Polymorfismus

              Genetický



•       Vylučuje: negenetické znaky, kontinuitní variabilitu, polytypismy, zřídkavé znaky (dědičné
choroby)



•       Typy polymorfismů:

  –    morfologický

  –    funkční

  –    serologický

  –    biochemický

  –    DNA: je nejčastejší, protože většina polymorfismů DNA nemá fenotypový projev



                                                Typy

•      Bodový polymorfismus (substituce jednotlivých bází; SNP)

•      Variabilní počet tandem. repeticí

  –   mikrosatelity (STR)

  –   minisatelity (VNTR)

  –   makrosatelity

•      Přítomnost/nepřítomnost sekvence (Alu, L1 a i.) na specifickém místě (indel)

                                        Bodový polymorfismus

•       Četnost odlišností: cca 1 : 1000 bp; v genomu cca 30 mil. SNP, t.č. registrovaných více než
10 mil. (2004), ale jen část je definitivně potvrzených;

•       Výskyt: introny, nekódující oblasti (většinou žádný fenotyp); jen asi 50 000 v kódujících
sekvencích genů

•       Vznik: mutace + genetický drift (někdy selekce); neznáme původní stav, jen nepřímo (ze
sekvence u primátů);

•       nejčastěji v dinukl. CpG

•       Možný důsledek: přítomnost/nepřítomnost restrikč. místa (v rozpozn. sekvenci RE, asi 20%):
vznik RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)



                                      Detekce SNP polymorfismu

•       RFLP (restriction fragment lenght polymorphism)

   - restrikční štěpení genomické DNA s následným Southern blottingem (dny)

   - PCR amplifikace s následným restrikčním štěpením (den)

•       DNA array (čipy) analýza až 100 tisíc SNP v jedné analýze

                 Polymorfismus variabilního počtu tandemových opakování (VNTR, STR)

        ....(TGAC)(TGAC)(TGAC).......

        ....(TGAC)(TGAC)(TGAC)(TGAC)(TGAC).........



Detekce PCR amplifikací repetitívního úseku a separací na gelu:

                       Polymorfismus variabilního počtu tandemových repeticí 

      Minisatelity (VNTR)

•       Délka základní repetice >6bp

•       Počet opakování repetice 10 – 100 (1000)

•       Výskyt preferenčně v telomerických oblastech ( bohaté na GC páry)

^•        Odhadovaný počet: cca 10^4

•       Jednoduchá detekce: Southern, PCR

•       Vznik nových alel: nehomologický crossover

^•        Mutační frekvence: vysoká, až 10^-3

•       Využití: omezené; individuální identifikace

•       Biologický význam: neznámý

•       Spec. případ: minisatelit (TTAGGG)n - telomery

                                         Typy mikrosatelitů

Typy:



•      Perfektní (jednoduché)               (CA)[n

]•      Imperfektní                         (CA)[n] TTT (CA)[m

•      ] Složené                               (CA)[n] AAA (AT)[m



]V genomu: (CA)[n] - 0,5% (nejméně 50 000)

                   (TC)[n] – 0,2%

                   ostatní dinukl. – skoro 0%

                   tri- a tetra: zřídkavé, ale                                     
                          najčastěji používané v praxi

                            

                               Inzerčno-deleční polymorfizmus (indel)

                                      Využití polymorfismů DNA



•      Identifikace osob/vzorek DNA (A. Jeffreys 1985)

•      Určování paternity (VNTR, STR)

•      Nepřímá dg. monogénních chorob

•      Hledání nových genů (poziční klonování genů)

•      SNP a multifaktoriální choroby?

                                     Individuální identifikace
                                         „DNA fingerprint“

•      Alec Jeffreys, 1984

•      Restrikční štěpení genomické DNA → elektroforetická separace → Southern
blotting s VNTR sondou (GGGCAGGAXG)

                                 PCR amplifikace VNTR polymorfismu

                                           Multiplex PCR

•      Amplifikace více lokusů v jedné PCR reakci

                               Mikrosatelity: variabilita v populacii

                                         Identifikace osob

•      Multiplex PCR 16 fluorescenčně značných mikrosatelitových polymorfismů

•      Pravděpodobnost identity dvou náhodných jedinců 10^-17

                                        Polymorfismus mtDNA

Polymorfismy mtDNA:

•      Mimo D-kličky 10x častější než v gDNA

•      V rámci D-kličky až 100x častější než v gDNA

•      Žádná rekombinace: haplotypy; haploskupiny

•      Matrilineární dědičnost

•      Využití: studium evoluce lidských populací

                                  Přenos mtDNA, Y-chromozální DNA
                                         a autozomální DNA

                                  Koalescence linií mtDNA a Y-DNA
                                       „mitochondriální Eva“

•      Možné najít společného předka pro členy populace, protože

•      v každé generaci dojde k zániku a naopak k zmnožení některých linií,

•      a po čase v rovnovážné populacii převládne mt/Y DNA odvozené od jednoho spoločného předka

                                        Polymorfní haplotypy

•      Haplotyp: soubor alel na jednom chromozomu, které se jen zřídka oddělí rekombinací

•      Haplotypové bloky v lidském genomu: rekombinační „cold spots“

•      Využití: studium „věku“ mutací