Vieno nukleotido polimorfizmas (SNP): kas tai ir reikšmė genetikoje

Sužinokite, kas yra vieno nukleotido polimorfizmas (SNP), kaip jis veikia genetiką, DNR pirštų atspaudus ir lemia ligų riziką bei gydymo atsaką.

Vieno nukleotido polimorfizmas (angl. single nucleotide polymorphism, SNP, tariama snip; daugiskaita snip) - tai DNR sekos pokytis populiacijoje. SNP yra tik vieno nukleotido skirtumas genome.

Pavyzdžiui, dviejų žmonių DNR fragmentų sekos AAGCCTA ir AAGCTTA skiriasi vienu nukleotidu. Šiuo atveju sakome, kad yra du aleliai. Beveik visi paplitę SNP turi tik du alelius. SNP dažniausiai pasitaiko tokiose DNR srityse, kurios neturi įtakos organizmo išlikimui: priešingu atveju natūralioji atranka juos išnaikintų. Kiti veiksniai, pavyzdžiui, genetinė rekombinacija ir mutacijų greitis, taip pat gali turėti įtakos SNP tankumui. Žmonių populiacijos skiriasi, todėl vienoje geografinėje ar etninėje grupėje paplitęs SNP alelis gali būti daug retesnis kitoje.

Šie genetiniai individų skirtumai (ypač nekoduojančiose genomo dalyse) kartais panaudojami DNR pirštų atspaudams nustatyti, kurie naudojami kriminalistikoje. Be to, šie genetiniai skirtumai lemia skirtingą mūsų polinkį į ligas. Ligos sunkumas ir tai, kaip mūsų organizmas reaguoja į gydymą, taip pat yra genetinių skirtumų apraiškos. Pavyzdžiui, vienos bazės mutacija APOE (apolipoproteino E) gene yra susijusi su didesne Alzheimerio ligos rizika.

Kaip susidaro SNP ir kaip jų vertinamas dažnis

SNP susidaro dėl vienos nukleotidinės bazės pakeitimo DNR grandinėje — tai gali būti A→G, C→T ir kt. Jei pakeitimas pasitaiko dažniau nei tam tikra riba populiacijoje (dažniausiai >1 % individų), jis laikomas polimorfizmu. Mažos dažnio aleliai (minor allele frequency, MAF) yra svarbūs tyrimuose, nes retų alelių poveikis fenotipui gali būti stipresnis, tačiau juos sunkiau aptikti statistiškai.

SNP tipai ir funkcinis poveikis

• Synonyminiai (tarpusavio pakeitimai kodone, kurie nekeičia aminorūgšties) — dažniausiai neturi tiesioginio baltymų funkcijos poveikio, tačiau gali paveikti baltymo sintezės tempą ar mRNA stabilumą.
• Nesynonyminiai (missense, nonsense) — keičia baltymo sudėtį ar stabdo sintezę, todėl gali turėti didelį poveikį fenotipui ar ligai.
• Reguliacinės srities SNP (promoteriai, enhancers, splicing region) — gali keisti geno raišką arba alternatyvų splicingą ir taip daryti reikšmingą poveikį.
• Intergeninės ir introninės – dažnai atrodytų „nefunkcinės“, tačiau gali būti markerių, susijusių su kitais paveldimais regionais (liaujasi dalį prieš tai minėtos reikšmės).

Metodai SNP nustatymui

Dažniausiai naudojami metodai:

• SNP mikroschemos (arrays) — leidžia greitai genotipuoti šimtus tūkstančių žinomų SNP vienu metu ir dažnai taikomos populiaciniuose tyrimuose bei farmakogenomikoje.
• Masininės paralelinės sekvencijos (NGS) — leidžia aptikti naujus ir retus SNP visame genome arba tikslinėse genomų srityse.
• Taikinė PCR ir Sangerio sekvenavimas — naudojami mažesniems regionams patikrinti ir valiiduoti atrastus variantus.

Taikymai moksle, medicinoje ir forenzikoje

• Asociaciniai tyrimai (GWAS) — ieškoma statistinių ryšių tarp konkrečių SNP ir ligų ar fenotipų. Tokie tyrimai padėjo identifikuoti daug genominių regionų, susijusių su sudėtingomis ligomis.
• Farmakogenomika — SNP gali nulemti vaistų metabolizmą arba poveikį (pvz., farmacogenetiniai polimorfizmai CYP450 fermentuose, TPMT, VKORC1), todėl žinojimas apie SNP gali padėti parinkti dozę ar vaistą.
• Forenzinė genetika — nors tradiciniai DNR „pirštų atspaudai“ dažniau remiasi STR (trumpomis kartotinių sekvencijų) polimorfizmais, SNP paneliai taip pat naudojami identifikacijai ir populiacinių kilmės ar antrinių požymių nustatymui.
• Populiacijos genetika ir evoliucija — SNP naudojami populiacijų skirtumų, migracijos ir atrankos tyrimams.

Populiacinis kontekstas, LD ir haplotipai

SNP nepasiskirsto atsitiktinai — tam tikri variantai dažnai būna kartu (linkage disequilibrium, LD). Dėl to mažesnis kiekis informatyvių SNP gali atstovauti didesnes genomines sritis (haplotipus). Populiaciniai skirtumai reiškia, kad SNP, naudojami tyrimuose ar klinikoje, turi būti interpretuojami atsižvelgiant į paciento kilmę.

Duomenų bazės, žymėjimas ir klinikinis reikšmingumas

Dažnai SNP identifikuojami pagal unikalų identifikatorių (pvz., dbSNP rs numeris). Yra viešai prieinamų duomenų bazių, kur saugomi SNP aprašai, dažniai ir susijimas su ligomis. Klinikinis reikšmingumas priklauso nuo tvirtų asociacijų, funkcinių tyrimų ir replikacijų skirtingose populiacijose.

Ribotumai ir etiniai klausimai

Nors SNP tyrimai suteikia daug žinių, jie turi ribotumų: asociacijos nebūtinai reiškia priežastinį ryšį, daugelis ligų yra poligeninės ir veikiamos aplinkos, o klaidingai interpretuoti rezultatai gali klaidinti paciento priežiūrą. Taip pat kyla etinių klausimų dėl genetinių duomenų privatumo, diskriminacijos ir informavimo apie pavojų ar predispoziciją.

Santrauka

SNP yra vieni dažniausių genetinių skirtumų tarp individų ir vaidina svarbų vaidmenį genetikos tyrimuose, medicinoje bei forenzikoje. Jų poveikis gali svyruoti nuo nereikšmingo iki labai reikšmingo, priklausomai nuo vietos genomo ir biologinio konteksto. Geras SNP interpretavimas reikalauja statistinės galios, funkcinių duomenų ir atsižvelgimo į populiacijos kontekstą.

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kas yra SNP?

K: Ką reiškia SNP?

K: Kiek alelių turi įprasti SNP?

K: Kur DNR dažniausiai pasitaiko SNP?

K.: Kokie veiksniai gali turėti įtakos SNP tankiui?

K: Kokie yra praktiniai genetinių skirtumų tarp individų pritaikymo būdai?

K: Koks yra genetinės variacijos, susijusios su didesne konkrečios ligos rizika, pavyzdys?

Paieška pagal raidę