Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
AIMS можно использовать для определения пяти европейских «кластеров».

В популяционной генетике маркер, информирующий о происхождении ( AIM ), представляет собой однонуклеотидный полиморфизм, который проявляет существенно разные частоты между разными популяциями. Набор из множества AIM может использоваться для оценки доли предков индивида, происходящего от каждой популяции.

Однонуклеотидный полиморфизм - это модификация единственного нуклеотидного основания в последовательности ДНК. [1] Существует приблизительно 15 миллионов сайтов SNP ( однонуклеотидный полиморфизм ) (из примерно 3 миллиардов пар оснований, или около 0,4%), из которых потенциально могут быть выбраны AIM. [2] SNP, которые связаны с происхождением, часто прослеживаются до Y-хромосомы и митохондриальной ДНК, потому что обе эти области унаследованы от одного родителя, что устраняет сложности, возникающие при рекомбинации родительских генов. [3] [ необходима страница ]Мутации SNP редки, поэтому последовательности с SNP, как правило, передаются из поколения в поколение, а не изменяются в каждом поколении. Однако, поскольку любой данный SNP относительно распространен в популяции, аналитики должны исследовать группы SNP (также известные как AIMS), чтобы определить чью-то родословную. Используя статистические методы, такие как кажущаяся частота ошибок и улучшенная байесовская оценка, можно найти набор SNP с наивысшей точностью для предсказания конкретной родословной. [4]

Изучение набора этих маркеров, более или менее равномерно распределенных по геному, также является экономически эффективным способом обнаружения новых генов, лежащих в основе сложных заболеваний, с помощью метода, называемого картированием примесей или картированием с помощью неравновесного сцепления примесей .

В качестве одного примера, аллель Даффи Нулл (FY * 0) встречается почти у 100% африканцев к югу от Сахары, но очень редко встречается в популяциях за пределами этого региона. Таким образом, человек, имеющий этот аллель, с большей вероятностью имеет предков из Африки к югу от Сахары. Родословную северных и южных китайцев можно однозначно отличить с помощью набора из 140 AIMS. [5]

Были разработаны коллекции AIM, позволяющие оценить географическое происхождение предков из Европы. [6]

После развития баз данных древней ДНК, древний информативный маркер предков (aAIM) был аналогичным образом определен как однонуклеотидный полиморфизм, который показывает существенно разные частоты между разными древними популяциями. Набор aAIM может быть использован для определения происхождения древних популяций и, в конечном итоге, для количественной оценки генетического сходства с современными людьми. [7]

Открытие и развитие [ править ]

Открытие информативных маркеров происхождения стало возможным благодаря развитию секвенирования следующего поколения , или NGS. NGS позволяет изучать генетические маркеры путем выделения определенных последовательностей генов . [8] Одним из таких методов экстракции последовательности является использование рестрикционных ферментов , в частности эндонуклеазы , которая модифицирует последовательность ДНК. Этот фермент можно использовать с ДНК-лигазой (соединяющей две разные ДНК), модифицируя ДНК, вставляя ДНК из другого организма. [9] Другой метод, секвенирование кДНК, или RNA-seq , также может помочь получить информацию о транскриптомах в широком диапазоне организмов и найти SNP (однонуклеотидные полиморфизмы ) в последовательности ДНК.

Приложения [ править ]

Информационные маркеры предков находят множество применений в генетических исследованиях, судебной медицине и частной промышленности. Показано, что AIM, указывающие на предрасположенность к таким заболеваниям, как сахарный диабет 2 типа и заболевание почек , уменьшают влияние генетической примеси в картировании предков при использовании программного обеспечения для картирования смеси. [10] Дифференциальная способность маркеров, информирующих о происхождении, позволяет ученым и исследователям сузить географические популяции, вызывающие озабоченность; например, незаконный оборот органов можно отследить до определенных районов, сравнивая образцы, взятые у реципиентов органов, и расшифровывая чужеродный маркер в их теле. [11] Ряд частных компаний, таких как23andMe и AncestryDNA обеспечивают экономичное генетическое тестирование напрямую к потребителю (DTC) путем анализа информативных маркеров происхождения для определения географического происхождения. Эти частные компании собирают огромные объемы данных, таких как биологические образцы и информацию, сообщаемую самими потребителями, - практика, известная как биобанкинг , позволяющая их исследователям получить больше информации о AIM. [12]

Хотя панели AIM могут быть полезны для скрининга заболеваний, Закон о недискриминации генетической информации (GINA) запрещает использование генетической информации для страхования и дискриминации на рабочем месте. [13]

Медицинское исследование [ править ]

Различные наследственные черты и их принадлежность к болезням могут помочь ученым определить подходящие подходы к лечению для конкретной популяции. [14] Медицинские исследователи выявили связь между наследственными особенностями и некоторыми распространенными заболеваниями; например, было обнаружено, что люди африканского происхождения подвержены более высокому риску астмы, чем люди европейского происхождения. [15]

Панели AIM могут использоваться для выявления факторов риска заболеваний . Одна такая панель была создана для афроамериканского происхождения на основе подмножеств коммерчески доступных массивов SNP. Эти типы массивов могут помочь снизить стоимость выявления факторов риска, поскольку они позволяют исследователям проверять маркеры происхождения, а не весь геном. Это связано с тем, что эти массивы SNP сужают область необходимого скрининга с сотен тысяч маркеров SNP до панели из нескольких тысяч AIM. [16]

Хотя некоторые считают, что в исследованиях следует использовать структурированные популяции, чтобы лучше установить генетические ассоциации с болезнями , социальные последствия потенциальной расовой стигмы, которая может возникнуть в результате таких исследований, вызывают серьезную озабоченность. Однако исследование, проведенное Yang et al. (2005) предполагает, что технология для проведения более глубоких исследований и выявления наследственных вариаций болезней человека уже существует. [14]

См. Также [ править ]

  • SLC24A5
  • Раса и генетика

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Полиморфизм (генетика)». AccessScience . DOI : 10.1036 / 1097-8542.535500 .
  2. ^ Пенниси Элизабет (2007). «Генетическая изменчивость человека» . Наука . 318 (5858): 1842–1843. DOI : 10.1126 / science.318.5858.1842 . PMID 18096770 . 
  3. ^ Хаук, Макс М; Хаук, редактор), Макс М; (Фирма), ProQuest (2015). Судебная биология . Оксфорд, Англия; Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. ISBN 9780128007112.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  4. ^ Сэмпсон, Джошуа Н .; Кидд, Кеннет К .; Кидд, Джудит Р .; Чжао, Хунъюй (14.06.2011). «Выбор SNP для определения происхождения» . Анналы генетики человека . 75 (4): 539–553. DOI : 10.1111 / j.1469-1809.2011.00656.x . ISSN 0003-4800 . PMC 3141729 . PMID 21668909 .   
  5. ^ Цюй, Хуэй-Ци; Ли, Цюань; Сюй, Шухуа; Маккормик, Джозеф Б .; Fisher-Hoch, Susan P .; Сюн, Момяо; Цянь, Цзи; Цзинь, Ли (2012). «Набор информативных маркеров предков для китайского населения хань» . G3: Гены, геномы, генетика . 2 (3): 339–341. DOI : 10,1534 / g3.112.001941 . PMC 3291503 . PMID 22413087 .  
  6. ^ Bauchet, Марк; Макэвой, Брайан; Пирсон, Лорел Н .; Quillen, Ellen E .; Саркисян, Тамара; Оганесян, Кристине; Дека, Ранджан; Брэдли, Дэниел Дж .; Шрайвер, Марк Д. (2007). «Измерение стратификации населения Европы с помощью данных генотипа микрочипов» . Американский журнал генетики человека . 80 (5): 948–956. DOI : 10.1086 / 513477 . PMC 1852743 . PMID 17436249 .  
  7. ^ Эльхайк, Эран; Пирожня, Мехди; Сайед, Сякир; Дас, Ранаджит; Эспозито, Умберто (12 декабря 2018 г.). «Информационные маркеры древних предков для определения мелкомасштабной структуры древнего населения Евразии» . Гены . 9 (12): 625. DOI : 10,3390 / genes9120625 . PMC 6316245 . PMID 30545160 .  
  8. ^ Дэйви, Джон В .; Hohenlohe, Paul A .; Etter, Paul D .; Бун, Джейсон К .; Катчен, Джулиан М .; Блэкстер, Марк Л. (июль 2011 г.). «Общегеномное открытие генетических маркеров и генотипирование с использованием секвенирования следующего поколения». Природа Обзоры Генетики . 12 (7): 499–510. DOI : 10.1038 / nrg3012 . ISSN 1471-0056 . PMID 21681211 .  
  9. ^ Loenen, Wil AM; Драйден, Дэвид Т.Ф .; Raleigh, Elisabeth A .; Уилсон, Джеффри Дж .; Мюррей, Норин Э. (18 октября 2013 г.). «Основные характеристики резаков ДНК: краткая история рестрикционных ферментов» . Исследования нуклеиновых кислот . 42 (1): 3–19. DOI : 10.1093 / NAR / gkt990 . ISSN 1362-4962 . PMC 3874209 . PMID 24141096 .   
  10. ^ Кин, Кейт Л .; Mychaleckyj, Josyf C .; Leak, Tennille S .; Смит, Шелли Дж .; Perlegas, Peter S .; Дайверы, Жасмин; Langefeld, Carl D .; Фридман, Барри I .; Боуден, Дональд В. (25 июля 2008 г.). «Изучение полезности информативных маркеров происхождения для исследований генетической ассоциации афроамериканцев с диабетом 2 типа и терминальной стадией почечной недостаточности» . Генетика человека . 124 (2): 147–154. DOI : 10.1007 / s00439-008-0532-6 . ISSN 0340-6717 . PMC 2786006 . PMID 18654799 .   
  11. ^ Severini, S .; Carnevali, E .; Margiotta, G .; Гарсиа-Гонсалес, Массачусетс; Карраседо, Á. (2015-12-01). «Использование маркеров, информативных о происхождении, в качестве научного инструмента для борьбы с незаконным оборотом почек человека». Forensic Science International: Серия дополнений по генетике . 5 : e302 – e304. DOI : 10.1016 / j.fsigss.2015.09.120 . ISSN 1875-1768 . 
  12. ^ Stoeklé, Анри-Корто; Мамзер-Брюнель, Мари-Франс; Фогт, Гийом; Эрве, Кристиан (31 марта 2016 г.). «23andMe: новая двусторонняя модель рынка банкинга данных» . BMC Medical Ethics . 17 (1): 19. DOI : 10,1186 / s12910-016-0101-9 . ISSN 1472-6939 . PMC 4826522 . PMID 27059184 .   
  13. ↑ Slaughter (25 апреля 2007 г.). «Заявление об административной политике: Закон о запрещении дискриминации в отношении генетической информации (2007 г.)» (PDF) .
  14. ^ а б Ян, Нан; Ли, Хунчжэ; Criswell, Lindsey A .; Грегерсен, Питер К .; Аларкон-Рикельме, Марта Э .; Киттлс, Рик; Шигета, Рассел; Сильва, Габриэль; Патель, Прагна И. (29 сентября 2005 г.). «Исследование происхождения и этнической принадлежности с использованием высокоинформативных диаллельных ДНК-маркеров: применение к разнообразным и смешанным популяциям и значение для клинической эпидемиологии и судебной медицины». Генетика человека . 118 (3–4): 382–392. DOI : 10.1007 / s00439-005-0012-1 . ISSN 0340-6717 . PMID 16193326 .  
  15. ^ Вергара, Канделария; Карабальо, Луис; Меркадо, Дилия; Хименес, Сильвия; Рохас, Уинстон; Рафаэль, Николай; Рука, Трейси; Кэмпбелл, Моника; Цай, Юхджунг Дж. (17 марта 2009 г.). «Африканское происхождение связано с риском астмы и высоким уровнем общего сывороточного IgE у населения Карибского побережья Колумбии». Генетика человека . 125 (5–6): 565–579. DOI : 10.1007 / s00439-009-0649-2 . ISSN 0340-6717 . PMID 19290544 .  
  16. ^ Тандон, Арти; Паттерсон, Ник; Райх, Дэвид (22 декабря 2010 г.). «Информационные маркерные панели по происхождению для афроамериканцев, основанные на подмножествах коммерчески доступных массивов SNP» . Генетическая эпидемиология . 35 (1): 80–83. DOI : 10.1002 / gepi.20550 . ISSN 0741-0395 . PMC 4386999 . PMID 21181899 .   
Общий
  • Шрайвер, Марк Д. и др., "Пигментация кожи, биогеографическое происхождение и составление карты примесей", Hum. Genet. 112, 387-399 (2003).
  • Учебник по науке SNP [1]
  • Сводка по dbSNP [2]
  • Объяснение от DNAPrint Genomics