Str локусы что это
Криминалистическое использование
Каждый STR полиморфен, но количество аллелей очень мало. Обычно каждый аллель STR будет общим у 5-20% людей. Сила STR-анализа заключается в одновременном рассмотрении нескольких STR-локусов [6]. Набор аллелей позволяет довольно точно идентифицировать человека. Таким образом, анализ STR является отличным средством идентификации. Чем больше STR-регионов тестируется у индивидуума, тем более разборчивым становится тест [6].
В разных странах используются разные системы ДНК-профилирования на основе STR. В Северной Америке системы, которые амплифицируют кор- локусы CODIS 13, почти универсальны, тогда как в Соединенном Королевстве используется система локусов DNA-17 17 (которая совместима с Национальной базой данных ДНК ). Какая бы система ни использовалась, многие из используемых STR-регионов одинаковы. Эти системы ДНК-профилирования основаны на мультиплексных реакциях, при которых одновременно проверяются многие STR-области.
На практике риск зараженного сопоставления намного выше, чем сопоставления с дальним родственником, например, загрязнение образца от близлежащих объектов или от оставшихся клеток, перенесенных из предыдущего теста. Риск возрастает при сопоставлении образцов с наиболее частым человеком в образцах: все, что было взято у жертвы или было в контакте с ней, является основным источником заражения для любых других образцов, доставленных в лабораторию. По этой причине обычно тестируют несколько контрольных образцов, чтобы убедиться, что они оставались чистыми, если они подготовлены в течение того же периода, что и фактические тестовые образцы. Неожиданные совпадения (или вариации) в нескольких контрольных образцах указывают на высокую вероятность контаминации реальных тестовых образцов. В тесте на родство полные профили ДНК должны отличаться (за исключением близнецов), чтобы доказать, что человек не соответствовал своей собственной ДНК в другом образце.
Идентификация, сравнение образцов, типирование.
Установление отцовства, материнства, другого кровного родства от 7500 рублей. Посмотреть прайс
ДНК каждого человека уникальна. Именно эта особенность генома человека используется для идентификации личности. Чтобы идентифицировать определенного человека, не обязательно секвенировать весь геном, достаточно провести анализ по STR-локусам (т.е. высокополиморфным участкам генома), которые занимают в среднем около 10% генома человека. STR-локусы – короткие тандемные повторы, состоящие из следующих друг за другом повторяющихся нуклеотидных звеньев с некоторой общей последовательностью, длинойот 1 до 5 нуклеотидов). Индивидуальные аллели таких STR-локусов отличаются друг от друга числом этих одинаковых тандемно повторяющихся последовательностей, т.е. повторов.
Данный вид идентификации обладает следующими преимуществами:
Когда необходимо проведение идентификационного анализа?
Ситуации, когда требуется установить принадлежность биоматериала конкретному человеку, встречаются довольно часто. Например, некоторые пациенты желают убедиться в том, что сданный биологический материал на гистологическое исследование, принадлежит действительно им. Бывают случаи, когда идентификационный анализ показывает, что гистологический образец принадлежит другому лицу.
Кроме того, генотипирование позволяет получить уникальный генетический профиль, что особенно важно для людей, чья профессия связана с риском для жизни.
Если предполагаемые родственники живут в разных странах, то установить родство также поможет данное молекулярно-генетическое исследование.
Лаборатория молекулярной диагностики и геномной дактилоскопии «ФГУП «ГосНИИ генетика» выполняет все виды идентификации, сравнения образцов биоматериала и типирования.
Классические вопросы, на которые требуется найти ответ при проведении генотипирования и сравнительных тестов:
117545, г. Москва,
1-ый Дорожный проезд, д.1.
Государственный научный центр
ФГУП «ГосНИИ генетика»
+7(495)7443333 горячая линия
+7(495)3150329 заведующий лабораторией
+7(495)3150501 дирекция
+7(495)7443333 +7(495)3150329 +7(495)3150501
STR-локусы в генетической дактилоскопии Felis catus L.
Дата публикации: 05.12.2016 2016-12-05
Статья просмотрена: 1503 раза
Библиографическое описание:
Зятьков, С. А. STR-локусы в генетической дактилоскопии Felis catus L. / С. А. Зятьков, Г. Г. Гончаренко. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 26 (130). — С. 170-173. — URL: https://moluch.ru/archive/130/36174/ (дата обращения: 07.12.2021).
Введение
Проект «Геном кошки» (Cat Genome Project) проводился в период с 2002 по 2007 [1–2]. Это дало возможность анализировать на молекулярном уровне, как отдельные структурные гены, так и любые другие участки ДНК в геномах этого вида. Установлено, что гаплоидный геном домашней кошки Felis catus L. (19 хромосом) содержит 2,7 х 10 9 н.п. и более 20 тыс. генов [2].
Полученная на основе данных по структуре генома информация позволила стремительно развиться методам ДНК-идентификации, позволяющим проводить дактилоскопию отдельных особей, генетическую паспортизацию пород и установление видовой принадлежности особей сем. Кошачьи.
Целью данной статьи было охарактеризовать микросателлитные (STR) локусы в качестве наиболее удобных генетических маркеров для дактилоскопии особей и пород F. catus. и рассмотреть многолокусные идентификационные панели, использующиеся в практической работе.
Характеристика микросателитных локусов
Одним из наиболее удобных и широко используемых маркеров для ДНК-идентификации являются микросателлиты. Это особый класс ДНК-маркеров, представляющих собой фрагменты ДНК с большим количеством — до ста и выше тандемно повторяющихся идентичных «мотивов». Мотивом является короткая последовательность из нескольких (от двух до восьми) пар нуклеотидов обычно называемая «повтором» [3].
В зависимости от длины повтора микросателлиты классифицируют на локусы с ди-, три-, тетра-, пента-, и гексануклеотидными повторами. Таким образом, микросателлитом или микросателлитным локусом (STR-локусом, Short Tandem Reapets) называют — участок ДНК расположенный в конкретной хромосоме и содержащий короткие тандемные повторы.
Аллели микросателлитного локуса отличаются друг от друга числом повторов и как следствие длиной. Микросателлитные локусы высокополиморфны — т. е. для каждого из них имеется много аллелей. Например, локус FCA149 локализованный в хросмосоме В1 домашней кошки содержит динуклеотидные повторы ТГ [4]. В популяциях F. catus обнаружено 6 аллелей этого локуса (с числом повторов от 13 до 18). Нуклеотидная последовательность фрагмента ДНК, содержащего повторы ТГ и прилежащие к повторам справа и слева (фланкирующие) последовательности ДНК представлены на рис. 1. Из рисунка хорошо видно, что данный аллель локуса FCA149 имеет 17 повторов ТГ. Поэтому формула данного локуса записывается как FCA149 (ТГ)17 [4].
Рис. 1. Фрагмент ДНК, содержащий ТГ повторы локуса FCA149 и фланкирующие участки
Микросателлитные фрагменты выявляют методом полимеразной цепной реакции (ПЦР), обеспечивающим амплификацию — многократное увеличение копий данного фрагмента ДНК. Синтез этого фрагмента инициируется ДНК-затравками в виде пары праймеров, синтетических олигонуклеотидов, комплементарных нуклеотидным последовательностям на границах исследуемого фрагмента. Так как микросателлитные аллели короткие и вместе с праймерами обычно не превышают 200–300 п.н., то даже сильно поврежденный биологический материал может содержать полные копии исследуемого фрагмента ДНК, обеспечивая их успешную амплификацию. Именно по этой причине ПЦР микросателлитов, оказался особенно важным для судебно-медицинских исследований. Для исследуемого микросателлитного локуса конструируют такую пару праймеров, чтобы комплементарные им фланкирующие участки ДНК были высокоспецифичны, т. е. отсутствовали в других участках генома. Длина праймеров должна быть не менее 20–30 п.н., их 3′-концы не должны быть комплементарными друг другу [5].
Интересным примером микросателитного локуса является протоонкоген вируса саркомы кошки fes/fps, который расположен в длинном плече хромосоме 15 человека и содержит тетрануклеотидные повторы ATTT в интроне 5 этого гена. Повторы ATTT и определяют микросателлитный локус, обозначаемый как FES/FPS. В популяциях человека обнаружен ряд аллелей локуса FES/FPS с числом повторов от 7 до 15. На рисунке 2 дана нуклеотидная последовательность фрагмента интрона 5 гена fes/fps, между позициями 4631 и 4800, где располагаются повторы ATTT (полная длина гена fes/fps превышает 12 тыс. пар нуклеотидов). Формула STR-локуса FES/FPS записывается как (ATTT)11, поскольку в наиболее характерном аллеле содержится 11 повторов ATTT (на рис. 2 выделены жирным). На этом же рисунке подчеркнуты участки ДНК для пары праймеров, которые успешно используются при амплификации аллелей локуса FES/FPS.
Рис. 2. Фрагмент ДНК, содержащий АТТТ повторы микросателитного локуса FES/FPS и фланкирующие участки, расположенные в интроне 5 протоонкогена вируса саркомы кошки fes/fps, локализованного в длинном плече хромосоме 15 человека
Необходимо подчеркнуть, что в последние десятилетия были разработаны эффективные методы анализа микросателлитов с использованием праймеров, меченных флуоресцентными красителями, с последующей детекцией продуктов реакции с помощью автоматических секвенаторов ДНК [6].
Панель микросателитных локусов для идентификации особей F. catus
За последние годы было установлено, что микросателлитные локусы у всех исследованных видов являются высокополиморфными, включая и микросателлиты F. catus, с десятками аллелей в каждом локусе и высокими темпами мутирования [7–9].
Поскольку микросателлитные локусы являются селективно-нейтральными, они не подвержены действию естественного отбора. Комбинация аллелей таких локусов является уникальной характеристикой каждой особи.
Интересно отметить, что уже в первой работе, посвященной разработке методов дактилоскопии кошек на основе микросателлитов Менотти-Раймонд с соавторами [4] использовали 10 микросателлитных локусов с динуклеотидными повторами. В предыдущем разделе нашей статьи приведен пример (рис. 1) для одного локуса FCA 149. В нем обнаружено 6 аллелей, содержащих динуклеотидный мотив ТГ с количеством повторов от 13 до 18. Следовательно, при 6 аллелях в популяциях F. catus по этому локусу будет 21 различный генотип. Если использовать для идентификации кошек кроме локуса FCA 149 еще один локус также с 6 аллелями, это позволит различать (21х21) 441 генотип. В работе Менотти-Раймонд и др. [4] использовалось 10 микросателлитных локусов, количество аллелей в каждом из которых варьировало от 5 до 10. Это означает, что количество возможных многолокусных генотипов по этим 10 генам у кошек составляет более 10 миллиардов (10 10 ). Иными словами только у одной особи F. catus из 10 млрд. генотип при использовании этого набора локусов, может совпасть с какой любо другой особью. Таким образом, разработанная по 10 микросателлитным локусам идентификационная панель позволяет проводить точную генетическую дактилоскопию любой особи F. catus.
В дальнейшем исследователи предложили для дактилоскопии кошек использовать набор из 11 микросателлитных локусов, содержащих тетрануклеотидные повторы [10]. Тетрануклеотидный мотив, хромосомная локализация, количество аллелей, а также размер ампликонов приведены ниже в таблице 1. Данная идентификационная панель позволяет проводить точную генетическую дактилоскопию для 28 пород F. catus с вероятностью совпадение генотипов у двух особей равной 10– 6 , а для непородистых — 10– 8 [10]. Эта панель прошла, этапы сертификации и получила статус стандарта для ДНК-тестирования в криминалистических лабораториях США.
Характеристика 11 тетрануклеотидных микросателлитных локусов иллюстрирующие ДНК идентификационную панель
Str локусы что это
Различные системы генетических маркеров, применяемые для установления родства:
— Системы STR-локусов аутосом
— Системы STR-локусов Y-хромосомы
— Полиморфные локусы митохондриальной ДНК
На Рис. 4 показаны системы, используемые различными международными организациями, а также созданные на их основе коммерческие наборы. Как видно из рисунка, наборы AmpFlSTR Identifiler (фирма Applied Biosystems) и PowerPlex®16 (фирма Promega), используемые в Центре Молекулярной Генетики, содержат полный набор локусов, утвержденных как европейскими, так и американскими стандартами. Кроме того, указанные наборы включают локус AMELOGENIN, анализ которого позволяет установить половую принадлежность образца. Таким образом, данные, полученные при использовании упомянутых наборов, совместимы с любым из существующих стандартов.
Системы на основе аутосомных локусов используются при установлении различных степеней родства:
Брат (сестра) – брат (сестра);
Бабка, дед – внук (внучка);
Y-хромосома – это небольшая по размеру (около 58 млн. нуклеотидных пар) хромосома человека, которая присутствует только в ядрах мужских клеток в единственном числе. Y-хромосома почти не рекомбинирует в мейозе. Рекомбинация с X-хромосомой происходит только на небольших участках, расположенных на концах Y-хромосомы и занимающих около 5% её длины. Таким образом, Y-хромосома передается из поколения в поколение от отца к сыну, практически в неизменном виде. Описанные свойства обуславливают использование генетических маркеров, лежащих на Y-хромосоме, как для целей идентификации личности (например, при расследовании половых преступлений), так и для установления родства по мужской линии.
К настоящему времени известно более двухсот STR-локусов Y-хромосомы, причем некоторые из них присутствуют на хромосоме в двух, и даже в трех экземплярах. Как и в случае с аутосомными локусами, требования унификации и совместимости растущих национальных баз данных частот гаплотипов Y-хромосомы, привело к созданию международных стандартов. В 1997 году, усилиями европейской организации ISFG (International Society of Forensic Genetics) был определен так называемый «минимальный гаплотип», включающий в себя локусы DYS19, DYS385a/в, DYS389I, DYS389II, DYS390, DYS391, DYS392 и DYS393. В 2003 году американской организацией SWGDAM (Scientific Working Group on DNA Analysis Methods), в дополнение к упомянутым 8 локусам, было предложено использовать локусы DYS438 и DYS439.
На Рис. 5 показаны системы, используемые различными международными организациями, а также созданный на их основе коммерческий набор PowerPlex® Y (фирма Promega). Как видно из рисунка, набор PowerPlex® Y, применяемый в Центре Молекулярной Генетики, содержит полный набор локусов, утвержденных как европейскими, так и американскими стандартами. Таким образом, результаты типирования по STR-локусам Y-хромосомы, проведенного в нашем Центре, могут быть использованы для сравнительного анализа зарубежными лабораториями.
Типирование по маркерам Y-хромосомы используется при установлении таких родственных связей как:
Родство по мужской линии;
X-хромосома – это средняя по размеру (около 154 млн. нуклеотидных пар) хромосома человека, присутствующая в единственном числе в ядрах мужских клеток, и в виде двух гомологичных хромосом в ядрах клеток женщин. У мужчин X-хромосома практически не рекомбинирует в мейозе с Y-хромосомой и передается дочерям в неизменном виде. Именно эта особенность X-хромосомы чаше всего используется при установлении родства.
Использование полиморфных маркеров X-хромосомы для задач идентификации личности и установления родства не имеет такого широкого распространения, как в случае с аутосомными маркерами и маркерами Y-хромосомы. В настоящее время, в мире не существует общепринятой для установления родства системы STR-локусов X-хромосомы. В правой части Рис. 6 показано относительное расположение на X-хромосоме восемнадцати STR-локусов, наиболее часто использующихся в мире для установления родства.
В Центре Молекулярной Генетики, при проведении анализов на установление родства, используется собственная уникальная система STR-локусов X-хромосомы, состоящая из 12 маркеров (DXS1192, DXS1226, DXS1237, DXS7161, DXS8020, DXS8060, DXS8087, DXS8089, STR49, SH2DIA, NDPCA, Humara).
Относительное расположение этих локусов на X-хромосоме показано на Рис. 6 слева. При необходимости анализ может быть проведен по дополнительным локусам Х-хромосомы, не представленным на рисунке.
Типирование по маркерам X-хромосомы чаще всего используется при установлении таких родственных связей как:
Бабка по отцу – внучка.
Митохондриальная ДНК представляет собой сравнительно небольшие (
16,5 тысяч пар нуклеотидов) замкнутые в кольцо молекулы. Одна митохондрия, в среднем, содержит 4-5 идентичных копий таких молекул. Поскольку в клетке несколько сотен митохондрий, то количество молекул митохондриальной ДНК на одну клетку может достигать, например, в яйцеклетках, нескольких тысяч, однако среднее значение колеблется в районе 500.
Генотип человека по локусам митохондриальной ДНК называется митотипом. Для обозначения аллельных вариантов, при описании митотипа, указывается отличие последовательности нуклеотидов аллеля конкретного митотипа от стандартной последовательности. В качестве стандартной последовательности нуклеотидов молекулы митохондриальной ДНК человека используется так называемая пересмотренная Кембриджская референсная последовательность (revised Cambridge Reference Sequence или rCRS) опубликованная в 1999 году. Две нуклеотидные цепи молекулы имеют различный суммарный нуклеотидный состав и обозначаются как L-цепь (light, легкая) и Н-цепь (heavy, тяжелая). Нуклеотиды L-цепи референсной последовательности пронумерованы, начиная с точки начала репликации H-цепи.
Большая часть молекулы митохондриальной ДНК содержит консервативные кодирующие последовательности. Только небольшой не кодирующий участок размером 1122 нуклеотидные пары, так называемый «контрольный регион», содержит гипервариабельные (имеющие большое число вариантов) участки HV1 (342 пары нуклеотидов), HV2 (268 пар нуклеотидов) и HV3 (137 пар нуклеотидов).
Расположение данных участков показано на Рис. 7.
В настоящее время, в качестве стандартных локусов для установления родства, во всем мире приняты участки HV1 и HV2. Типирование митохондриальной ДНК по данным локусам осуществляется путем секвенирования, то есть непосредственного определения полной нуклеотидной последовательности локусов HV1 и HV2.
Типирование митохондриальной ДНК используется при установлении таких родственных связей как:
ДНК маркеры в генеалогии
ДНК маркеры и для чего они нужны?
На чем основывается ДНК тест на этническое происхождение? На исследовании небольших участков ДНК, которые называются ДНК маркеры или локусы. ⠀
Существуют несколько разных типов ДНК маркеров, но для генеалогических исследований используются STR и SNP. ⠀
Простой тандемный повтор (от англ. Simple Tandem Repeats – STR) представляет собой короткую нуклеотидную последовательность, например GCAG, которая повторяется определенное количество раз: GCAG GCAG GCAG GCAG ⠀
В геноме человека насчитывается несколько десятков тысяч маркеров данного типа, но для установления этнического происхождения используется менее 200. ⠀
Однонуклеотидный полиморфизм (от англ. Single Nucleotide Polymorphism – SNP) это различия между двумя ДНК последовательностями по одному нуклеотиду. ⠀
Например, в одном случае последовательность может быть ATTTACGT, а в другом ACTTACGT. ⠀
В геноме человека имеется более 10 миллионов SNP маркеров. Для установления этнического происхождения используется менее 500 маркеров.
Каждый ДНК маркер имеет несколько вариантов, называемых аллельные варианты, или просто, аллели. ⠀
У STR маркеров количество повторов определенной нуклеотидной последовательности обозначает номер аллели. ⠀
Например, аллель 18 говорит о том, что по исследуемому маркеру наблюдается 18 повторов. ⠀
SNP маркеры, в большинстве случаев имеют только два аллельных варианта (в примере выше это будут аллели Т и С) хотя для некоторых маркеров количество аллелей может быть три, или даже четыре. ⠀
Если маркеры находятся на одной и той же молекуле ДНК, например хромосоме, или мтДНК, то совокупность наблюдаемых аллелей всех этих маркеров называется гаплотип ⠀
Группа схожих гаплотипов называется гаплогруппа и считается, что все индивидуумы, принадлежащие к одной гаплогруппе произошли от одного общего предка.