Mikrosatelliter

Mikrosatelliter , eller korta tandem ( enkla ) upprepningar , är olika regioner ( loki ) i kärn -DNA och DNA i organeller ( mitokondrier och plastider ), som består av tandem upprepade monomerer som är mindre än 9 baspar långa och bildar fält på mindre än 1 tusen baspar. [1] . De är mycket använda molekylära markörer i genetiska och genomiska studier.

Terminologi

För att hänvisa till denna klass av upprepningar i den vetenskapliga litteraturen kan följande termer användas, såväl som engelska förkortningar som härrör från dem :

• mikrosatelliter ( engelska  microsatellites ) [2] [3] [4] [5] [6] ,
• korta tandemupprepningar ( korta tandemupprepningar  - STR ) [7] ,
• enkla upprepningar , enkla repeterande sekvenser ( enkla sekvensupprepningar  - SSR ) [8] .

Y-STR är en kort tandemupprepning på Y-kromosomen. Y-STR används ofta i kriminalteknik, faderskapstestning och genealogisk DNA-testning.

Beskrivning

Mikrosatelliter kännetecknas av en hög hastighet av sekvensförändringar på grund av "glidning" under DNA-replikation och punktmutationer [7] . De har en hög grad av polymorfism [2] .

Till skillnad från satellit-DNA är mikrosatelliter lokaliserade i den eukromatiska delen av genomet [9] .

PCR - amplifierade fragment, inklusive mikrosatellitloki med flankerande sekvenser, separeras genom gelelektrofores eller kapillärelektrofores . Längden på fragmenten används för att bedöma antalet korta tandemupprepningar och allelerna för lokuset.

Sjukdomar associerade med mikrosatelliter

En ökning av antalet återkommande element av mikrosatelliter lokaliserade i exoner , i oöversatta eller regulatoriska regioner av gener, kan vara orsaken till utvecklingen av vissa sjukdomar hos människor. Dessa sjukdomar inkluderar: Huntingtons sjukdom , Kennedys spinal bulbar amyotrofi , spinocerebellär ataxi , fragilt X-syndrom , Friedreichs ataxi , myotonisk dystrofi typ 1 och 2 [1] .

Applikationer

Mikrosatelliter används som molekylära markörer för att bestämma genetisk mångfald , släktskap , som tillhör en viss population [3] , för att studera hybridisering , evolutionära processer [2] . De används också för att söka efter paraloger .

Mikrosatellitsekvenser med upprepningar av liten längd, 2–6  nukleotider , används i genomkartläggning , i arbete med sällsynta arter , etc.

Mikrosatelliter har blivit bekväma och föredragna markörer och har funnit bred tillämpning vid bedömning av den genetiska mångfalden hos jordbruksväxt- och djurarter [ 5] [6] . 1995 föreslog en arbetsgrupp av experter som skapats under överinseende av FN: s livsmedels- och jordbruksorganisation (FAO) en plan för det globala projektet för upprätthållande (eller mätning) av tamdjurs genetiska mångfald , förkortat - MoDAD ) [ 10] . Projektet inkluderade uppgiften att kvantifiera den genetiska mångfalden bland raserna av 14 stora djurarter som fötts upp av människor, inklusive fyra fågelarter . För detta ändamål var det tänkt att genotypa från 6 till  50 raser av samma art med hjälp av 30 mikrosatelliter . Exempel på framgångsrika tester och implementering av rekommendationerna från MoDAD- arbetsgruppen var resultaten av det vetenskapliga projektet från det europeiska konsortiet AVIANDIV (för att studera den genetiska mångfalden hos mer än 50 kycklingpopulationer ) och ett antal andra studier baserade på mikrosatellitmarkörer [ 4] [10] [11] [12] [13] .

Kända elektroniska databaser som innehåller information om mikrosatelliter [14] .

Obduktionsanalys

Kort tandemupprepningsanalys är en relativt ny genetisk kriminalteknisk teknik som blev populär i mitten till slutet av 1990-talet. Analysen av korta tandemupprepningar används för att få ett "genetiskt pass" för individen. De korta tandemupprepningar som för närvarande används för obduktionsanalys är fyra- eller femnukleotidupprepningar eftersom dessa upprepningar ger en hög sannolikhet att erhålla felfria data som är tillräckligt massiva för att inte hotas av nedbrytning under ogynnsamma förhållanden. Samtidigt kan korta upprepningar påverkas av negativa faktorer, såsom stamning av polymeraskedjereaktion (PCR) och preferentiell amplifiering ; dessutom är vissa genetiska sjukdomar associerade med tre-nukleotidupprepningar, såsom Huntingtons sjukdom . Längre upprepade sekvenser är mer benägna att brytas ned av miljöfaktorer och amplifieras inte av PCR lika effektivt som kortare sekvenser.

Analysen utförs genom att isolera kärn -DNA från cellerna i det patologiska provet som studeras och sedan amplifiera specifika polymorfa regioner av det isolerade DNA:t med PCR. De amplifierade sekvenserna separeras genom gelelektrofores eller kapillärelektrofores , vilket gör att antalet korta tandemupprepningar kan bestämmas. Vanligtvis används interkalerande färgämnen såsom etidiumbromid (EtBr) för att visualisera DNA-förstärkningsprodukter. Instrument för kapillärelektrofores använder också fluorescerande färgämnen.

I USA har 13 korta tandemupprepningsloci identifierats som grunden för att konstruera den mänskliga genetiska profilen. Dessa profiler lagras lokalt, på statlig och federal nivå i DNA-banker som CODIS [15] . Det finns också en brittisk kort tandem upprepning loci identifiering databas känd som UK National DNA Database ( NDNAD ). Till skillnad från amerikanerna är den brittiska basen baserad på 10 snarare än 13 loci.

Studiet av korta tandemupprepningar i Y-kromosomernas DNA används ofta för att avslöja genealogi .

Se även

• DNA-markör
• minisatelliter
• Mobila genetiska element
• repetitiva DNA-sekvenser
• Polymorfism (biologi)
• Satellit-DNA
• Tandem upprepar sig
• transposoner

Anteckningar

1. ↑ 1 2 López-Flores I., Garrido-Ramos MA Det repetitiva DNA-innehållet i eukaryota genom // 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  (engelska)  // Nature  : journal. - London, Storbritannien: Nature Publishing Group , 1994. - Vol. 368, nr. 6470 . - S. 455-457. — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/368455a0 . — PMID 7510853 . Arkiverad från originalet den 1 mars 2015.
3. ↑ 1 2 Jarne P., Lagoda P. J. L. Microsatellites, from molecules to populations and back  //  Trends in Ecology & Evolution : journal. - Amsterdam, Nederländerna: 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 . Arkiverad från originalet den 26 februari 2015.
4. ↑ 1 2 Romanov M. N., Weigend S. (1999-05-16). "Genetisk mångfald i kycklingpopulationer baserad på mikrosatellitmarkörer" . Förfaranden . Konferens "From Jay Lush to Genomics: Visions for Animal Breeding and Genetics", Ames, 16-18 maj 1999. Ames, IA , USA: Iowa State University . sid. 174.OCLC 899128334  . _ Sammanfattning 34. Arkiverad från originalet 2005-03-14 . Hämtad 2005-03-14 . Föråldrad parameter använd |deadlink=( hjälp );mallstilar stripmarker i |location=position #7 ( hjälp )  (eng.)
5. ↑ 1 2 Pirany N., Romanov M. N., Ganpule S. P., Devegowda G., Threeta Prasad D. Mikrosatellitanalys av genetisk mångfald inom och mellan sex indiska kycklingpopulationer   = Mikrosatellitanalys av genetisk mångfald i indiska kycklingpopulationer / / 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 . Arkiverad från originalet den 26 februari 2015.
6. ↑ 1 2 Shahbazi S., Mirhosseini S. Z., Romanov M. N. Genetisk mångfald i fem iranska inhemska kycklingpopulationer uppskattade av mikrosatellitmarkörer  //  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 . Arkiverad från originalet den 26 februari 2015.
7. ↑ 1 2 Pumpernik D., Oblak B., Borstnik B. Replikationsglidning kontra punktmutationshastigheter i korta tandemupprepningar av det mänskliga genomet  //  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 . Arkiverad från originalet den 26 februari 2015.
8. ↑ Kashi Y., King D., Soller M. Enkla sekvensupprepningar som en källa till kvantitativ genetisk variation  //  Trends in Genetics: Journal. - Amsterdam, Nederländerna: 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 . Arkiverad från originalet den 26 februari 2015.
9. ↑ Hemleben V., Beridze T. G., Bakhman L., Kovarik J., Torres R. Satellit-DNA  // Advances in Biological Chemistry: Journal. - M. , 2003. - T. 43 . - S. 267-306 . Arkiverad från originalet den 18 maj 2015.
10. ↑ 1 2 Weigend S., Romanov M. N. The World Watch List for Domestic Animal Diversity in the context of conservation and use of poultry biodiversity  (engelska)  // World's Poultry Science Journal  : journal. - 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 . Arkiverad från originalet den 23 februari 2015.
11. ↑ Romanov M. N., Weigend S. Analys av   genetiska relationer mellan olika populationer av tam- och djungelhöns med hjälp av mikrosatellitmarkörer // Poultry Science: magazine. — Champaign , IL, USA; Oxford, Storbritannien: Poultry Science Association; Oxford University Press, 2001. Vol. 80, nej. 8 . - P. 1057-1063. — ISSN 0032-5791 . doi : 10.1093 / ps/80.8.1057 . — PMID 11495455 . Arkiverad från originalet den 22 februari 2015.
12. ↑ Weigend S., Romanov M. N. Aktuella strategier för bedömning och utvärdering av genetisk mångfald i kycklingresurser  (engelska)  // 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 . Arkiverad från originalet den 26 februari 2015.
13. ↑ Soller M., Weigend S., Romanov M. N., Dekkers J. C. M., Lamont S. J. Strategier för att bedöma strukturell variation i kycklinggenomet och dess samband med biologisk mångfald och biologisk prestanda  (engelska)  // Poultry Science : journal. — Champaign, IL, USA; Oxford, Storbritannien: Poultry Science Association Inc; Oxford University Press, 2006. Vol. 85, nr. 12 . - P. 2061-2078. — ISSN 0032-5791 . - doi : 10.1093/ps/85.12.2061 . — PMID 17135660 . Arkiverad från originalet den 26 februari 2015.
14. ↑ Butler J. M., Reeder D. J. ( NIST Biochemical Science Division); med ovärderlig hjälp från J. Redman, C. Ruitberg och M. Tung. STRBase: Short Tandem Repeat DNA: NIST Standard Reference Database SRD  130 . Materialmätningslaboratorium . National Institute of Standards and Technology (NIST) (23 februari 2015). Hämtad 26 februari 2015. Arkiverad från originalet 26 februari 2015.
15. ↑ Ebert A., Delay G. DNA-databaser. Kapitel 18 Arkiverad 7 november 2017 på Wayback Machine / BIOL 296D - Microscopic Techniques, University of  Vermont