Однонуклеотидный полиморфизм

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
В случае SNP гетерогенность первичной структуры ДНК проявляется в однонуклеотидных различиях аллелей

Однонуклеотидный полиморфизм (ОНП, англ. Single nucleotide polymorphism, SNP, произносится как снип) — отличия последовательности ДНК размером в один нуклеотид (A, T, G или C) в геноме (или в другой сравниваемой последовательности) представителей одного вида или между гомологичными участками гомологичных хромосом.

Если две последовательности ДНК — AAGCCTA и AAGCTTA — отличаются на один нуклеотид, в таком случае говорят о существовании двух аллелей: C и T. SNP возникают в результате точечных мутаций.

Однонуклеотидный полиморфизм (наряду с полиморфизмом длин рестрикционных фрагментов (англ. RFLP) и ПДАФ (англ. AFLP)) широко используют в качестве молекулярно-генетических меток (ма́ркеров) для построения кладограмм молекулярно-генетической систематики на основе дивергенции (расхождения) гомологичных участков ДНК в филогенезе. В данной области наиболее часто используются спейсеры генов рибосомальной РНК. Ввиду того, что мутации в данных спейсерах не сказываются на структуре конечных продуктов гена (теоретически они не влияют на жизнеспособность), в первом приближении постулируется прямая зависимость между степенью полиморфизма и филогенетическим расстоянием между организмами.

Номенклатура[править | править исходный текст]

Единой номенклатуры для SNPs нет: часто существуют несколько различных вариантов названия для одного конкретно выбранного SNP, к какому-то согласию в этом вопросе прийти пока не удается. Один из подходов – писать SNPs с префиксом, точкой и знаком «больше чем», показывающим нуклеотид или аминокислоту дикого типа и измененную (например, c.76A>T).[1]

Разнообразие SNPs[править | править исходный текст]

Однонуклеотидный полиморфизм встречается в пределах кодирующих последовательностей генов, в некодирующих участках или в участках между генами. SNPs, встречающиеся в кодирующих участках, могут не менять аминокислотную последовательность белка из-за вырожденности генетического кода.

Однонуклеотидные полиморфизмы кодирующих участков бывают двух типов: синонимические и несинонимические. Синонимические SNPs оставляют аминокислотную последовательность белка без изменения, тогда как несинонимические SNPs изменяют ее. Несинонимические SNPs можно разделить на missense и nonsense. Однонуклеотидный полиморфизм, встречающийся в некодирующих участках гена, возможно, влияет на генетический сплайсинг, деградацию мРНК, связывание транскрипционных факторов.

Примеры[править | править исходный текст]

  • rs6311 and rs6313 – SNP в гене HTR2A тринадцатой хромосомы человека
  • rs3091244 – пример трехаллельного SNP в гене CRP первой хромосомы человека[2]
  • rs148649884 и rs138055828 в гене FCN1 кодируют M-фиколин, у которого отсутствует способность рекомбинантного M-фиколина к связыванию лиганда[3]

Области применения[править | править исходный текст]

Разнообразием последовательностей ДНК у людей, возможно, объясняется то, как у них происходит течение различных заболеваний, реакции в ответ на патогены, прием лекарств, вакцин и т.п. Огромное значение SNPs в биомедицинских исследованиях состоит в том, что их используют для сравнения участков генома между исследуемыми группами (например, одна группа – люди с определенным заболеванием, а вторая – без него).[4]

Однонуклеотидные полиморфизмы также используют в GWAS в генетическом картировании как маркеры с высоким разрешением, благодаря их количеству и стабильной наследуемости в ряду поколений. Знание об однонуклеотидном полиморфизме, вероятно, поможет в понимании фармакокинетики и фармакодинамики действия различных лекарств на человека. Широкий спектр заболеваний, такие как рак, инфекционные аутоиммунные заболевания, серповидноклеточная анемия и многие другие, возможно, возникают из-за однонуклеотидного полиморфизма.[5]

Базы данных[править | править исходный текст]

Для SNPs существует большое количество баз данных. Ниже приведены некоторые из них.

dbSNP[6] – база данных SNP, свободный общественный архив, содержащий данные по наследственной изменчивости различных видов, разработанный и поддерживаемый NCBI (National Center for Biotechnology Information Национальный центр биотехнологической информации США). Хотя такое название базы данных подразумевает, что там собран только один класс полиморфизмов, а именно SNPs, на самом деле она содержит большое количество информации и о других молекулярных изменениях в аминокислотных последовательностях. dbSNP была создана в сентябре 1998 года в дополнение к GenBank, в котором представлены нуклеотидные и аминокислотные последовательности, находящиеся в свободном доступе.[7] К 2010 году dbSNP содержала больше 184 миллионов последовательностей, представляя более 64 миллионов различных вариантов для 55 организмов, включая Homo sapiens, Mus musculus, Oryza sativa и множество других. Полный список организмов можно найти по ссылке: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/snp_summary.cgi

SNPedia – биоинформатический веб-сайт, который служит как база данных SNP. Каждая статья про SNPs предоставляет краткое описание, ссылки на научные статьи, и, кроме того информацию с микрочипа про однонуклеотидный полиморфизм данного типа. SNPedia помогает в интерпретации результатов собственной генетической информации с помощью таких программ как, например, 23andMe, Navigenics, deCODEme или Knome.[8] SNPedia была создана и поддерживается генетиком Грегом Ленноном и программистом Майком Кариазо. К 10 августа 2012 года в базе данных содержалось 34,227 однонуклеотидных полиморфизмов.[9]

База данных GWAS Central выдает краткое содержание объединенных данных в одном или нескольких полно-геномных исследованиях. В этой базе данных представлено наиболее полное собрание p-value ассоциаций. GWAS Central использует мощные графические и текстовые методы представления данных для открытия и одновременной визуализации многих однонуклеотидных полиморфизмов. Исследователям также предоставляется возможность просматривать их персональные данные рядом с выбранными. Кроме того, данные находятся в свободном доступе для скачивания их научными сообществами.

International HapMap Project – организация, целью которой является развитие карты гаплотипов человеческого генома, которая будет описывать общие паттерны генетической изменчивости у людей. HapMap – основной ресурс для выявления генетической изменчивости, влияющую на здоровье, факторы окружающей среды и т.п. Вся предоставляемая информация находится в свободном доступе. Этот проект – результат сотрудничества различных групп ученых из Канады, Китая, Японии, Нигерии, Великобритании и США, окончательная версия которого увидела свет весной 2009 года. В определенном участке генома располагается набор свободных SNP (Tag SNP), которые хорошо коррелируют со всеми остальными SNP в данном участке. Далее, изучив аллели свободных SNP можно с большей вероятностью определить гаплотип индивидуума. Так определяют гаплотипы у нескольких представителей (некоторые болеют определенным заболеванием, а другие нет), а потом, сравнивая две группы, определяют наиболее вероятное расположение SNP и гаплотипов, которые вовлечены в заболевание.

MirSNP – база данных однонуклеотидных полиморфизмов, изменяющих сайты связывания микроРНК. В ней содержится 12, 846 SNPs, включая 1,940 SNPs в пре-микроРНК.[10]

Исследование SNPs[править | править исходный текст]

Аналитические методы открытия новых SNP и обнаружения уже известных SNPs включают:

1. Гибридизационные методы

  • Принцип молекулярных маяков (англ. Molecular Beacons)

Суть этого принципа в том, что концы пробы (на которых находятся соответственно метка и тушитель флуоресценции) комплементарны друг другу. В результате, при температуре отжига праймеров они схлопываются и образуют структуру типа "ручки сковородки" (stem-loop), где зона комплементарности пробы с матрицей находится в петле. При гибридизации пробы с матрицей вторичная структура разрушается, флуоресцентная метка и тушитель расходятся в разные стороны, и флуоресценция от метки может быть детектирована.

2. Ферментативные методы

3. Методы, основанные на физических свойствах ДНК:

4. ДНК секвенирование[13] Для картирования SNP на протяжении всего генома сейчас применяют методы секвенирования нового поколения.

См. также[править | править исходный текст]

Ссылки[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

  1. J.T. Den Dunnen (2008). «Recommendations for the description of sequence variants». Human Genome Variation Society.
  2. Morita et al. (2007). «Genotyping of triallelic SNPs using TaqMan PCR». Molecular and Cellular Probes.
  3. Ammitzbøll et al. (2012). «Non-Synonymous Polymorphisms in the FCN1 Gene Determine Ligand-Binding Ability and Serum Levels of M-Ficolin». PLoS ONE.
  4. Carlson et al. (2008). «SNPs — A Shortcut to Personalized Medicine». Genetic Engineering & Biotechnology News.
  5. Ingram et al. (1956). «A specific chemical difference between the globins of normal human and sickle-cell anaemia haemoglobin». Nature.
  6. Wheeler et al. (2007). «Database resources of the National Center for Biotechnology Information». Nucleic Acids Res.
  7. Sherry et al. (1999). «dbSNP - database for single nucleotide polymorphisms and other classes of minor genetic variation». Genome Research.
  8. Michael Cariaso (2007). «SNPedia: A Wiki for Personal Genomics». Bio-IT World.
  9. Michael Cariaso and Greg Lennon (2011). «SNPedia: a wiki supporting personal genome annotation, interpretation and analysis». Nucleic Acids Research.
  10. Chenxing Liu et al. (2012). «MirSNP, a database of polymorphisms altering miRNA target sites, identifies miRNA-related SNPs in GWAS SNPs and eQTLs». BMC Genomics.
  11. Drabovich et al. (2006). «Identification of base pairs in single-nucleotide polymorphisms by MutS protein-mediated capillary electrophoresis». Analytical chemistry.
  12. Griffin et al. (2000). «Genetic identification by mass spectrometric analysis of single-nucleotide polymorphisms: ternary encoding of genotypes». Analytical chemistry.
  13. Altshuler et al. (2000). «An SNP map of the human genome generated by reduced representation shotgun sequencing». Nature.