סמן גנטי
סמן גנטי (Genetic marker) הוא סוג של סמן מולקולרי (Molecular marker). הסמן הוא מקטע ברצף ה-DNA שמיקומו על גבי הכרומוזום ידוע, ולפיכך הוא יכול לשמש לזיהוי פריטים או מינים שונים, זיהוי מחלות, אי-סדרים גנטיים, מחקרים גניאולוגיים, לחקר ההיסטוריה של האבולוציה ועוד. ניתן להגדיר את הסמן כשונות גנטית הניתנת להבחנה. סמנים גנטיים יכולים להיות קצרים, כמו SNP, או ארוכים, כמו מיקרוסטלייטים. הסמנים הגנטיים משמשים בביולוגיה מולקולרית ובביוטכנולוגיה על מנת לזהות רצפי DNA מסוימים בתוך מאגר של מקטעי DNA לא ידועים.
רקע
במשך שנים רבות, מיפוי גנים היה מוגבל ונעשה רק באמצעות סמנים גנטיים. המחקר היה בעיקר על סמנים קלים לזיהוי, כגון סוג דם או צורת הזרע. בגלל מספרים המוגבל של סמנים כאלו, אפשרויות המיפוי הגנטי היו מוגבלות.
סוגי סמנים גנטיים
ישנם סוגים רבים של סמנים גנטיים, כאשר לכל אחד היתרונות וחסרונות משלו. בעזרת סמנים גנטיים ניתן לזהות דומיננטיות וקו-דומיננטיות ביצור. לדוגמה, בעזרת סמנים ניתן להבחין אם היצור הוא הומוזיגוט או הטרוזיגוט. סמנים קו-דומיננטיים יעילים מכיוון שהם חושפים יותר מגן אחד, ולכן מאפשר מעקב אחרי תכונה מסוימת באמצעות שיטות המיפוי. הסמנים מאפשרים הגברה של מקטע קצר מתוך הגנום המשמש להשוואה ולאנליזה. באמצעות הסמנים ניתן להבחין בשינויים מזעריים בין פריטים באוכלוסייה. באמצעות סמנים אלו יצרו ויוצרים מפות גנטיות. ניתן גם לזהות באמצעות הסמנים כמה אללים תורמים לתכונה מסוימת.
| סוגי סמנים | קיצור השם | שם בעברית |
|---|---|---|
| Restriction Fragment Length Polymorphism | RFLP | פולימורפיזם של אורך קטיעים |
| Random Amplified Polymorphic DNA | RAPD | הגברת אקראית של דנ"א פולימורפי |
| Amplified Fragment Length Polymorphism | AFLP | הגברה של אורכי קטיעים פולימורפיים |
| Variable Number Tandem Repeat | VNTR | מספר שונה של חזרות חוזרות ונשנות |
| Oligonucleotide Polymorphism | OP | פולימורפיזם של אוליגונוקליאוטידים |
| Single Nucleotide Polymorphism | SNP | רב צורניות של נוקלאוטיד בודד |
| Allele Specific Associated Primers | ASAP | תחלים המזוהים עם אלל מסוים |
| Inverse Sequence-tagged Repeats | ISTR | |
| Inter-retrotransposon Amplified Polymorphism | IRAP | פולימורפיזם באזורים של רטרוטרנספוזונים |
יש להשתמש בשיקול דעת בבחירת סמן גנטי ואת התאמתו למחקר. לדוגמה, יש סמנים שדורשים כמות של 0.02 גרם דנ"א (RAPD), ואחרות הדורשות פי 500 יותר (RFLP) כדי לקבל תוצאות אמינות.
שימושים
ניתן להשתמש בסמנים גנטיים על מנת לחקור את הקשר בין מחלות תורשתיות והבסיס הגנטי שלהן. ידוע כי מקטעים סמוכים בדנ"א נוטים לעבור בתורשה דומה, לפיכך ניתן לבחון תורשה של גן מסוים אם נמצא סמוך לסמן על אף שמיקומו המדויק לא ידוע. כך יוצרים מפות תאחיזה, אשר מודדות את המרחק בין מקטעים גנטיים במרחקי סנטימורגן.
סמנים גנטיים משמשים במחקרים גניאולוגיים כדי לחקור את המרחק הגנטי בין פרטים או בין אוכלוסיות. סמנים שמקורם באחד ההורים (כגון דנ"א מיטוכונדיראלי שמקורו באם או כרומוזום Y שמקורו באב) משמשים לחקר האבות המייסדים של אוכלוסיות.
ישנו שימוש נרחב בסמנים גנטיים בתחום מדעי הצמח. סמנים אלו משמשים להשבחת זני צמחים. ניתן לשמש בסמנים הגנטיים כדי לעקוב אחרי העברת תכונות המזוהות עם הזמנים בין צאצאי ההכלאה. באמצעות הכלאות ניתן לזהות מיקומים גנומיים של תכונות שונות ובכך להשביח זנים קיימים, כגון עמידות לפטרייה מסוימת. לדוגמה, פטריית הפוזריום אשר תוקפת חיטה יכולה להוביל לתוצאות הרסניות. ישנם זנים עמידים לפטרייה. העמידות מושגת על ידי גן מסוים, שניתן לעקוב אחריו באמצעות סמן גנטי. כך ניתן להכליא בין צמח עמיד לפטרייה לבין צמח לא עמיד, ולברור מבין הצאצאים רק את אלו העמידים, ואותם לזרוע בשדה. כך חקלאים יכולים להוריד בדרך טבעית את חומרי ההדברה.
ראו גם
קישורים חיצוניים
24889208סמן גנטי