|
ГЛАВНАЯ
> Вернуться к содержанию
Юридические исследования
Правильная ссылка на статью:
Земскова Е.Ю., Иванов П.Л., Леонов С.Н., Тимошенко Т.В.
Полиморфизм нуклеотидной последовательности как источник повышения информативности str-маркеров аутосомной днк человека
// Юридические исследования.
2013. № 12.
С. 122-126.
DOI: 10.7256/2305-9699.2013.12.9973 URL: https://nbpublish.com/library_read_article.php?id=9973
Полиморфизм нуклеотидной последовательности как источник повышения информативности str-маркеров аутосомной днк человека
Земскова Елена Юрьевна
кандидат медицинских наук
заведующая отделом молекулярно-генетических исслед, ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Минздрава России по науке
125284 г. Москва, ул. Поликарпова, д. 12/13
Zemskova Elena Yur'evna
PhD in Medicine
Vice-Chairperson of the Department of Molecular and Genetic Studies of the Russian Center for Judicial Medical Expertise.
125284, Russia, Moskva, ul. Polikarpova, d. 12/13
|
zemskova.74@inbox.ru
|
|
 |
Иванов Павел Леонидович
доктор биологических наук
заместитель директора , ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Минздрава России по высокотехнологичным исследованиям
125284 г. Москва, ул. Поликарпова, д. 12/13
Ivanov Pavel Leonidovich
Doctor of Biology
Vice-Director on High Technology Studies of the Russian Center for Judicial Medical Experties of the Ministry of Healthcare of Russia.
125284, Russia, Moskva, ul. Polikarpova, d. 12/13.
|
|
zemskova.74@inbox.ru
|
|
|
Леонов Сергей Николаевич
врач судебно-медицинский эксперт , ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Минздрава России по науке
125284 г. Москва, ул. Поликарпова, д. 12/13
Leonov Sergei Nikolaevich
Doctor, Judicial Medical Expert of the Russian Center of Judicial Medical Experties of the Ministry of Healthcare
125284, Russia, Moskva, ul. Polikarpova, d.12/13
|
|
zemskova.74@inbox.ru
|
|
|
|
Тимошенко Татьяна Владимировна
ординатор , ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» Минздрава России по науке
125284 г. Москва, ул. Поликарпова, д. 12/13
Timoshenko Tat'yana Vladimirovna
resident physician, Russian Center of Judicial Medical Expertise of the Ministry of Healthcare of Russia
125284, Russia, Moskva, ul. Polikarpova, d 12/13
|
|
zemskova.74@inbox.ru
|
|
|
|
DOI: 10.7256/2305-9699.2013.12.9973
Дата направления статьи в редакцию:
17-11-2013
Дата публикации:
1-12-2013
Аннотация:
На сегодняшний день одним из перспективных направлений современной судебно-медицинской генетики является поиск возможных путей повышения эффективности молекулярно-биологического идентификационного анализа. Решением этой задачи может оказаться переход к альтернативным (более информативным) методам исследования ранее известных молекулярных маркеров. Так, классическим подходом к исследованию коротких тандемных повторов ДНК человека является определение полиморфизма длины амплифицированных фрагментов методом капиллярного электрофореза. При этом известно, что подавляющему большинству областей человеческого генома свойствен полиморфизм последовательности. Однако электрофоретическое разделение ДНК-фрагментов не дает никакой информации о полиморфизме этого типа, так как позволяет определить только длину анализируемого ампликона. Идеальным методом анализа полиморфизма последовательности любого фрагмента ДНК, конечно, является его прямое секвенирование. Однако сложность и трудоемкость такого подхода не позволяют провести масштабные исследования в этом направлении. В качестве альтернативного прямому секвенированию метода, может быть предложен масс-спектрометрический анализ амплифицированных фрагментов ДНК. Высокая точность определения молекулярной массы амплифицированных фрагментов позволяет определять как длину исследуемого фрагмента, так и отклонения от ожидаемого (известного) нуклеотидного состава. Именно эффект «расщепления» аллелей STR-локусов на несколько вариантных форм («классические» и содержащие SNP) может обеспечить увеличение информативности экспертного исследования.
Ключевые слова:
Полиморфизм нуклеотидной последовательности, аутосомная днк человека, информативность str-маркеров, судебно-медицинская генетика, молекулярные маркеры, метод капиллярного электрофореза, полиморфизм последовательности, разделение ДНК-фрагментов, молекулярно-генетическое исследование, распределение аллелей
Abstract: The search for the ways to improve efficiency of molecular biological identity analysis is one of the topical vectors of development of the modern judicial medical genetic analysis. Transfer to alternative (more informative) methods of studying of previously known molecular markers may be the solution of this problem. For example, defining the polimorphism lengths of amplified fragments by capillary electrophoresis is a classical approach towards the studies of short tandem repeats of the human DNA. At the same time, it is know that most of spheres of human genome have sequence polymorphism. However, the elctrophoretic separation of the DNA fragments fails to give information on the polymorphism of this type, since it allows only to establish the length of analyzed amplicon. An ideal method for the polymorphism analysis of sequence in any DNA fragment is its direct sequencing. However, it is a long and labor-intensive approach, and it precludes any large-scale studies in this direction. As an alternative to direct sequencing may be found in mass-spectrometric analysis of amplified DNA fragment. High degree of precision of defining molecular mass of amplified fragments allow both to define the length of a fragment, which is being studied, as well as deviations from the expected (known) base composition. The allel "breakdown" effect in STR-locuses into several options of forms (classic and including SNP) may guarantee greater information value of an expert opinion.
Keywords: Polymorphism of nucleotide sequence, autosomal human DNA, informative character of str-markers, judicial and medical genetic analysis, molecular markers, capillary electrophoresis, sequence polymorphism, separation of the DNA fragments, molecular genetic studies, allel distribution
Введение На сегодняшний день одним из перспективных направлений современной судебно-медицинской генетики является поиск возможных путей повышения эффективности молекулярно-биологического идентификационного анализа. Решением этой задачи может оказаться переход к альтернативным (более информативным) методам исследования ранее известных молекулярных маркеров. Так, классическим подходом к исследованию коротких тандемных повторов ДНК человека является определение полиморфизма длины амплифицированных фрагментов методом капиллярного электрофореза. При этом известно, что подавляющему большинству областей человеческого генома свойствен полиморфизм последовательности. Однако электрофоретическое разделение ДНК-фрагментов не дает никакой информации о полиморфизме этого типа, так как позволяет определить только длину анализируемого ампликона.
Идеальным методом анализа полиморфизма последовательности любого фрагмента ДНК, конечно, является его прямое секвенирование. Однако сложность и трудоемкость такого подхода не позволяют провести масштабные исследования в этом направлении. В качестве альтернативного прямому секвенированию метода, может быть предложен масс-спектрометрический анализ амплифицированных фрагментов ДНК [1,2]. Высокая точность определения молекулярной массы амплифицированных фрагментов позволяет определять как длину исследуемого фрагмента, так и отклонения от ожидаемого (известного) нуклеотидного состава. Именно эффект «расщепления» аллелей STR-локусов на несколько вариантных форм («классические» и содержащие SNP) может обеспечить увеличение информативности экспертного исследования. Основная часть Для оценки потенциальных преимуществ данного эффекта и его влияния на основные показатели информативности, нами было проведено комплексное молекулярно-генетическое исследование 13 аутосомных STR-локусов системы CODIS в популяции этнических русских (исследована выборка из 300 человек) с использованием масс-спектрометрической платформы PLEX-ID™ Instrument (Abbott Molecular, США) [3].
В результате проведенных исследований для 10 из 13 локусов было выявлено наличие SNP в последовательности классических (известных) тетра-нуклеотидных повторов. Полученные результаты показывают, что полиморфизм последовательности характерен не для всех локусов - последовательности некоторых из них, вероятно, являются высоко консервативными. Более того, для локусов подверженных мутационному процессу, был выявлен лишь определенный набор возможных однонуклеотидных замен. Количество обнаруженных новых аллельных вариантов в исследованной выборке составило от 2 (в локусе FGA) до 15 (в локусе D5S818). Более наглядным показателем повышения аллельного разнообразия может служить процентное соотношение новых аллелей (содержащих SNP) ко всем выявленным вариантам (и «классическим», и содержащим SNP). Этот показатель колеблется в диапазоне от 68% до 10% среди десяти локусов, отличающихся наличием полиморфизма последовательности. Между тем, нами был обнаружен ряд аллельных маркеров, представленных в охарактеризованной выборке исключительно полиморфным вариантом. Всего было обнаружено четыре аллельных варианта (в четырех разных локусах), представленных исключительно мутантной формой.
При этом в исследованной выборке, наблюдается различная картина частотного распределения новых аллелей. Можно выделить два основных характера распределения аллельных вариантов мутантных локусов в популяции:
- характеризующийся появлением новых вариантов с аллельной частотой, сопоставимой с частотой встречаемости классического варианта (например, локус D13S317),
- характеризующийся появлением новых аллельных вариантов с чрезвычайно низкой частотой встречаемости (например, локус vWa).
Возникновение новых аллелей, формально, должно приводить к росту информативности молекулярного маркера. Однако в случае редких вариантов, существенного повышения информативности не происходит, ввиду чрезвычайно низкой вероятности встретить новый аллель у исследуемого объекта.
Расчеты изменения значений дискриминирующего потенциала (Рower of Discrimination) исследованных локусов свидетельствуют о существенном приросте этого показателя среди SNP-содержащих локусов. Так для локуса D5S818, прирост дискриминирующего потенциала составил 9%.
В целом, результаты проведенной работы демонстрируют перспективность анализа полиморфизма последовательности аутосомных STR-локусов, как дополнительного источника информативности этих индивидуализирующих систем.
Библиография
1. John V. Planz, Kristen A. Sannes-Lowery, et al., Automated analysis of sequence polymorphism in STR alleles by PCR and direct electrospray ionization mass spectrometry, Forensic Science International: Genetics. V.6(5) September (2012) 594-606.
2. John V. Planz, Thomas A. Hall, Hidden variation in microsatellite loci: Utility and implications for forensic DNA analysis, Forensic Sci Rev 24(1) (2012) 24–27.
3. П.Л.Иванов. Новый подход к судебно-экспертному типированию митохондриальной ДНК человека с использованием масс-спектрометрического анализа амплифицированных фрагментов: автоматизированный комплекс генетического анализа PLEX-ID. Судебно-медицинская экспертиза, № 3, с.46-52, 2010
References
1. John V. Planz, Kristen A. Sannes-Lowery, et al., Automated analysis of sequence polymorphism in STR alleles by PCR and direct electrospray ionization mass spectrometry, Forensic Science International: Genetics. V.6(5) September (2012) 594-606.
2. John V. Planz, Thomas A. Hall, Hidden variation in microsatellite loci: Utility and implications for forensic DNA analysis, Forensic Sci Rev 24(1) (2012) 24–27.
3. P.L.Ivanov. Novyi podkhod k sudebno-ekspertnomu tipirovaniyu mitokhondrial'noi DNK cheloveka s ispol'zovaniem mass-spektrometricheskogo analiza amplifitsirovannykh fragmentov: avtomatizirovannyi kompleks geneticheskogo analiza PLEX-ID. Sudebno-meditsinskaya ekspertiza, № 3, s.46-52, 2010
Ссылка на эту статью
Просто выделите и скопируйте ссылку на эту статью в буфер обмена. Вы можете также
попробовать найти похожие
статьи
|
|
