 2015.
11. ↑ Romanov M. N., Weigend S. Erilaisten kotieläin- ja viidakkokanapopulaatioiden välisten geneettisten suhteiden  analyysi  mikrosatelliittimarkkereilla // Poultry Science : aikakauslehti. - Champaign , IL, USA; Oxford, UK: Poultry Science Association; Oxford University Press, 2001. Voi. 80, ei. 8 . - s. 1057-1063. — ISSN 0032-5791 . doi : 10.1093 / ps/80.8.1057 . — PMID 11495455 . Arkistoitu alkuperäisestä 22. helmikuuta 2015.
12. ↑ Weigend S., Romanov M. N. Nykyiset strategiat kanavarojen geneettisen monimuotoisuuden arviointiin ja arviointiin  (englanniksi)  // World's Poultry Science Journal : Journal. - Cambridge, Yhdistynyt kuningaskunta: World's Poultry Science Association; Cambridge University Press, 2001. Voi. 57, nro. 3 . - s. 275-288. — ISSN 0043-9339 . - doi : 10.1079/WPS20010020 . Arkistoitu alkuperäisestä 26. helmikuuta 2015.
13. ↑ Soller M., Weigend S., Romanov M. N., Dekkers J. C. M., Lamont S. J. Strategies to arvioida rakenteellista vaihtelua kanan genomissa ja sen yhteyksiä biologiseen monimuotoisuuteen ja biologiseen suorituskykyyn  (englanniksi)  // Poultry Science : Journal. - Champaign, IL, USA; Oxford, UK: Poultry Science Association Inc; Oxford University Press, 2006. Voi. 85, nro. 12 . - s. 2061-2078. — ISSN 0032-5791 . - doi : 10.1093/ps/85.12.2061 . — PMID 17135660 . Arkistoitu alkuperäisestä 26. helmikuuta 2015.
14. ↑ Butler J. M., Reeder D. J. ( NIST Biochemical Science Division); J. Redmanin, C. Ruitbergin ja M. Tungin korvaamattomalla avustuksella. STRBase: Short Tandem Repeat DNA: NIST Standard Reference Database SRD  130 . Materiaalin mittauslaboratorio . National Institute of Standards and Technology (NIST) (23. helmikuuta 2015). Haettu 26. helmikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 26. helmikuuta 2015.
15. ↑ Ebert A., Delay G. DNA Databases. Luku 18 Arkistoitu 7. marraskuuta 2017 Wayback Machinessa / BIOL 296D - Microscopic Techniques,  Vermontin yliopisto