Презентации 2020 / 04-19-GP-GenomVariabMarkers
.pdf
Геномика и протеомика
Модуль I. Клонирование, идентификация и анализ ДНК
Лекция 4. Вариабельность генома. Молекулярно-генетические маркеры
•1.4.1. Вариабельность геномов: мутации и полиморфизм
•1.4.2. Классификация мутаций
•1.4.3. Виды полиморфизма как молекулярно-генетические маркеры
•1.4.4. Однонуклеотидные замены (SNP)
•1.4.5. Повторяющиеся элементы генома микро- и минисателлиты
•1.4.6. Ретровирусы
•1.4.7. Мобильные генетические элементы генома
•1.4.8. Структура генома человека
•1.4.9. Международные проекты исследований полиморфизмов
• 1.4.10. Методы идентификации и анализа полиморфизма генома |
1 |
Вариабельность генома: мутации и полиморфизм
Классификация мутаций
Мутационная теория Г. Де Фриза (1901-1903), основные положения:
–Мутация является скачкообразным стойким качественныи изменением.
–Мутации разнонаправленные (полезные и вредные) и могут повторяться.
–Выявляемость мутаций зависит от выборки изучаемых организмов.
Известно много принципов классификации мутаций
(одна из по С.Г. Инге-Вечтомову):
I.По характеру изменения генотипа (физическая основа):
1.Генные мутации или точечные (10-5-10-6).
2.Хромосомные перестройки – изменение структуры хромосом
3.Изменения числа наборов хромосом. Пример – полиплоидия
Различают также прямые и обратные мутации (реверсии от мутанта к wt).
2
Геномика и протеомика
Классификация мутаций
II. По характеру изменения фенотипа:
1.Летальные.
2.Морфологические.
3.Физиологические.
4.Биохимические.
5.Поведенческие
III.По проявлению в гетерозиготе:
1.Доминантные.
2.Рецессивные.
IV. По условиям возникновения:
1.Спонтанные (возникающие без видимых причин).
2.Индуцированные (в результате воздействия).
V. По локализации в клетке:
1.Ядерные.
2.Цитоплазматические (мутации внеядерных генов).
VI. По возможности наследования:
1.Генеративные, т.е. в половых клетках.
2.Соматические, наследуются в случае вегетативного размножения (пример - злокачественные опухоли).
VII. И многие другие другие деления... |
3 |
|
Хромосомные перестройки
1. Инверсии – поворот отдельных участков на
180 . Парацентрическая – точки разрыва по одну сторону центромеры, перицентрическая
– по разные. У гетерозиготных по инверсии особей в хромосомах образуется петля
A B C D E F
A E D C B F
У гетерозигот по инверсиям происходит «запирание4» кроссинговера (часть фрагментов делетируется)
Хромосомные перестройки
2. Делеции – утрата участка хромосомы. Гетерозиготные делеции цитологически выявляются из-за наличия петли в нормальном гомологе. Очень удобны для картирования генов. Не могут быть большими.
A B C D E F
A B E F
3.Транслокации – перенос участка хромосомы в другое место. Реципрокные и инсерционные.
4.Дупликации – удвоение участка хромосомы. Также возможно выявоение цитологически изза наличия петли в мутантном гомологе.
5
Вариабельность генома: полиморфизм
Полиморфизм – наличие нескольких вариантов генетического локуса в популяции (полиморфный локус)
–Многие гены и другие последовательности имеют один вариант – дикий тип.
–несколько вариантов – полиморфизм (вариант последовательности, встречающийся чаще, чем 1%, реже 1% - редкие аллели)
- Вариабельные участки геномов отличаются у организма одного вида или популяции сильнее, чем в среднем по геному
Варианты полиморфизмов генома используются как
Молекулярно-генетические маркеры –
полиморфный признак, выявляемый методами молекулярной биологии на уровне ДНК
6
Геномика и протеомика
Типы полиморфизма генома
I. SNPs (Single nucleotide polymorphisms или точковые мутации)
90 % всех вариантов ДНК-полиморфизмов: - с различным воздействием на фенотип
Пример: Gly380Arg доминант. мутация => ахондроплазия (карликовость) - со сравнительно высокой частотой мутаций 1,4x10-5 в рецепторе фактора роста фибробластов FGFR)
7
Геномика и протеомика
Типы полиморфизма (вариабельности) генома
Молекулярно-генетические маркеры
I. SNPs - 90 % всех вариантов ДНКполиморфизмов:
Вероятность 0.5-1 на 1000 на нуклеотидов
3 billions base pairs (ATGC)
~20’000 protein-coding genes=>
2 человека отличаются статистически на 1.5-3 млн нукл
8
Геномика и протеомика
Вариабельность генома: виды SNP-полиморфизма
1. Некодирующие SNPs и их функции
5’ UTR
3’ UTR
Introns
Intergenic Regions Pseudogenes Regulatory
Влияют на
Splicing
Transcriptional regulation (promote & TF binding sites)
Translational regulation (initiation or termination)
Regulatory miRNA target sites
2. Кодирующие SNPs и их функции
Synonymous SNPs (3-position variation) Replacement SNPs (change A/аcids)
Functional SNPs (acceptable amino acid replacement)
Non-functional SNPs (traits & diseases)
9
Геномика и протеомика
Типы полиморфизма генома:
II. Инсерции-делеции (инделы)
размер чаще всего 2-100 нк, сотни тысяч в геноме человека
–Простые инделы – 2 аллеля с наличием-отсутствием.
–Мультиаллельные с переменным кол-вом числа сегментов, разделяются на
1.Микросателлиты
Повторы нуклеотидных блоков ~2-10 нпо до десятков раз –
короткие тандемные Повторы (STRP) (Short tandem repeat
Детекция размера - ПЦР
ФБР использует 13 STRPмаркеров для панели типирования человека
10
Геномика и протеомика