Mikrosatelity

Mikrosatelity nebo krátké tandemové ( jednoduché ) repetice jsou různé oblasti ( lokusy ) v jaderné DNA a DNA organel ( mitochondrií a plastidů ), které se skládají z tandemově se opakujících monomerů kratších než 9 párů bází a tvořících pole o méně než 1 tisíci párů bází. [1] . Jsou široce používanými molekulárními markery v genetických a genomických studiích.

Terminologie

K odkazování na tuto třídu opakování ve vědecké literatuře lze použít následující termíny a z nich odvozené anglické zkratky :

• mikrosatelity ( anglicky  microsatellites ) [2] [3] [4] [5] [6] ,
• krátké tandemové opakování ( krátké tandemové opakování  - STR ) [7] ,
• jednoduchá opakování , jednoduché opakující se sekvence ( simple sequence repeats  - SSR ) [8] .

Y-STR je krátká tandemová repetice na Y chromozomu. Y-STR se často používají ve forenzních studiích, testování otcovství a genealogickém testování DNA.

Popis

Mikrosatelity se vyznačují vysokou rychlostí změny sekvence v důsledku „skluzu“ během replikace DNA a bodových mutací [7] . Mají vysoký stupeň polymorfismu [2] .

Na rozdíl od satelitních DNA jsou mikrosatelity lokalizovány v euchromatické části genomu [9] .

PCR - amplifikované fragmenty, včetně mikrosatelitních lokusů s lemujícími sekvencemi, jsou separovány gelovou elektroforézou nebo kapilární elektroforézou . Délka fragmentů se používá k posouzení počtu krátkých tandemových repetic a alel lokusu.

Nemoci spojené s mikrosatelity

Zvýšení počtu opakujících se prvků mikrosatelitů lokalizovaných v exonech , v netranslatovaných nebo regulačních oblastech genů, může být příčinou rozvoje některých onemocnění u lidí. Mezi tato onemocnění patří: Huntingtonova choroba , Kennedyho spinální bulbární amyotrofie , spinocerebelární ataxie , syndrom fragilního X , Friedreichova ataxie , myotonická dystrofie typu 1 a 2 [1] .

Aplikace

Mikrosatelity se používají jako molekulární markery při určování genetické diverzity , příbuznosti , příslušnosti k určité populaci [3] , ke studiu hybridizace , evolučních procesů [2] . Používají se také k hledání paralogů .

Mikrosatelitní sekvence s repeticemi malé délky, 2–6  nukleotidů , se používají při mapování genomu , při práci se vzácnými druhy atd.

Mikrosatelity se staly vhodnými a preferovanými markery a našly široké uplatnění při hodnocení genetické diverzity zemědělských rostlinných a živočišných druhů [ 5] [6] . V roce 1995 navrhla pracovní skupina odborníků vytvořená pod záštitou Organizace spojených národů pro výživu a zemědělství (FAO) plán Globálního projektu pro udržení (neboli měření) genetické rozmanitosti domácích zvířat , zkráceně MODAD ) [ 10] . Projekt zahrnoval úkol kvantifikovat genetickou diverzitu mezi plemeny 14 hlavních živočišných druhů chovaných člověkem, včetně čtyř ptačích druhů . Za tímto účelem se předpokládalo genotypování 6 až  50 plemen stejného druhu pomocí 30 mikrosatelitních lokusů. Příkladem úspěšného testování a implementace doporučení pracovní skupiny MODAD byly výsledky vědeckého projektu evropského konsorcia AVIANDIV (studium genetické diverzity více než 50 populací kuřat ) a řada dalších studií založených na mikrosatelitních markerech [ 4] [10] [11] [12] [13] .

Známé elektronické databáze , které obsahují informace o lokusech mikrosatelitů [14] .

Posmrtná analýza

Analýza krátkého tandemového opakování je relativně nová genetická forenzní technika, která se stala populární v polovině až koncem 90. let 20. století. Analýza krátkých tandemových repetic se používá k získání „genetického pasu“ jedince. Krátké tandemové repetice, které se v současnosti používají pro post-mortem analýzu, jsou čtyř- nebo pětinukleotidové repetice, protože tyto repetice poskytují vysokou pravděpodobnost získání bezchybných dat, která jsou dostatečně masivní, aby nebyla ohrožena degradací za nepříznivých podmínek. Současně mohou být krátké repetice ovlivněny nepříznivými faktory, jako je koktání polymerázové řetězové reakce (PCR) a preferenční amplifikace ; navíc některá genetická onemocnění jsou spojena s opakováním tří nukleotidů, jako je Huntingtonova choroba . Delší repetitivní sekvence jsou pravděpodobněji degradovány faktory prostředí a nejsou amplifikovány pomocí PCR tak účinně jako kratší sekvence.

Analýza se provádí izolací jaderné DNA z buněk studovaného patologického vzorku a následnou amplifikací specifických polymorfních oblastí izolované DNA pomocí PCR. Amplifikované sekvence jsou odděleny gelovou elektroforézou nebo kapilární elektroforézou , což umožňuje určit počet krátkých tandemových repetic. Typicky se k vizualizaci produktů amplifikace DNA používají interkalační barviva, jako je ethidium bromid (EtBr). Přístroje pro kapilární elektroforézu také používají fluorescenční barviva.

Ve Spojených státech amerických bylo identifikováno 13 krátkých lokusů tandemové repetice jako základ pro konstrukci lidského genetického profilu. Tyto profily jsou uloženy lokálně, na státní a federální úrovni v bankách DNA, jako je CODIS [15] . Existuje také britská databáze identifikace lokusů s krátkými tandemovými opakováními známá jako UK National DNA Database ( NDNAD ). Na rozdíl od Američanů je britská základna založena na 10 spíše než 13 loci.

Studium krátkých tandemových repetic v DNA chromozomů Y se často používá k odhalení genealogie .

Viz také

• DNA marker
• minisatelity
• Mobilní genetické prvky
• opakující se sekvence DNA
• Polymorfismus (biologie)
• Satelitní DNA
• Tandem se opakuje
• transpozony

Poznámky

1. ↑ 1 2 López-Flores I., Garrido-Ramos MA Obsah repetitivní DNA v eukaryotických genomech // Dynamika genomu Garrido-Ramos MA . - 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. Vysoké rozlišení lidských evolučních stromů s polymorfními mikrosatelity  (anglicky)  // Nature  : journal. - Londýn, Velká Británie: Nature Publishing Group , 1994. - Sv. 368, č.p. 6470 . - S. 455-457. — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/368455a0 . — PMID 7510853 . Archivováno z originálu 1. března 2015.
3. ↑ 1 2 Jarne P., Lagoda P. J. L. Mikrosatelity, od molekul k populacím a zpět  //  Trends in Ecology & Evolution : časopis. - Amsterdam, Nizozemsko: Elsevier Science Publishers B.V. , 1996. - Sv. 11, č. 10 . - S. 424-429. — ISSN 0169-5347 . - doi : 10.1016/0169-5347(96)10049-5 . — PMID 21237902 . Archivováno z originálu 26. února 2015.
4. ↑ 1 2 Romanov M. N., Weigend S. (1999-05-16). „Genetická diverzita v populacích kuřat založená na mikrosatelitních markerech“ . 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. 174.OCLC 899128334.  _ _ Abstrakt 34. Archivováno z originálu dne 2005-03-14 . Získáno 2005-03-14 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( help );šablona stylů stripmarker na |location=pozici #7 ( help )  (angl.)
5. ↑ 1 2 Pirany N., Romanov M. N., Ganpule S. P., Devegowda G., Threeta Prasad D. Mikrosatelitová analýza genetické diverzity v rámci šesti populací indických kuřat a mezi nimi   = Mikrosatelitová analýza genetické diverzity v populacích indických kuřat / / The Journal of Poultry Science : deník. - Tsukuba , Japonsko: Japan Poultry Science Association, 2007. - Sv. 44, č. 1 . - S. 19-28. — ISSN 1346-7395 . doi : 10.2141 /jpsa.44.19 . Archivováno z originálu 26. února 2015.
6. ↑ 1 2 Shahbazi S., Mirhosseini S. Z., Romanov M. N. Genetická diverzita v pěti íránských původních populacích kuřat odhadnutá pomocí mikrosatelitních markerů  //  Biochemical Genetics: journal. - Berlín, Heidelberg, Německo: Springer Science + Business Media , 2007. - Sv. 45, č.p. 1-2 . - S. 63-75. — ISSN 0006-2928 . - doi : 10.1007/s10528-006-9058-6 . — PMID 17203406 . Archivováno z originálu 26. února 2015.
7. ↑ 1 2 Pumpernik D., Oblak B., Borstnik B. Replikační skluz versus rychlost bodových mutací v krátkých tandemových opakováních lidského genomu  //  Molecular Genetics and Genomics : journal. - Berlín, Německo: Springer-Verlag , 2008. - Sv. 279, č.p. 1 . - S. 53-61. — ISSN 1617-4615 . - doi : 10.1007/s00438-007-0294-1 . — PMID 17926066 . Archivováno z originálu 26. února 2015.
8. ↑ Kashi Y., King D., Soller M. Jednoduché sekvence opakování jako zdroj kvantitativní genetické variace  //  Trends in Genetics : Journal. - Amsterdam, Nizozemsko: Elsevier Science Publishers B.V., 1997. - Sv. 13, č. 2 . - S. 74-78. — ISSN 0168-9525 . - doi : 10.1016/S0168-9525(97)01008-1 . — PMID 9055609 . Archivováno z originálu 26. února 2015.
9. ↑ Hemleben V., Beridze T. G., Bakhman L., Kovařík J., Torres R. Satellite DNA  // Advances in Biological Chemistry: Journal. - M. , 2003. - T. 43 . - S. 267-306 . Archivováno z originálu 18. května 2015.
10. ↑ 1 2 Weigend S., Romanov M. N. The World Watch List for Domestic Animal Diversity in the context of zachování a využití biodiverzity drůbeže  (anglicky)  // World's Poultry Science Journal  : journal. - Cambridge, Spojené království: World's Poultry Science Association; Cambridge University Press, 2002. Sv. 58, č.p. 4 . - S. 411-430. — ISSN 0043-9339 . - doi : 10.1079/WPS20020031 . Archivováno z originálu 23. února 2015.
11. ↑ Romanov M. N., Weigend S. Analýza genetických   vztahů mezi různými populacemi domácího a pralesního drůbeže pomocí mikrosatelitních markerů // Poultry Science : magazín. — Champaign , IL, USA; Oxford, UK: Poultry Science Association; Oxford University Press, 2001. Vol. 80, č. 8 . - S. 1057-1063. — ISSN 0032-5791 . doi : 10.1093 / ps/80.8.1057 . — PMID 11495455 . Archivováno z originálu 22. února 2015.
12. ↑ Weigend S., Romanov M. N. Současné strategie pro hodnocení a hodnocení genetické diverzity v kuřecích zdrojích  (anglicky)  // World's Poultry Science Journal : journal. - Cambridge, Spojené království: World's Poultry Science Association; Cambridge University Press, 2001. Sv. 57, č.p. 3 . - S. 275-288. — ISSN 0043-9339 . - doi : 10.1079/WPS20010020 . Archivováno z originálu 26. února 2015.
13. ↑ Soller M., Weigend S., Romanov M. N., Dekkers J. C. M., Lamont S. J. Strategie pro posouzení strukturální variace v kuřecím genomu a její asociace s biodiverzitou a biologickou výkonností  (anglicky)  // Poultry Science : journal. — Champaign, IL, USA; Oxford, Spojené království: Poultry Science Association Inc; Oxford University Press, 2006. Sv. 85, č.p. 12 . - S. 2061-2078. — ISSN 0032-5791 . - doi : 10.1093/ps/85.12.2061 . — PMID 17135660 . Archivováno z originálu 26. února 2015.
14. ↑ Butler J. M., Reeder D. J. ( NIST Biochemical Science Division); s neocenitelnou pomocí J. Redmana, C. Ruitberga a M. Tunga. STRBase: Short Tandem Repeat DNA: NIST Standardní referenční databáze SRD  130 . Laboratoř měření materiálu . National Institute of Standards and Technology (NIST) (23. února 2015). Získáno 26. února 2015. Archivováno z originálu 26. února 2015.
15. ↑ Ebert A., Delay G. DNA Databases. Kapitola 18 Archivováno 7. listopadu 2017 na Wayback Machine / BIOL 296D - Microscopic Techniques, The University of  Vermont