Genetické markery
Základními pomůckami používané ke studiu genetické variability v a mezi populacemi jsou genetické markery. Markery umožňují určovat, které alely jsou přítomné v populaci. Jejich využití lze charakterizovat:
- studování rozmnožovacích systémů (určit stupeň inbreedingu v populaci),
- měření toku genů a strukturu populace (určit stupeň migrace mezi populacemi),
- určení paternity k měření dědičnosti a fitness,
- tvorba genetických map k hledání genů determinujících kvantitativní vlastnosti (např. kolik lokusů podmiňuje velikost těla, a podobně),
- uplatnění v konzervační genetice, ekologické a evoluční genetice, nebo ve šlechtění.
Markerů je mnoho druhů, podle metodiky, která je detekuje. Prvními markery, které se využívali, jsou viditelné (diskrétní) polymorfizmy. Tyto markery dovolovali odhalovat jen malou část genetické variability. Jsou diskrétní, protože ve fenotypu mají jen několik málo variant (obvykle 2 až 3) a jsou podmíněny jedním nebo několika lokusy. Nejsou zpravidla ovlivněny prostředím. Takovéto markery využíval už Gregor Mendel u svých hrachů (žlutá a zelená semena, bílé a purpurové květy...). Viditelné polymorfizmy byly využívány ještě v šedesátých letech minulého století. Viditelný polymorfizmus není reprezentativní pro celý genom a neodhaluje dostatek genetické variability.
Molekulární markery
Molekulární markery jsou nejmodernějším typem markerů, které jsou založeny na detekci pomocí elektroforézy, v které makromolekuly (proteiny, DNA, RNA) jsou oddělovány na gelu v elektrickém poli. Tato problematika se probírá v molekulární genetice, proto ji zde nebudeme více rozebírat.
Prvními molekulárními markery byly proteiny, obvykle to byly enzymy, kterým se také říká allozymy nebo isoenzymy. Pomocí elektroforézy bílkovin byl odhalován polymorfizmus mléčných bílkovin (kaseiny, albuminy…), bílkovin krevního séra apod. Bylo důležité, aby mezi alelami byl vztah kodominance, aby mohl být rozeznán heterozygotní genotyp. Největší nevýhodou proteinových markerů je, že odhalují jen malou část skutečné variability v DNA sekvencích mezi jedinci, protože:
- proteiny jsou produkty genů a variabilita v proteinech neodhaluje variabilitu v nekódujících sekvencích genomu,
- pro velký počet proteinů (hlavně strukturní proteiny), nelze dobře odhalovat minimální rozdíly v rodině proteinů - jednotlivé frakce na gelu nelze zase tak vizuálně oddělit,
- celá řada záměn v aminokyselinovém řetězci není na základě velkosti elektrického náboje odhalit mobilitou na gelu (velikost náboje pro podobné proteiny může být stejný, i když se geneticky liší),
- mnoho změn v sekvenci DNA v kódujících oblastech nezapříčiní záměnu aminokyseliny v sekvenci proteinu.
DNA markery
První metody pro odhalování variability v DNA sekvenci se objevily v sedmdesátých letech minulého století - jednalo se o rozštípání řetězce DNA na malé části specifickými enzymy a tyto kousky DNA se separovaly na gelu a vizualizovaly radioaktivním značením a později fluorescenčními značkami. Tato technika se nazývá polymorfizmus délky restrikčních fragmentů (RFLP). RFLP markery jsou kodominantní, takže lze odhalovat heterozygotní genotypy. Ve spojení s polymerázovou řetězovou reakcí (PCR), která dokáže namnožit na milióny kopií specifický úsek DNA, došlo k revoluci v celé molekulární genetice. Vznikla tak široce používaná metodika PCR-RFLP pro odhalování bodových mutací v DNA. Dalšími metodami jsou RAPD, SPAR, CAPS, AFLP. Novější technikou je VNTRS (variabilní počet tandemových opakování), která identifikuje minisatelity a mikrosatelity. Tato metoda odhaluje opakující se kopie sekvencí např. (AC)10, které jsou velmi vysoce polymorfní (desítky alel) a jsou vhodné pro sledování variability v a mezi populacemi. Další novější metodou je určování jednonukleotidových polymorfizmů (SNP), které mají sice méně alel než mikrosatelity, ale jsou rovnoměrně rozesety po celém genomu.
Aktualizováno: 03.02.2015