Jednonukleotidový polymorfismus

Jednonukleotidový polymorfismus (SNP; anglicky  Single Nucleotide Polymorphism, SNP , vyslovováno jako snip ) - rozdíly v jednonukleotidové sekvenci DNA (A, T, G nebo C) v genomu (nebo v jiné porovnávané sekvenci) zástupců stejného druhu nebo mezi homologními oblastmi homologní chromozomy. Používá se jako genetické markery pro studium vazebné nerovnováhy lokusů a celogenomového asociačního vyhledávání ( GWAS ).

Popis

Pokud se dvě sekvence DNA - AAGC C TA a AAGC T TA  - liší jedním nukleotidem, pak hovoří o existenci dvou alel : C a T. Jednonukleotidové polymorfismy ( SNP ) jsou výsledkem bodových mutací .

Jednonukleotidový polymorfismus (spolu s polymorfismem délky restrikčních fragmentů ( RFLP ) a AFLP ( AFLP )) jsou široce používány jako molekulárně genetické markery (markery), například pro vytvoření kladogramů molekulárně genetické systematiky založené na divergenci (divergenci) homologních oblastí DNA. ve fylogenezi . V této oblasti se nejčastěji používají spacery genu ribozomální RNA . Vzhledem k tomu, že mutace v těchto spacerech neovlivňují strukturu konečných produktů genu (teoreticky neovlivňují životaschopnost), v první aproximaci existuje přímý vztah mezi stupněm polymorfismu a fylogenetickou vzdáleností mezi organismy. je postulováno.

Nomenklatura

Neexistuje žádná jednotná nomenklatura pro SNP : často existuje několik různých názvů pro jeden specificky vybraný SNP , zatím nebylo možné v této otázce dojít k nějaké shodě. Jedním přístupem je napsat SNP s předponou, tečkou a znaménkem větší než označující nukleotid nebo aminokyselinu divokého typu a pozměněné (např. c.76A>T ) [1] .

Rozmanitost SNP

Jednonukleotidové polymorfismy se vyskytují v kódujících sekvencích genů, v nekódujících oblastech nebo v oblastech mezi geny. SNP vyskytující se v kódujících oblastech nemusí měnit aminokyselinovou sekvenci proteinu kvůli degeneraci genetického kódu .

Polymorfismy oblasti kódující jeden nukleotid jsou dvou typů: synonymní a nesynonymní. Synonymní SNP ponechávají aminokyselinovou sekvenci proteinu nezměněnou, zatímco nesynonymní SNP ji mění. Nesynonymní SNP lze rozdělit na missense a nesmyslné substituce . Jednonukleotidové polymorfismy vyskytující se v nekódujících oblastech genu mohou ovlivnit genetický sestřih , degradaci mRNA a vazbu transkripčního faktoru .

Příklady

• rs6311 a rs6313  jsou SNP v genu HTR2A na 13. lidském chromozomu [2] , u kterých byla prokázána souvislost s frekvencí sebevražedného a agresivního chování.
• rs3091244  je příkladem tříalelického SNP v genu CRP na 1. lidském chromozomu [3] , jehož varianty pravděpodobně ovlivňují koncentraci C-reaktivního proteinu v krevní plazmě.
• rs148649884 a rs138055828 v genu FCN1 kódují M -ficolin , který postrádá schopnost rekombinantního M-fikolinu vázat ligand [4] .

Aplikace

Rozmanitost sekvencí DNA u lidí může vysvětlovat, jak se u nich vyvíjejí různá onemocnění, reakce na patogeny , užívání léků, vakcín atd. Velký význam SNP v biomedicínském výzkumu spočívá v tom, že se používají k porovnání genomu lokalit mezi studovanými skupinami (např. jedna skupina jsou lidé s určitou nemocí a druhá je bez ní) [5] .

Jednonukleotidové polymorfismy se také používají v GWAS jako markery s vysokým rozlišením  v genetickém mapování kvůli jejich hojnosti a stabilní dědičnosti napříč generacemi. Znalost jednonukleotidového polymorfismu pravděpodobně pomůže při pochopení farmakokinetiky a farmakodynamiky působení různých léčiv u lidí. Široká škála onemocnění, jako je rakovina, infekční autoimunitní onemocnění , srpkovitá anémie a mnoho dalších, pravděpodobně vzniká z jednonukleotidových polymorfismů [6] .

Metody založené na detekci jednonukleotidových polymorfismů se rozšířily i v jiných oblastech biologie a ve vztahu k zemědělským druhům [7] .

Databáze

Existuje velké množství databází pro SNP . Níže jsou uvedeny některé z nich.

• dbSNP [8] je databázeSNP, bezplatný veřejný archiv obsahující údaje o genetické variabilitě různých druhů, vyvinutá a spravovanáNCBI(Národní centrum pro biotechnologické informace -US). Ačkoli název databáze naznačuje, že je zde shromažďována pouze jedna třída polymorfismů, a toSNP, ve skutečnosti obsahuje velké množství informací o dalších molekulárních změnách v aminokyselinových sekvencích. dbSNPbyl vytvořen v září 1998 vedleGenBank, která obsahuje volně dostupné nukleotidové a aminokyselinové sekvence[9]. Do roku 2010dbSNPobsahoval více než 184 milionů sekvencí, což představuje více než 64 milionů různých variant pro 55 organismů, včetněHomo sapiens,Mus musculus,Oryza sativaa mnoha dalších[10].
• SNPedia  je bioinformatická wiki, která slouží jako databázeSNP. Každý článek o jednotlivýchSNPobsahuje stručný popis, odkazy na vědecké články a navíc informace oDNA mikročipuobsahující jednonukleotidový polymorfismus tohoto typu. SNPediapomáhá při interpretaci výsledků vlastní genetické informace pomocí programů jakoPromethease,23andMe, Navigenics , deCODEme nebo Knome [11]. SNPediabyla vytvořena a udržována genetikem Gregem Lennonem a programátorem Mikem Cariasem. K 14. září 2017 obsahovala databáze107 125 jednonukleotidových polymorfismů[12].
• Centrální databáze GWAS poskytuje souhrn shromážděných dat z jedné nebo více genomových studií. Tato databáze obsahuje nejúplnější sbírku asociací p-hodnoty . GWAS Central využívá výkonné grafické a textové metody prezentace dat k odhalení a současné vizualizaci mnoha jednonukleotidových polymorfismů. Výzkumníci mají také možnost zobrazit si své osobní údaje vedle vybraných. Data jsou navíc volně dostupná ke stažení vědeckými komunitami.
• The HapMap International Project  je organizace, jejímž cílem je vyvinout haplotypovou mapu lidského genomu, která bude popisovat obecné vzorce genetických variací u lidí. HapMap  je dokonalým zdrojem pro identifikaci genetických variací, které ovlivňují zdraví, faktory životního prostředí atd. Všechny poskytnuté informace jsou volně dostupné. Tento projekt je výsledkem spolupráce mezi různými skupinami vědců z Kanady, Číny, Japonska, Nigérie, Velké Británie a USA, jehož finální verze byla vydána na jaře roku 2009. V určité oblasti genomu se nachází sada volných SNP ( Tag SNP ), které dobře korelují se všemi ostatními SNP v této oblasti. Dále, zkoumáním alel volných SNP lze s větší pravděpodobností určit haplotyp jedince. Takto se určují haplotypy u několika zástupců (někteří trpí určitým onemocněním, zatímco jiní ne), a pak se porovnáním obou skupin určí nejpravděpodobnější umístění SNP a haplotypů, které se na onemocnění podílejí.
• MirSNP  je databáze jednonukleotidových polymorfismů, které mění vazebná místa pro mikroRNA . Obsahuje846 SNP , včetně 1940 SNP v pre-miRNA [13] .

Metody výzkumu SNP

Analytické metody pro objevování nových SNP a objevování již známých SNP zahrnují:

1. Hybridizační metody

• Princip molekulárních majáků .

Podstatou tohoto principu je, že konce vzorku (na kterých je umístěna značka a zhášeč fluorescence) jsou vzájemně komplementární . V důsledku toho se primery při teplotě nasedání zhroutí a vytvoří „panhandle“ strukturu ( kmen  - smyčka ), kde je zóna komplementarity vzorku s templátem ve smyčce. Po hybridizaci vzorku s matricí je sekundární struktura zničena, fluorescenční značka a zhášedlo se rozcházejí v různých směrech a lze detekovat fluorescenci ze značky.

• Detekce pomocí mikročipů .
• Dynamická alelově specifická hybridizace .

2. Enzymatické metody

• Polymorfismus délky restrikčních fragmentů .
• Metody založené na PCR .
• Nástavec primeru .
• TaqMan - ukázky.
• Ligace oligonukleotidů .
• Kapilární elektroforéza [14] .

3. Metody založené na fyzikálních vlastnostech DNA:

• Jednovláknový konformační polymorfismus ( SSCP ).
• Elektroforéza s teplotním gradientem ( TGGE ).
• Vysoce účinná kapalinová chromatografie za denaturačních podmínek.
• Hmotnostní spektrometrie [15] .

4. Sekvenování DNA [16] . Techniky sekvenování nové generace se nyní používají k mapování SNP v celém genomu.

Viz také

• Haploskupiny
• DNA marker
• Krátké tandemové opakování
• Nukleotidy
• Polymorfismus délky restrikčních fragmentů
• Unikátní polymorfismus událostí

Poznámky

1. ↑ Den Dunnen JT Doporučení pro popis sekvenčních variant  //  Human Genome Variation Society : journal. — 2008.
2. ↑ Giegling I., Hartmann AM, Möller HJ, Rujescu D. Rysy související s hněvem a agresí jsou spojeny s polymorfismy v genu 5-HT-2A  //  Journal of Affective Disorders  : journal. - 2006. - Listopad (roč. 96, č. 1-2 ). - S. 75-81. - doi : 10.1016/j.jad.2006.05.016 . — PMID 16814396 .
3. ↑ Morita, Akihiko; Nakayama, Tomohiro; Doba, Nobutaka; Hinohara, Shigeaki; Mizutani, Tomohiko; Soma, Masayoshi. Genotypizace trialelických SNP pomocí TaqMan PCR   // Molecular and Cellular Probes  : journal. - 2007. - Sv. 21 , č. 3 . - S. 171-176 . - doi : 10.1016/j.mcp.2006.10.005 . — PMID 17161935 .
4. ↑ Ammitzbøll, Christian Gytz; Kjær, Troels Rønn; Steffensen, Rudy; Stengaard-Pedersen, Kristian; Nielsen, Hans Jørgen; Thiel, Steffen; Bøgsted, Martin; Jensenius, Jens Christian. Nesynonymní polymorfismy v genu FCN1 určují schopnost vázat ligandy a sérové ​​hladiny M-Ficolinu  //  PLoS ONE  : journal. - 2012. - 28. listopadu ( vol. 7 , č. 11 ). — P.e50585 . - doi : 10.1371/journal.pone.0050585 .
5. ↑ Carlson a kol. SNP – zkratka k personalizované medicíně  //  Genetické inženýrství a biotechnologie Novinky. — 2008.
6. ↑ Ingram a kol. Specifický chemický rozdíl mezi globiny normálního člověka a hemoglobinu se srpkovitou anémií  (anglicky)  // Nature : journal. — 1956.
7. ↑ Romanov MN, Miao Y., Wilson PW, Morris A., Sharp PJ, Dunn IC (1999-05-16). „Detekce a test polymorfismu v lokusech reprodukčního genu v komerční populaci chovatelů brojlerů pro použití v asociačních studiích“ . Sborník . Konference „Od Jaye Lushe ke genomice: Vize pro chov zvířat a genetiku“ ( Ames , 16.–18. května 1999). Ames, IA , USA: Iowa State University . p. 155.OCLC 899128332.  _ _ Abstrakt 15. Archivováno z originálu dne 2005-03-14 . Získáno 2005-03-14 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda ) (Angličtina)
8. ↑ Wheeler a kol. Databázové zdroje Národního centra pro biotechnologické informace  // Nucleic Acids Research  : časopis  . — 2007.
9. ↑ Sherry a kol. dbSNP - databáze pro jednonukleotidové polymorfismy a další třídy malých genetických variací  (angl.)  // Genome Research  : journal. — 1999.
10. ↑ Kompletní seznam organismů naleznete zde: shrnutí SNP. Archivováno 16. ledna 2018 na Wayback Machine
11. ↑ Cariaso, Michael. SNPedia: Wiki pro osobní genomiku  //  Bio-IT World. — 2007.
12. ↑ Cariaso, Michael; Lennone, Gregu. SNPedia: wiki podporující anotace, interpretaci a analýzu osobního genomu  //  Nucleic Acids Research : journal. — 2011.
13. ↑ Chenxing Liu a kol. MirSNP, databáze polymorfismů měnících cílová místa miRNA, identifikuje SNP související s miRNA v GWAS SNP a eQTL  //  BMC Genomics  : časopis. — 2012.
14. ↑ Drabovich a kol. Identifikace párů bází v jednonukleotidových polymorfismech pomocí kapilární elektroforézy zprostředkované proteinem MutS  //  Analytical chemistry : journal. — 2006.
15. ↑ Griffin a kol. Genetická identifikace pomocí hmotnostní spektrometrické analýzy jednonukleotidových polymorfismů: ternární kódování genotypů  (anglicky)  // Analytical chemistry : journal. — 2000.
16. ↑ Altshuler a kol. Mapa SNP lidského genomu vytvořená sekvenováním redukovaného zastoupení brokovnice  //  Nature: journal. — 2000.

Odkazy

• O SNP na stránkách NCBI Archivováno 2. září 2013 na Wayback Machine  (odkaz není k dispozici) Získáno 1. března 2018.
• Databáze NCBI dbSNP Archivována z originálu 26. ledna 2006.
• HGMD Archivováno 28. dubna 2013 na Wayback Machine
• SNPedia Archivováno 16. března 2022 na Wayback Machine
• Mezinárodní projekt HapMap
• GWAS Central Archived 8. března 2022 na Wayback Machine
• Projekt 1000 genomů archivován 19. října 2014 na Wayback Machine
• PharmGKB Archivováno 13. května 2013 na Wayback Machine

Genetika
Příběh Seznam genetických termínů
Klíčové koncepty	Dědičnost Variabilita Gen Genotyp Fenotyp alely Mutace Chromozóm DNA Nukleotid RNA Genetický kód Genom lidský genom
Obory genetiky	Molekulární genetika Cytogenetika populační genetika environmentální genetika epigenetika lidská genetika lékařská genetika Genogeografie Archeogenetika
vzory	Dědictví Mendelovy zákony Chromozomální teorie dědičnosti Genová interakce Propojené dědictví Držák podlahy Mutageneze
související témata	Genomika genetická rozmanitost Molekulární evoluce genofondu Fylogenetika genetické inženýrství genetická mapa genetická genealogie Genealogický test DNA Haploskupiny Y-chromozomální Adam Mitochondriální Eva

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)