Microsateliții sau repetările scurte în tandem ( simple ) sunt regiuni ( loci ) variabile în ADN-ul nuclear și ADN-ul organelelor ( mitocondrii și plastide ) , constând din monomeri care se repetă în tandem cu lungimea mai mică de 9 perechi de baze și formând câmpuri de mai puțin de 1 mie de perechi de baze. [1] . Sunt markeri moleculari folosiți pe scară largă în studiile genetice și genomice .
Pentru a face referire la această clasă de repetiții în literatura științifică, pot fi folosiți următorii termeni, precum și abrevieri în limba engleză derivate din ei :
Y-STR este o scurtă repetare în tandem pe cromozomul Y. Y-STR-urile sunt adesea folosite în criminalistică, testarea paternității și testarea ADN-ului genealogic.
Microsateliții sunt caracterizați printr-o rată mare de schimbare a secvenței datorită „alunecării” în timpul replicării ADN-ului și mutațiilor punctuale [7] . Au un grad ridicat de polimorfism [2] .
Spre deosebire de ADN-urile satelit, microsateliții sunt localizați în partea eucromatică a genomului [9] .
Fragmentele amplificate prin PCR , inclusiv loci de microsateliți cu secvențe de flancare, sunt separate prin electroforeză pe gel sau electroforeză capilară . Lungimea fragmentelor este utilizată pentru a judeca numărul de repetări scurte în tandem și alelele locusului.
O creștere a numărului de elemente repetate ale microsateliților localizate în exoni , în regiunile netraduse sau reglatoare ale genelor, poate fi cauza dezvoltării anumitor boli la om. Aceste boli includ: boala Huntington , amiotrofia bulbară a coloanei vertebrale a lui Kennedy , ataxia spinocerebeloasă , sindromul X fragil , ataxia lui Friedreich , distrofia miotonică tipurile 1 și 2 [1] .
Microsateliții sunt utilizați ca markeri moleculari în determinarea diversității genetice , rudenie , apartenență la o anumită populație [3] , pentru studiul hibridizării , proceselor evolutive [2] . De asemenea, sunt folosite pentru a căuta paralogii .
Secvențele de microsateliți cu repetări de lungime mică, 2-6 nucleotide , sunt utilizate în cartografierea genomului , în lucrul cu specii rare etc.
Microsateliții au devenit markeri convenabili și preferați și au găsit o aplicație largă în evaluarea diversității genetice a speciilor de plante și animale agricole [ 5] [6] . În 1995, un grup de lucru de experți creat sub auspiciile Organizației Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură (FAO) a propus un plan pentru Proiectul Global pentru Menținerea (sau Măsurarea) Diversității Genetice a Animalelor Domestice , prescurtat - MoDAD ) [ 10] . Proiectul a inclus sarcina de a cuantifica diversitatea genetică între rasele a 14 specii de animale majore crescute de oameni, inclusiv patru specii de păsări . În acest scop, trebuia să genotipeze de la 6 până la 50 de rase din aceeași specie folosind 30 de loci de microsateliți . Exemple de testare și implementare cu succes a recomandărilor grupului de lucru MoDAD au fost rezultatele proiectului științific al consorțiului european AVIANDIV (pentru a studia diversitatea genetică a peste 50 de populații de pui ) și o serie de alte studii bazate pe markeri microsateliți [ 4] [10] [11] [12] [13] .
Baze de date electronice cunoscute care conțin informații despre locații de microsateliți [14] .
Analiza repetată în tandem scurtă este o tehnică criminalistică genetică relativ nouă, care a devenit populară la mijlocul până la sfârșitul anilor 1990. Analiza repetărilor scurte în tandem este utilizată pentru a obține un „pașaport genetic” al individului. Repetările scurte în tandem utilizate în prezent pentru analiza post-mortem sunt repetări cu patru sau cinci nucleotide, deoarece aceste repetări oferă o probabilitate mare de a obține date fără erori care sunt suficient de masive pentru a nu fi amenințate de degradare în condiții nefavorabile. În același timp, repetările scurte pot fi afectate de factori adversi, cum ar fi bâlbâiala prin reacția în lanț a polimerazei (PCR) și amplificarea preferențială ; în plus, unele boli genetice sunt asociate cu repetări cu trei nucleotide, cum ar fi boala Huntington . Secvențele repetate mai lungi sunt mai probabil să fie degradate de factorii de mediu și nu sunt amplificate de PCR la fel de eficient ca secvențele mai scurte.
Analiza se realizează prin izolarea ADN-ului nuclear din celulele specimenului patologic studiat și apoi amplificarea regiunilor polimorfe specifice ale ADN-ului izolat folosind PCR. Secvențele amplificate sunt separate prin electroforeză pe gel sau electroforeză capilară , ceea ce permite determinarea numărului de repetări scurte în tandem. De obicei, coloranții de intercalare , cum ar fi bromura de etidio (EtBr) sunt utilizați pentru a vizualiza produsele de amplificare a ADN-ului. Instrumentele pentru electroforeza capilară folosesc, de asemenea, coloranți fluorescenți .
În Statele Unite , 13 loci scurte repetate în tandem au fost identificați ca bază pentru construirea profilului genetic uman. Aceste profiluri sunt stocate local, la nivel de stat și federal în bănci ADN precum CODIS [15] . Există, de asemenea, o bază de date britanică scurtă de identificare a loci de repetare în tandem, cunoscută sub numele de baza de date națională ADN din Marea Britanie ( NDNAD ). Spre deosebire de americani, baza britanică se bazează pe 10 mai degrabă decât pe 13 loci.
Studiul repetărilor scurte în tandem în ADN-ul cromozomilor Y este adesea folosit pentru a dezvălui genealogia .
| Genetica : secvente repetate | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tandem se repetă |
| ||||||||||||
Repetări dispersate |
| ||||||||||||
| Insula genomică | Insula genomică | ||||||||||||