204. Полиморфизм генов

Геномы различных организмов в рамках одного биологического вида идентичны с точки зрения общего набора генов и их тонкой внутренней среды. В то же время существует значительное число межиндивидуальных различий, связанных с теми или иными вариациями нуклеотидной последовательности ДНК. Таким образом, любой ген может существовать в виде различных альтернативных признаков - аллелей. Количество аллелей одного гена может составить от двух до нескольких десятков. Большинство генов в каждом организме представлено двумя аллелями, один из которых унаследован от отца, другой от матери. Если оба аллеля идентичны, то организм гомозиготный, если разные –гетерозиготный. В ходе эволюции разные аллели произошли в результате мутаций от единого аллеля-предшественника. Таким образом, гены, которые представлены в популяции несколькими разновидностями ( аллелями) , называют полиморфными.

Мутации (любое изменение структуры ДНК, возникающее спонтанно или индуцировано путем целенаправленного воздействия физическими или химическими факторами) являются причиной возникновения полиморфизмом. Они ведут к возникновению новых аллелей соответствующих генов и лежат в основе генетической изменчивости в живой природе.

Нейтральные мутации (Нормальные полиморфизмов) замена нуклеотида, при которой новый кодон кодирует ту же самую АМК, поэтому не меняет структура белка. Они не элиминируются отбором, имеют достаточно высокую частоту в популяции.

Патологические мутации. Приводят к нарушению механизма транскрипции/ трансляции или к синтезу аномального белкового продукта.

Полиморфизмы нуклеотидных последовательностей обнаружены во всех структурных элементах генома: экзонах, интронах и т.д. Вариации, затрагивающие кодирующие фрагменты генов встречаются редко, а полиморфизм ДНК еще более выражен в некодирующих областях генома, что приводит к изменению в уровне экспрессии мРНК гена.

Типы полиморфизмов

Однонуклеотидный полиморфизм или SNP. Один и тот же ген у разных людей отличается только на один нуклеотид. Самый распространенный. Встречаемость один на 300 нуклеотидов. Эффективно используется в качестве генетического маркера. Помимо замены отдельных нуклеотидов в основе полиморфизма ДНК лежат вставки, делеции, изменение числа микросателлитных и минисателлитных повторов.

Вариации числа копий, CNV. Наблюдаютмя вариации числа копий протяженных участков ДНК, которые могут нести в себе функциональные гены. Происходит это за счет несбалансированный функциональных перестроек: делеция, дупликация.

Ген считается полиморфным, если его самый распространенный аллель встречается менее чем у 99% людей или частота наиболее редкого аллеля при полиморфизме должна быть не менее 1 %.

Полиморфизм широко используется в криминалистике, инструмент для установления личности. В науке и в медицине изучение полиморфизмов ДНК широко используется для исследования популяционного разнообразия , поиск причин возникновения генетических заболеваний, оценка чувствительности пациента к лекарственному средству, выявление генетических ассоциаций.