Anor-informativ markör
Inom populationsgenetik är en anorinformativ markör ( AIM ) en enkelnukleotidpolymorfism som uppvisar väsentligt olika frekvenser mellan olika populationer. En uppsättning av många AIMs kan användas för att uppskatta andelen anor till en individ som härrör från varje population.
En enkelnukleotidpolymorfism är en modifiering av en enda nukleotidbas inom en DNA-sekvens. Det finns uppskattningsvis 15 miljoner SNP ( Single-nucleotide polymorphism )-ställen (av ungefär 3 miljarder baspar, eller cirka 0,4%) bland vilka AIMs potentiellt kan väljas. SNP:er som relaterar till härkomst spåras ofta till Y-kromosomen och mitokondrie-DNA eftersom båda dessa områden ärvs från en förälder, vilket utrotar komplexiteter som kommer med förälders genrekombination. [ sida behövs ] SNP-mutationer är sällsynta, så sekvenser med SNP tenderar att överföras genom generationer snarare än att ändras varje generation. Men eftersom en given SNP är relativt vanlig i en befolkning, måste analytiker undersöka grupper av SNP: er (annan känd som AIMS) för att fastställa någons härkomst. Med hjälp av statistiska metoder som skenbar felfrekvens och förbättrad Bayesian Estimate kan uppsättningen av SNP: er med högsta noggrannhet för att förutsäga en specifik härkomst hittas.
Att undersöka en svit av dessa markörer mer eller mindre jämnt fördelade över genomet är också ett kostnadseffektivt sätt att upptäcka nya gener som ligger bakom komplexa sjukdomar i en teknik som kallas blandningskartläggning eller kartläggning genom obalans i blandningslänkning .
Som ett exempel har Duffy Null -allelen (FY*0) en frekvens på nästan 100 % av afrikaner söder om Sahara, men förekommer mycket sällan i populationer utanför denna region. En person som har denna allel är alltså mer sannolikt att ha afrikanska förfäder söder om Sahara. Nord- och Sydhankinesiska härkomst kan otvetydigt särskiljas med hjälp av en uppsättning av 140 AIMS.
Samlingar av AIM har utvecklats som kan uppskatta det geografiska ursprunget för förfäder inifrån Europa.
Efter utvecklingen av forntida DNA-databaser, definierades antika anor-informativ markör (aAIM) på liknande sätt som en enkelnukleotidpolymorfism som uppvisar väsentligt olika frekvenser mellan olika forntida populationer. En uppsättning aAIMs kan användas för att identifiera forntida populationers härkomst och så småningom kvantifiera den genetiska likheten med moderna individer.
Upptäckt och utveckling
Upptäckten av anorinformativa markörer möjliggjordes genom utvecklingen av nästa generations sekvensering , eller NGS. NGS möjliggör studier av genetiska markörer genom att isolera specifika gensekvenser . En sådan metod för sekvensextraktion är användningen av restriktionsenzymer , specifikt endonukleas , som modifierar DNA-sekvensen. Detta enzym kan användas med DNA-ligas (förbinder två olika DNA), modifierar DNA genom att infoga DNA från andra organismer. En annan metod, cDNA-sekvensering, eller RNA-seq , kan också hjälpa till att inhämta information om transkriptomerna i ett brett spektrum av organismer och hitta SNP ( single nucleotide polymorphisms) inom en DNA-sekvens.
Ansökningar
Ancestry informativa markörer har ett antal tillämpningar inom genetisk forskning, kriminalteknik och privat industri. AIMs som indikerar en predisposition för sjukdomar som typ 2-diabetes mellitus och njursjukdom har visat sig minska effekterna av genetisk blandning i släktkartläggning när man använder programvara för blandningskartläggning. Den differentiella förmågan hos anor-informativa markörer tillåter forskare och forskare att begränsa geografiska populationer av oro; organhandel kan till exempel spåras till vissa områden genom att jämföra proverna från organmottagare och dechiffrera den främmande markören i deras kropp. En rad privata företag, såsom 23andMe och AncestryDNA , tillhandahåller kostnadseffektiva genetiska tester direkt till konsumenter (DTC) genom att analysera informationsmarkörer för anor för att bestämma geografiskt ursprung. Dessa privata företag samlar in enorma mängder data som biologiska prover och självrapporterad information från konsumenter, en praxis som kallas biobanking , vilket gör att deras forskare kan upptäcka fler insikter om AIMs.
Även om AIM-paneler kan vara användbara för sjukdomsscreening, förhindrar Genetic Information Nondiscrimination Act (GINA) användningen av genetisk information för försäkring och diskriminering på arbetsplatsen.
Medicinsk forskning
Olika släktdrag och deras anknytning till sjukdomar kan hjälpa forskare att fastställa lämpliga behandlingsmetoder för en specifik population. Medicinska forskare har avslöjat sambandet mellan härkomstdrag och några vanliga sjukdomar; till exempel har individer av afrikansk härkomst visat sig löpa högre risk att drabbas av astma än de av europeisk härkomst.
AIM-paneler kan användas för att upptäcka sjukdomsriskfaktorer . En sådan panel skapades för afroamerikansk härkomst baserat på undergrupper av kommersiellt tillgängliga SNP-matriser. Dessa typer av arrayer kan hjälpa till att minska kostnaderna för att identifiera riskfaktorer, eftersom de tillåter forskare att screena för anormarkörer istället för hela genomet. Detta beror på det faktum att dessa SNP-matriser begränsar omfattningen av den nödvändiga screeningen från hundratusentals SNP-markörer till en panel med några tusentals AIM.
Även om vissa anser att strukturerade populationer bör användas i studier för att bättre fastställa genetiska associationer till sjukdomar , är de sociala konsekvenserna av det potentiella rasstigma som kan bli resultatet av sådana studier ett stort problem. Men studien gjord av Yang et al. (2005) föreslår att tekniken för att bedriva djupare forskning om och identifiera härkomstrelaterade variationer i mänsklig sjukdom redan existerar.
Se även
- Allmän
- Shriver, Mark D. et al., "Hudpigmentering, biogeografisk härkomst och kartläggning av tillsatser," Hum. Genet. 112, 387-399 (2003)
- SNP Science Primer [1]
- dbSNP Sammanfattning [2]
- Förklaring från DNAPrint Genomics