Polimorfism cu o singură nucleotidă

Polimorfism single nucleotide (SNP; engleză  Single Nucleotide Polymorphism, SNP , pronunțat ca snip ) - diferențe într-o singură secvență de ADN nucleotid (A, T, G sau C) în genomul (sau într-o altă secvență comparată) a reprezentanților aceleiași specii sau între regiuni omoloage cromozomi omologi. Este folosit ca markeri genetici pentru studiul dezechilibrului de legături al loci și al căutării de asociere la nivelul genomului ( GWAS ).

Descriere

Dacă două secvențe ADN - AAGC C TA și AAGC T TA  - diferă de o nucleotidă, atunci ele vorbesc despre existența a două alele : C și T. Polimorfismele cu un singur nucleotide ( SNPs ) rezultă din mutații punctuale .

Polimorfismul cu o singură nucleotidă (împreună cu polimorfismul lungimii fragmentelor de restricție ( RFLP ) și AFLP ( AFLP )) sunt utilizați pe scară largă ca markeri genetici moleculari (markeri), de exemplu, pentru a construi cladograme ale sistematicii genetice moleculare bazate pe divergența (divergența) regiunilor ADN omoloage. în filogeneză . În acest domeniu, distanțierii genelor ARN ribozomal sunt cel mai frecvent utilizați . Datorită faptului că mutațiile acestor distanțieri nu afectează structura produselor finite ai genei (teoretic, nu afectează viabilitatea), în prima aproximare, o relație directă între gradul de polimorfism și distanța filogenetică dintre organisme. este postulat.

Nomenclatură

Nu există o singură nomenclatură pentru SNP : de multe ori există mai multe nume diferite pentru un SNP ales în mod specific , până acum nu a fost posibil să se ajungă la un fel de acord cu privire la această problemă. O abordare este de a scrie SNP-uri cu un prefix, un punct și un semn mai mare decât care indică nucleotida sau aminoacidul de tip sălbatic și modificate (de exemplu, c.76A>T ) [1] .

Diversitatea SNP -urilor

Polimorfismele cu un singur nucleotide apar în secvențele de codificare ale genelor, în regiunile necodificatoare sau în regiunile dintre gene. SNP -urile care apar în regiunile codificatoare pot să nu modifice secvența de aminoacizi a proteinei din cauza degenerării codului genetic .

Polimorfismele regiunii de codificare a unei singure nucleotide sunt de două tipuri: sinonime și nesinonime. SNP -urile sinonime lasă secvența de aminoacizi a unei proteine ​​neschimbată, în timp ce SNP -urile non-sinonime o modifică. SNP -urile non-sinonime pot fi împărțite în substituții fără sens și fără sens . Polimorfismele cu un singur nucleotide care apar în regiunile necodante ale unei gene pot afecta splicing -ul genetic, degradarea ARNm și legarea factorului de transcripție .

Exemple

• rs6311 și rs6313  sunt SNP -uri din gena HTR2A de pe al 13-lea cromozom uman [2] , pentru care a fost stabilită o asociere cu frecvența comportamentului suicidar și agresiv.
• rs3091244  este un exemplu de SNP cu trei alelice în gena CRP de pe primul cromozom uman [3] , variante ale cărora probabil afectează concentrația proteinei C-reactive în plasma sanguină.
• rs148649884 și rs138055828 în gena FCN1 codifică M -ficolin , căruia îi lipsește capacitatea M-ficolinei recombinante de a lega ligandul [4] .

Aplicații

Diversitatea secvențelor de ADN la om poate explica modul în care aceștia dezvoltă diferite boli, reacții la agenți patogeni , luarea de medicamente, vaccinuri etc. Marea importanță a SNP -urilor în cercetarea biomedicală constă în faptul că sunt folosite pentru a compara site-urile genomului dintre grupurile studiate. (de exemplu, un grup este persoane cu o anumită boală, iar al doilea este fără ea) [5] .

Polimorfismele cu un singur nucleotide sunt, de asemenea, utilizate în GWAS ca markeri de înaltă rezoluție  în cartografierea genetică datorită abundenței și ereditabilității stabile de-a lungul generațiilor. Cunoașterea polimorfismului cu un singur nucleotide este probabil să ajute la înțelegerea farmacocineticii și farmacodinamicii acțiunii diferitelor medicamente la om. O gamă largă de boli, cum ar fi cancerul, bolile autoimune infecțioase , anemia cu celule falciforme și multe altele, pot apărea din polimorfisme cu un singur nucleotide [6] .

Metodele bazate pe detectarea polimorfismelor unice nucleotide au devenit răspândite și în alte domenii ale biologiei și în relație cu speciile agricole [7] .

Baze de date

Există un număr mare de baze de date pentru SNP -uri. Mai jos sunt câteva dintre ele.

• dbSNP [8] este o bază de date deSNP, o arhivă publică gratuită care conține date despre variabilitatea genetică a diferitelor specii, dezvoltată și întreținută deNCBI(Centrul Național pentru Informații Biotehnologice -din SUA). Deși numele bazei de date implică faptul că acolo este colectată o singură clasă de polimorfisme, și anumeSNP, de fapt, aceasta conține o cantitate mare de informații despre alte modificări moleculare ale secvențelor de aminoacizi. dbSNPa fost creat în septembrie 1998 în plus față deGenBank, care conține secvențe de nucleotide și aminoacizi disponibile gratuit[9]. Până în 2010,dbSNPconținea peste 184 de milioane de secvențe, reprezentând peste 64 de milioane de variante diferite pentru 55 de organisme, inclusivHomo sapiens,Mus musculus,Oryza sativași multe altele[10].
• SNPedia  este un wiki de bioinformatică care servește ca bază de date aSNP. Fiecare articol despreSNPoferă o scurtă descriere, link-uri către articole științifice și, în plus, informații despre omicromatrice ADNcare conține un singur polimorfism de nucleotide de acest tip. SNPediaajută la interpretarea rezultatelor propriei informații genetice folosind programe precum Promethase , 23andMe , Navigenics [en], [ en sau Knome [11]. SNPediaa fost creat și întreținut de geneticianul Greg Lennon și programatorul Mike Cariaso. Până la 14 septembrie 2017, baza de date conținea107.125 de polimorfisme cu un singur nucleotide[12].
• Baza de date GWAS Central oferă un rezumat al datelor reunite din unul sau mai multe studii la nivelul genomului. Această bază de date conține cea mai completă colecție de asociații de valori p . GWAS Central folosește metode puternice de prezentare a datelor grafice și textuale pentru a descoperi și vizualiza simultan multe polimorfisme de un singur nucleotide. Cercetătorilor li se oferă, de asemenea, opțiunea de a-și vizualiza datele personale lângă cele selectate. În plus, datele sunt disponibile gratuit pentru descărcare de către comunitățile științifice.
• Proiectul HapMap International  este o organizație al cărei scop este să dezvolte o hartă haplotip a genomului uman care să descrie modelele generale ale variației genetice la oameni. HapMap  este resursa supremă pentru identificarea variațiilor genetice care afectează sănătatea, factorii de mediu și multe altele. Toate informațiile furnizate sunt disponibile gratuit. Acest proiect este rezultatul unei colaborări între diferite grupuri de oameni de știință din Canada, China, Japonia, Nigeria, Marea Britanie și SUA, a cărui versiune finală a fost lansată în primăvara anului 2009. Într-o anumită regiune a genomului, există un set de SNP-uri libere ( Tag SNPs ), care se corelează bine cu toate celelalte SNP -uri din această regiune. În plus, examinând alelele SNP -urilor libere , se poate determina mai probabil haplotipul unui individ. Așa se determină haplotipurile la mai mulți reprezentanți (unii suferă de o anumită boală, în timp ce alții nu) și apoi, prin compararea celor două grupuri, se determină locația cea mai probabilă a SNP -urilor și a haplotipurilor care sunt implicate în boală.
• MirSNP  este o bază de date cu polimorfisme de un singur nucleotide care modifică locurile de legare a microARN . Conține12.846 SNP , inclusiv 1940 SNP -uri în pre-miARN [13] .

Metode de cercetare pentru SNP -uri

Metodele analitice pentru descoperirea de noi SNP și descoperirea de SNP -uri deja cunoscute includ:

1. Metode de hibridizare

• Principiul balizelor moleculare .

Esența acestui principiu este că capetele probei (pe care sunt amplasate eticheta și respectiv stingerea fluorescenței) sunt complementare între ele. Ca urmare, la temperatura de recoacere a primerilor, aceștia se prăbușesc și formează o structură „panhandle” ( tulpină  - buclă ), în care zona de complementaritate a probei cu șablonul este într-o buclă. La hibridizarea probei cu matricea, structura secundară este distrusă, eticheta fluorescentă și agentul de stingere diverg în direcții diferite și fluorescența de pe etichetă poate fi detectată.

• Detectarea cu microarrays .
• Hibridarea dinamică specifică alelei .

2. Metode enzimatice

• Polimorfismul lungimii fragmentului de restricție .
• Metode bazate pe PCR .
• Extensie de grund .
• TaqMan - mostre.
• Ligarea oligonucleotidelor .
• Electroforeza capilară [14] .

3. Metode bazate pe proprietățile fizice ale ADN-ului:

• Polimorfism conformațional monocaten ( SSCP ).
• Electroforeză cu gradient de temperatură ( TGGE ).
• Cromatografie lichidă de înaltă performanță în condiții de denaturare.
• Spectrometrie de masă [15] .

4. Secvențierea ADN [16] . Tehnicile de secvențiere de nouă generație sunt acum folosite pentru a cartografi SNP -uri în întregul genom.

Vezi și

• Haplogrupuri
• marker ADN
• Repetare scurtă în tandem
• Nucleotide
• Polimorfismul lungimii fragmentului de restricție
• Polimorfism unic al evenimentului

Note

1. ↑ Den Dunnen JT Recommendations for the description of secve variants  //  Human Genome Variation Society: journal. — 2008.
2. ↑ Giegling I., Hartmann AM, Möller HJ, Rujescu D. Trăsăturile legate de furie și agresiune sunt asociate cu polimorfisme în gena 5-HT-2A  //  Journal of Affective Disorders  : journal. - 2006. - Noiembrie (vol. 96, nr. 1-2 ). - P. 75-81. - doi : 10.1016/j.jad.2006.05.016 . — PMID 16814396 .
3. ↑ Morita, Akihiko; Nakayama, Tomohiro; Doba, Nobutaka; Hinohara, Shigeaki; Mizutani, Tomohiko; Soma, Masayoshi. Genotiparea SNP-urilor trialelice folosind TaqMan PCR   // Molecular and Cellular Probes  : journal. - 2007. - Vol. 21 , nr. 3 . - P. 171-176 . - doi : 10.1016/j.mcp.2006.10.005 . — PMID 17161935 .
4. ↑ Ammitzbøll, Christian Gytz; Kjær, Troels Rønn; Steffensen, Rudy; Stengaard-Pedersen, Kristian; Nielsen, Hans Jørgen; Thiel, Steffen; Bøgsted, Martin; Jensenius, Jens Christian. Polimorfismele non-sinonime în gena FCN1 determină capacitatea de legare a ligandului și nivelurile serice ale M-Ficolin  //  PLoS ONE  : jurnal. - 2012. - 28 noiembrie ( vol. 7 , nr. 11 ). — P.e50585 . - doi : 10.1371/journal.pone.0050585 .
5. ↑ Carlson și colab. SNPs - O scurtătură către medicina personalizată  //  Știri despre inginerie genetică și biotehnologie. — 2008.
6. ↑ Ingram și colab. O diferență chimică specifică între globinele umane normale și ale hemoglobinei anemia secerică  (engleză)  // Nature : journal. — 1956.
7. ↑ Romanov MN, Miao Y., Wilson PW, Morris A., Sharp PJ, Dunn IC (16.05.1999). „Detecția și testarea polimorfismului în loci genei reproductive într-o populație comercială de reproducători de pui de carne pentru utilizare în studii de asociere” . Proceduri . Conferința „De la Jay Lush la Genomics: Visions for Animal Breeding and Genetics” ( Ames , 16–18 mai 1999). Ames, IA , SUA: Iowa State University . p. 155.OCLC 899128332.  _ _ Rezumat 15. Arhivat din original pe 2005-03-14 . Consultat 2005-03-14 . Parametrul depreciat folosit |deadlink=( ajutor ) (Engleză)
8. ↑ Wheeler și colab. Resurse baze de date ale Centrului Național de Informații Biotehnologice  // Cercetarea Acizilor Nucleici  : jurnal  . — 2007.
9. ↑ Sherry și colab. dbSNP - baza de date pentru polimorfisme de un singur nucleotide și alte clase de variații genetice minore  (ing.)  // Genome Research  : journal. — 1999.
10. ↑ O listă completă a organismelor poate fi găsită aici: rezumatul SNP. Arhivat pe 16 ianuarie 2018 la Wayback Machine
11. ↑ Cariaso, Michael. SNPedia: Un Wiki pentru Genomica Personală  //  Lumea Bio-IT. — 2007.
12. ↑ Cariaso, Michael; Lennon, Greg. SNPedia: un wiki care sprijină adnotarea, interpretarea și analiza genomului personal  //  Nucleic Acids Research : jurnal. — 2011.
13. ↑ Chenxing Liu și colab. MirSNP, o bază de date de polimorfisme care modifică site-urile țintă miARN, identifică SNP-uri legate de miARN în SNP-uri și eQTL-uri GWAS  //  BMC Genomics  : journal. — 2012.
14. ↑ Drabovich și colab. Identificarea perechilor de baze în polimorfisme cu o singură nucleotidă prin electroforeză capilară mediată de proteine ​​MutS  //  Analytical chemistry : journal. — 2006.
15. ↑ Griffin și colab. Identificarea genetică prin analiza spectrometrică de masă a polimorfismelor mononucleotide: codificarea ternară a genotipurilor  (engleză)  // Analytical chemistry : journal. — 2000.
16. ↑ Altshuler și colab. O hartă SNP a genomului uman generată de secvențierea puștilor cu reprezentare redusă  //  Nature : journal. — 2000.

Link -uri

• Despre SNP pe paginile NCBI Arhivat 2 septembrie 2013 la Wayback Machine  (link nu este disponibil) Preluat la 1 martie 2018.
• Baza de date NCBI dbSNP Arhivată din original pe 26 ianuarie 2006.
• HGMD Arhivat 28 aprilie 2013 la Wayback Machine
• SNPedia Arhivat pe 16 martie 2022 la Wayback Machine
• Proiectul internațional HapMap
• GWAS Central Arhivat 8 martie 2022 la Wayback Machine
• 1000 Genomes Project Arhivat 19 octombrie 2014 la Wayback Machine
• PharmGKB Arhivat pe 13 mai 2013 la Wayback Machine

Genetica
Poveste Lista termenilor genetici
Concepte cheie	Ereditate Variabilitate Gene Genotip Fenotip alele Mutaţie Cromozom ADN Nucleotide ARN Cod genetic Genomul genomul uman
Domeniile geneticii	Genetica moleculara Citogenetica genetica populatiei genetica mediului epigenetica genetica umana genetica medicala Genogeografia Arheogenetica
modele	Moştenire legile lui Mendel Teoria cromozomală a eredității Interacțiunea genelor Moștenirea legată Prindere de podea Mutageneză
subiecte asemănătoare	Genomica diversitate genetică Evoluția moleculară Fondului genetic Filogenetica Inginerie genetică harta genetică genealogie genetică Testul ADN genealogic Haplogrupuri Adam cromozomial Y Eva mitocondrială

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online)