Mikrosatellitter

Mikrosatellitter eller korte tandem ( enkle ) gentagelser , er varierende regioner ( loci ) i kerne- DNA og DNA af organeller ( mitokondrier og plastider ), bestående af tandem - gentagende monomerer på mindre end 9 basepar lange og danner felter på mindre end 1 tusinde basepar [1] . De er meget udbredte molekylære markører i genetiske og genomiske undersøgelser.

Terminologi

For at henvise til denne klasse af gentagelser i den videnskabelige litteratur kan følgende udtryk bruges, såvel som engelske forkortelser afledt af dem :

• mikrosatellitter ( engelske  microsatellites ) [2] [3] [4] [5] [6] ,
• korte tandem-gentagelser ( korte tandem-gentagelser  - STR ) [7] ,
• simple gentagelser , simple gentagne sekvenser ( simple sekvensgentagelser  - SSR ) [8] .

Y-STR er en kort tandemgentagelse på Y-kromosomet. Y-STR'er bruges ofte i retsmedicin, faderskabstest og genealogisk DNA-test.

Beskrivelse

Mikrosatellitter er karakteriseret ved en høj sekvensændring på grund af "glidning" under DNA-replikation og punktmutationer [7] . De har en høj grad af polymorfi [2] .

I modsætning til satellit-DNA'er er mikrosatellitter lokaliseret i den eukromatiske del af genomet [9] .

PCR - amplificerede fragmenter, herunder mikrosatellit loci med flankerende sekvenser, adskilles ved gelelektroforese eller kapillarelektroforese . Længden af ​​fragmenterne bruges til at bedømme antallet af korte tandemgentagelser og allelerne af locus.

Sygdomme forbundet med mikrosatellitter

En stigning i antallet af gentagne elementer af mikrosatellitter lokaliseret i exoner , i uoversatte eller regulatoriske områder af gener, kan være årsagen til udviklingen af ​​visse sygdomme hos mennesker. Disse sygdomme omfatter: Huntingtons sygdom , Kennedys spinal bulbar amyotrofi , spinocerebellær ataksi , fragilt X-syndrom , Friedreichs ataksi , myotonisk dystrofi type 1 og 2 [1] .

Ansøgninger

Mikrosatellitter bruges som molekylære markører til at bestemme genetisk diversitet , slægtskab , der tilhører en bestemt population [3] , for at studere hybridisering , evolutionære processer [2] . De bruges også til at søge efter paraloger .

Mikrosatellitsekvenser med gentagelser af lille længde, 2-6  nukleotider , bruges i genomkortlægning , i arbejde med sjældne arter osv.

Mikrosatellitter er blevet bekvemme og foretrukne markører og har fundet bred anvendelse i vurderingen af ​​den genetiske mangfoldighed af landbrugets plante- og dyrearter [ 5] [6] . I 1995 foreslog en arbejdsgruppe af eksperter oprettet i regi af De Forenede Nationers Fødevare- og Landbrugsorganisation (FAO) en plan for det globale projekt for vedligeholdelse (eller måling) af husdyrs genetiske mangfoldighed , forkortet - MoDAD ) [ 10] . Projektet omfattede opgaven med at kvantificere den genetiske diversitet blandt racerne af 14 store dyrearter opdrættet af mennesker, herunder fire fuglearter . Til dette formål skulle den genotype fra 6 til  50 racer af samme art ved hjælp af 30 mikrosatellit loci. Eksempler på vellykket testning og implementering af anbefalingerne fra MoDAD- arbejdsgruppen var resultaterne af det videnskabelige projekt fra det europæiske konsortium AVIANDIV (for at studere den genetiske diversitet i mere end 50 kyllingepopulationer ) og en række andre undersøgelser baseret på mikrosatellitmarkører [ 4] [10] [11] [12] [13] .

Kendte elektroniske databaser , der indeholder information om mikrosatellit loci [14] .

Post mortem analyse

Kort tandem gentagelsesanalyse er en relativt ny genetisk retsmedicinsk teknik, der blev populær i midten til slutningen af ​​1990'erne. Analysen af ​​korte tandem-gentagelser bruges til at opnå et "genetisk pas" for individet. De korte tandemgentagelser, der i øjeblikket anvendes til post-mortem-analyse, er fire- eller fem-nukleotid-gentagelser, fordi disse gentagelser giver en høj sandsynlighed for at opnå fejlfrie data, der er massive nok til ikke at blive truet af nedbrydning under ugunstige forhold. Samtidig kan korte gentagelser blive påvirket af ugunstige faktorer, såsom polymerasekædereaktion (PCR)-stamming og præferentiel amplifikation ; desuden er nogle genetiske sygdomme forbundet med tre-nukleotid-gentagelser, såsom Huntingtons sygdom . Længere gentagelsessekvenser er mere tilbøjelige til at blive nedbrudt af miljøfaktorer og amplificeres ikke ved PCR så effektivt som kortere sekvenser.

Analysen udføres ved at isolere nuklear DNA fra cellerne i den patologiske prøve, der undersøges, og derefter amplificere specifikke polymorfe områder af det isolerede DNA ved hjælp af PCR. De amplificerede sekvenser adskilles ved gelelektroforese eller kapillarelektroforese , som gør det muligt at bestemme antallet af korte tandemgentagelser. Typisk bruges interkalerende farvestoffer såsom ethidiumbromid (EtBr) til at visualisere DNA-amplifikationsprodukter. Instrumenter til kapillærelektroforese bruger også fluorescerende farvestoffer.

I USA er 13 korte tandem-gentagelsesloci blevet identificeret som grundlaget for at konstruere den menneskelige genetiske profil. Disse profiler lagres lokalt, på stats- og føderalt niveau i DNA-banker såsom CODIS [15] . Der er også en britisk kort tandem gentagelse loci identifikationsdatabase kendt som UK National DNA Database ( NDNAD ). I modsætning til amerikanerne er den britiske base baseret på 10 snarere end 13 loci.

Undersøgelsen af ​​korte tandemgentagelser i Y-kromosomernes DNA bruges ofte til at afsløre genealogi .

Se også

• DNA markør
• minisatellitter
• Mobile genetiske elementer
• gentagne DNA-sekvenser
• Polymorfi (biologi)
• Satellit DNA
• Tandem gentager sig
• transposoner

Noter

1. ↑ 1 2 López-Flores I., Garrido-Ramos MA Det gentagne DNA-indhold i eukaryote genomer // 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. Høj opløsning af menneskelige evolutionære træer med polymorfe mikrosatellitter  (engelsk)  // Nature  : journal. - London, Storbritannien: Nature Publishing Group , 1994. - Vol. 368, nr. 6470 . - S. 455-457. — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/368455a0 . — PMID 7510853 . Arkiveret fra originalen den 1. marts 2015.
3. ↑ 1 2 Jarne P., Lagoda P. J. L. Microsatellites, from molecules to populations and back  //  Trends in Ecology & Evolution : journal. - Amsterdam, Holland: Elsevier Science Publishers B.V. , 1996. - Vol. 11, nr. 10 . - S. 424-429. — ISSN 0169-5347 . - doi : 10.1016/0169-5347(96)10049-5 . — PMID 21237902 . Arkiveret fra originalen den 26. februar 2015.
4. ↑ 1 2 Romanov M. N., Weigend S. (1999-05-16). "Genetisk mangfoldighed i kyllingepopulationer baseret på mikrosatellitmarkører" . Sager . Konference "From Jay Lush to Genomics: Visions for Animal Breeding and Genetics", Ames, 16.-18. maj, 1999. Ames, IA , USA: Iowa State University . s. 174.OCLC 899128334  . _ Abstrakt 34. Arkiveret fra originalen 2005-03-14 . Hentet 2005-03-14 . Forældet parameter brugt |deadlink=( hjælp );skabelonstile stripmarker i |location=position #7 ( hjælp )  (eng.)
5. ↑ 1 2 Pirany N., Romanov M. N., Ganpule S. P., Devegowda G., Threeta Prasad D. Mikrosatellitanalyse af genetisk diversitet inden for og mellem seks indiske kyllingepopulationer   = Mikrosatellitanalyse af genetisk diversitet i indiske kyllingepopulationer / / The Journal of Poultry Science : journal. - Tsukuba , Japan: Japan Poultry Science Association, 2007. - Vol. 44, nr. 1 . - S. 19-28. — ISSN 1346-7395 . doi : 10.2141 /jpsa.44.19 . Arkiveret fra originalen den 26. februar 2015.
6. ↑ 1 2 Shahbazi S., Mirhosseini S. Z., Romanov M. N. Genetisk mangfoldighed i fem iranske indfødte kyllingepopulationer estimeret af mikrosatellitmarkører  //  Biochemical Genetics : journal. - Berlin, Heidelberg, Tyskland: Springer Science + Business Media , 2007. - Vol. 45, nr. 1-2 . - S. 63-75. — ISSN 0006-2928 . - doi : 10.1007/s10528-006-9058-6 . — PMID 17203406 . Arkiveret fra originalen den 26. februar 2015.
7. ↑ 1 2 Pumpernik D., Oblak B., Borstnik B. Replikationsglidning versus punktmutationshastigheder i korte tandemgentagelser af det humane genom  //  Molecular Genetics and Genomics : Journal. - Berlin, Tyskland: Springer-Verlag , 2008. - Vol. 279, nr. 1 . - S. 53-61. — ISSN 1617-4615 . - doi : 10.1007/s00438-007-0294-1 . — PMID 17926066 . Arkiveret fra originalen den 26. februar 2015.
8. ↑ Kashi Y., King D., Soller M. Simple sekvensgentagelser som en kilde til kvantitativ genetisk variation  //  Trends in Genetics: Journal. - Amsterdam, Holland: Elsevier Science Publishers B.V., 1997. - Vol. 13, nr. 2 . - S. 74-78. — ISSN 0168-9525 . - doi : 10.1016/S0168-9525(97)01008-1 . — PMID 9055609 . Arkiveret fra originalen den 26. februar 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 . Arkiveret fra originalen den 18. maj 2015.
10. ↑ 1 2 Weigend S., Romanov M. N. The World Watch List for Domestic Animal Diversity i sammenhæng med bevarelse og udnyttelse af fjerkræbiodiversitet  (engelsk)  // World's Poultry Science Journal  : tidsskrift. - Cambridge, Storbritannien: World's Poultry Science Association; Cambridge University Press, 2002. Vol. 58, nr. 4 . - S. 411-430. — ISSN 0043-9339 . - doi : 10.1079/WPS20020031 . Arkiveret fra originalen den 23. februar 2015.
11. ↑ Romanov M. N., Weigend S. Analyse af   genetiske forhold mellem forskellige populationer af tam- og junglehøns ved hjælp af mikrosatellitmarkører // Poultry Science: magazine. — Champaign , IL, USA; Oxford, Storbritannien: Poultry Science Association; Oxford University Press, 2001. Vol. 80, nej. 8 . - S. 1057-1063. — ISSN 0032-5791 . doi : 10.1093 / ps/80.8.1057 . — PMID 11495455 . Arkiveret fra originalen den 22. februar 2015.
12. ↑ Weigend S., Romanov M. N. Aktuelle strategier til vurdering og evaluering af genetisk diversitet i kyllingeressourcer  (engelsk)  // World's Poultry Science Journal : journal. - Cambridge, Storbritannien: World's Poultry Science Association; Cambridge University Press, 2001. Vol. 57, nr. 3 . - S. 275-288. — ISSN 0043-9339 . - doi : 10.1079/WPS20010020 . Arkiveret fra originalen den 26. februar 2015.
13. ↑ Soller M., Weigend S., Romanov M. N., Dekkers J. C. M., Lamont S. J. Strategier til vurdering af strukturel variation i kyllingegenomet og dets sammenhænge med biodiversitet og biologisk ydeevne  (engelsk)  // Poultry Science : journal. — Champaign, IL, USA; Oxford, Storbritannien: Poultry Science Association Inc; Oxford University Press, 2006. Vol. 85, nr. 12 . - S. 2061-2078. — ISSN 0032-5791 . - doi : 10.1093/ps/85.12.2061 . — PMID 17135660 . Arkiveret fra originalen den 26. februar 2015.
14. ↑ Butler J. M., Reeder D. J. ( NIST Biochemical Science Division); med uvurderlig hjælp fra J. Redman, C. Ruitberg og M. Tung. STRBase: Short Tandem Repeat DNA: NIST Standard Reference Database SRD  130 . Materialemålingslaboratorium . National Institute of Standards and Technology (NIST) (23. februar 2015). Hentet 26. februar 2015. Arkiveret fra originalen 26. februar 2015.
15. ↑ Ebert A., Delay G. DNA-databaser. Kapitel 18 Arkiveret 7. november 2017 på Wayback Machine / BIOL 296D - Microscopic Techniques, University of  Vermont