8.3: Тандем змінного числа повторюється

Last updated

Oct 24, 2022
Save as PDF
- 8.2: Реплікація ДНК
- 8.4: Розмноження ДНК у бактерій

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Поліморфізми

Різниця в нуклеотидних послідовностях між людьми лежить в межах 0,1-0,4%. Це означає, що люди більше ніж на 99% схожі. Але коли ви дивитесь на своїх однокласників по кімнаті, ви можете побачити, що ця невелика різниця становить зовсім небагато варіацій у нашому виді. Основна частина цих відмінностей навіть не в межах послідовностей кодування генів, а лежать зовні в регуляторних областях, які змінюють експресію цих генів. Уявіть, якби були мутації послідовностей кодування, це може бути дуже шкідливим для благополуччя організму. Ми говоримо, що послідовності кодування генів, які в кінцевому підсумку призводять до білків, мають селективний тиск, щоб залишатися незмінними. Області поза послідовностями кодування мають зменшений, а іноді і неіснуючий тиск вибору. Цим ділянкам дозволяється мутувати послідовно і навіть розширюватися або скорочуватися. Області змін або відмінностей називаються поліморфними (багато форм). Якби ви читали повторюваний набір послідовностей і підраховували повторення, ви б помилилися і втратили рахунок. Так само ДНК-полімераза буде робити помилки або заїкання в областях повторюваності і виробляти поліморфні області.

Тандем повторює

Тип поліморфізму виникає через ці повторення, що розширюються і скорочуються в некодуючих областях. Ці області називаються тандемними повторами зі змінним числом (VNTRs) або іноді короткими тандемними повторами (STR). Будь-яка область або місце розташування на хромосомі називають локусом (локуси для множини). Вчені використовують поліморфні локуси, які, як відомо, містять VNTRS/STR, щоб диференціювати людей на основі їх ДНК. Це часто використовується в криміналістиці або у справах материнства/батьківства. Будь-яка варіація локусу називається алелем. У стандартній генетиці ми часто думаємо про алель як про варіацію гена, яка призведе до різниці у фізичному прояві цього гена. У випадку з ЗПСШ ці алелі є просто різницею в кількості повторів. Це означає, що довжина ДНК всередині цього локусу або довша, або коротша і породжує безліч різних алелів. VNTR називаються мінісупутниками, тоді як STR називаються мікросупутниками.

CoDis

Днк дактилоскопії — Малюнок $\PageIndex{1}$ : ДНК-дактилоскопія Кредит: Гелікситта, Фотограф та Джеремі Сето (CC-BY-SA 3.0)

ФБР та місцеві правоохоронні органи розробили базу даних під назвою Комбінована система індексів ДНК (CoDIs), яка збирає дані про ряд ЗПСШ. Встановлюючи кількість повторів даного локусу, співробітники правоохоронних органів можуть диференціювати осіб на основі повторної довжини цих алелів. CoDiS використовує набір з 20 локусів, які тестуються разом. Як ви могли б уявити, люди обов'язково мають однакові алелі певних локусів, особливо якщо вони були спорідненими. Використання 20 різних локусів робить статистично неймовірним, що 2 різних людей можна сплутати один з одним. Подумайте про це з точки зору фізичних рис. Коли ви збільшуєте кількість фізичних рис, які використовуються для опису когось, ви рідше заплутаєте цю людину з кимось іншим на основі цих комбінацій рис. Використання локусів CoDis збільшує строгість, оскільки для кожного локусу існує багато алелей. Двадцятий локус у CODIS (називається AMEL) розрізняє чоловічого та жіночого.

кодіс — Малюнок $\PageIndex{2}$ : **CoDis STR:** ФБР використовує 20 різних локусів для розрізнення людей. AMEL дискримінує за статтю і знаходиться на X & Y. Кредит: Джеремі Сето (CC-BY-NC-SA)

Розслідування місця злочину

Ця лабораторія використовує локус CoDis під назвою TH01. TH01 - локус на хромосомі 11, який має повторювану послідовність TCAT. Повідомляється, що в цьому місці між 3-14 повторів. За винятком X і Y у самця, всі хромосоми мають гомологічного партнера. Тому кожна людина матиме по 2 алелі для кожного локусу CoDis.

Ткат-то1 — Малюнок $\PageIndex{2}$ : **TH01 STR:** Поза STR є флангові ділянки відомої послідовності. Праймери, які підсилюють TH01 в ПЛР, розпізнають ці флангові послідовності для посилення повторень TCAT. Кредит: Джеремі Сето (CC-BY-NC-SA)

На місці злочину злочинці не часто залишають величезну кількість тканини позаду. Мізерних доказів у вигляді декількох клітин, знайдених всередині тілесних рідин або бродячих волосків, може бути достатньо для використання в якості доказів ДНК. ДНК витягується з цих кількох клітин і посилюється ПЛР за допомогою специфічних праймерів, які фланкують ЗПСШ, що використовуються в CoDI.

Малюнок $\PageIndex{4}$ : **ДНК-докази з місця злочину:** ДНК можна витягти з клітин, знайдених з різних джерел на місці злочину. ПЛР може ампліфікувати цю невелику кількість ДНК. Кредит: Джеремі Сето (CC-BY-NC-SA)

Ампліфікована ДНК буде відокремлена гелевим електрофорезом і проаналізована. Розміри довідкових стандартів та зразків з місця злочину та передбачуваних підозрюваних будуть проаналізовані разом. У тесті на батьківство зразки матері, дитини та підозрюваного батька будуть проаналізовані однаково. Простий щоковий тампон буде забезпечувати достатню кількість клітин для цього тесту.

0,01 ШТ — Рисунок $\PageIndex{5}$ : **Локус TH01, який використовується в тесті на батьківство/материнство:** Індивідуальні реакції ПЛР виконуються для кожного зразка (мама, тато та дитина). Пара грунтовки TH01 спеціально підсилює локус. Кожен посилений зразок виконується на одному гелі, щоб вирішити різні алелі TH01 від кожної людини. З цього тесту зразок може бути потомством від цих 2 батьків, але використання більшої кількості ЗПСШ зробить його більш остаточним. Підрахуйте котів. Кредит: Джеремі Сето (CC-BY-NC-SA)

Зовнішні ресурси

Флеш-анімація, прогулянка через те, що таке STR: http://www.dnalc.org/view/15981-DNA-variations.html