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 вики-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 вики-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 вики-текст]

Области применения[править | править вики-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).[5]

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.[6]

Базы данных[править | править вики-текст]

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

dbSNP[7] – 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.[8] 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.[9] 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.[10]

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.[11]

Исследование SNPs[править | править вики-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[14] Для картирования SNP на протяжении всего генома сейчас применяют методы секвенирования нового поколения.

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. J.T. Den Dunnen (2008). «Recommendations for the description of sequence variants». Human Genome Variation Society.
  2. Giegling I, Hartmann AM, Möller HJ, Rujescu D (November 2006). «Anger- and aggression-related traits are associated with polymorphisms in the 5-HT-2A gene». Journal of Affective Disorders 96 (1–2): 75–81. DOI:10.1016/j.jad.2006.05.016. PMID 16814396.
  3. (2007) «Genotyping of triallelic SNPs using TaqMan PCR». Molecular and Cellular Probes 21 (3): 171–6. DOI:10.1016/j.mcp.2006.10.005. PMID 17161935.
  4. Ammitzbøll, Christian Gytz (28 November 2012). «Non-Synonymous Polymorphisms in the FCN1 Gene Determine Ligand-Binding Ability and Serum Levels of M-Ficolin». PLoS ONE 7 (11). DOI:10.1371/journal.pone.0050585.
  5. Carlson et al. (2008). «SNPs — A Shortcut to Personalized Medicine». Genetic Engineering & Biotechnology News.
  6. Ingram et al. (1956). «A specific chemical difference between the globins of normal human and sickle-cell anaemia haemoglobin». Nature.
  7. Wheeler et al. (2007). «Database resources of the National Center for Biotechnology Information». Nucleic Acids Res.
  8. Sherry et al. (1999). «dbSNP - database for single nucleotide polymorphisms and other classes of minor genetic variation». Genome Research.
  9. Michael Cariaso (2007). «SNPedia: A Wiki for Personal Genomics». Bio-IT World.
  10. Michael Cariaso and Greg Lennon (2011). «SNPedia: a wiki supporting personal genome annotation, interpretation and analysis». Nucleic Acids Research.
  11. 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.
  12. Drabovich et al. (2006). «Identification of base pairs in single-nucleotide polymorphisms by MutS protein-mediated capillary electrophoresis». Analytical chemistry.
  13. Griffin et al. (2000). «Genetic identification by mass spectrometric analysis of single-nucleotide polymorphisms: ternary encoding of genotypes». Analytical chemistry.
  14. Altshuler et al. (2000). «An SNP map of the human genome generated by reduced representation shotgun sequencing». Nature.