Tiểu luận sinh học người: AND không ghi mã lặp lại kế tiếp nhau và một số ứng dụng
Là những đoạn trình tự ADN được lặp đi
lặp lại và không tham gia làm nhiệm vụ
mã hóa thông tin di truyền.
AND không ghi mã lặp lại kế tiếp thường
xuất hiện thành một khối các đoạn lặp lại
liên tiếp nhau, ỗi khối có thể xuất hiện ở một vài hoặc nhiều vị trí trên các NST khác nhau. Đoạn trình tự lặp lại một lần có thể cấu tạo tới vài phần tẳm của genome, dài tới 5 Mb...
Tiểu luận Sinh Học Người
AND không ghi mã lặp lại kế
tiếp nhau và một số ứng
dụng
Giảng viên : PGS.TS Trịnh Hồng Thái
Nhóm sinh viên thực hiện :
Nguyễn Hồng Trường
Trần Trung Nam
Vũ Mạnh Hùng
Dương Nhật Huy
Nguyễn Văn Hiệp
Nội Dung
Giới thiệu về DNA không ghi mã lặp lại
kế tiếp
AND Satellite
AND Minisatellite và ứng dụng
AND Microsatellite và ứng dụng
AND không ghi mã lặp lại kế tiếp là
gì?
Là những đoạn trình tự ADN được lặp đi
lặp lại và không tham gia làm nhiệm vụ
mã hóa thông tin di truyền.
AND không ghi mã lặp lại kế tiếp thường
xuất hiện thành một khối các đoạn lặp lại
liên tiếp nhau:
Đoạn lặp đơn giản: 1 – 10 Nu
Đoạn lặp phức tạp: hàng chục đến hàng trăm Nu
Mỗi khối có thể xuất hiện ở một vài hoặc
nhiều vị trí trên các NST khác nhau.
Phân loại trình tự
AND
Satellite
ADN không
ghi mã lặp
lại kế tiếp
AND AND
Minisatellite Microsatellite
AND Satellite
- Đoạn trình tự lặp lại 1 lần mà có thể cấu tạo
tới vài phần trăm của genome , dài tới 5 Mb.
ADN Satellites thường tập trung ở vùng tâm
động của nhiễm sắc thể do đó nó it khi được
sử dụng trong phân biệt kiểu gen của các cá
thể mà được sử dụng nhiều trong quá trình
lập bản đồ gen ở gần vùng tâm động.
- AND satellite còn gọi là các AND vệ tinh vì
các đoạn AND này có chứa những trình tự
AND được lặp lại liền kề nhau hình thành nên
các băng vệ tinh khi phân tích AND của hệ
gen bằng phương pháp li tâm chênh lệch tỷ
trọng(density gradient centrifugation).
Một số loại DNA satellites ở người
Type Size of repeat Location
unit (bp)
α (alphoid All chromosomes
DNA)
171
β Centromeres of
68 chromosomes 1,
9, 13, 14, 15, 21,
22 and Y
Satellite 1 Centromeres and
25-48 other regions in
heterochromatin
of most
chromosomes
Satellite 2 Most
5 chromosomes
Satellite 3 Most
5 chromosomes
AND Minisatellite
- AND Minisatellites có mặt tại hàng trăm hoặc
hàng nghìn vị trí khác nhau trên gennome mà ở
đó một đơn vị lặp lại từ 10 bp cho tới 0,5-30 kb.
Một số đặc điểm của AND
Minisatellite
- AND Minisatellitae bao gồm một loạt các đoạn ngắn có kích
thước khoảng 25bp.
- Có mặt ở trên 1000 vị trí trong hệ gen của con người
- Một số Minisatellite có trình tự lõi cơ bản là :
GGGCAGGGAXG
( X có thể là một nu bất kì )
- AND Minisatellite bao gồm các đoạn lặp lại liên tiếp có nhiều
G và C. Cácbiến thể lặp đi lặp lại liên tiếp nhau làm cho các
AND minisatellite trở lên lí tưởng trong việc nghiên cứu cơ chế
hoạt động của ADN.
- Số lần lặp các đoạn là đặc trưng cho từng người.
- Các ADN minisatellite có đặc trưng là không diễn ra hoạt động
phiên mã.
Vị trí của ADN Minisatellite
- Trên nhiễm sắc thể, ADN Minisatelite tinhđược tìm thấy
trên vùng đầu mút (telomer) và vùng tâm động
(centromer), hoặc vùng dị nhiễm sắc của NST.
- Tại đầu mút NST có những trình tự ADN ngắn (AND
telomere) lặp lại ngẫu nhiên từ 5-350 lần và có trình tự
đặc trưng là : 5’ TTAGGG 3’ . Trình tự này có tác dụng
bảo vệ NST không bị phân hủy.
ADN Minisatellite có 2 loại :
- ADN tiểu vệ tinh đa vị trí (multi-locus minisatellite) :
Hiện diện rải rác tại nhiều vị trí trên bộ gen.
Các tiểu vệ tinh đa vị trí được phát hiện vào năm 1895.
- ADN tiểu vệ tinh đơn vị trí (single-locus minisatelite) : chỉ
có tại một vị trí trên bộ gen Nhiều tiểu vệ tinh đơn vị trí
có giá trị dấu ấn AND.
Các ứng dụng của AND
Minisatellite
1. Xác định đặc trưng của cá thể.
2. Nhận dạng tội phạm và khoa học hình sự.
3. Nghiên cứu tiến hóa.
4. Lập bản đồ genom người.
5. Phát hiện biến dị di truyền để ứng dụng trong
nghiên cứu các bệnh di truyền ở người.
6. Xác định mối quan hệ huyết thống.
Nhận dạng cá thể
- Mỗi người có số lượng trình tự các đoạn lặp
lại ( Variable number of tDNAem
repeats VNTR ) khác nhau và đặc trưng
cho mỗi cá thể.
- Mô hình di truyền có được sau quá trình như
vậy thường được gọi là “Dấu vân tay” DNA:
có tác dụng nhận diện từng người như dấu
vân tay là một dấu chuẩn đang dùng hiện
nay.
Nhận dạng tội phạm trong khoa học
hình sự
- ADN thu được từ các tế bào máu, tóc, da hay
những bằng chứng di truyền khác mà tội phạm
bỏ lại ở hiện trường được đem so sánh với các
mẫu VNTR từ ADN của những người bị tình
nghi, từ đó xác định được người đó phạm tội
hay vô can. Các mô hình VNTR cũng rất hữu ích
trong việc xác định thân phận nạn nhân trong
các trường hợp giết người, hoặc từ ADN bằng
chứng được tìm thấy hoặc từ chính cơ thể nạn
nhân.
- Việc so sánh các băng
điện di VNTR thấy :
- Thủ phạm thực sự là
nghi phạm số 1 vì các
băng điện di VNTR trong
ADN thu được trên hiện
trường trùng khớp với
băng điện di VNTR của
nghi phạm 1.
Xác định mối quan hệ huyết
thống
Thông qua qúa trình thụ tinh, người con bao giờ cũng
nhận 23 NST từ bố thông qua tinh trùng và 23 NST từ
mẹ thông qua trứng. Như vậy hệ gen của người con
bao giờ cũng có một nửa có nguồn gốc từ bố và một
nửa có nguồn gốc từ mẹ.
Các locut dùng để xác định huyết thống là các đoạn
lặp lại ngắn.Các đoạn lặp lại ngắn này có chiều dài
từ 2 đến 6 nucleotit và ở mỗi cá thể có số lần lặp lại
khác nhau, do vậy các locut này có tính đa hình cao
nên rất có giá trị để phân biệt cá thể.
Nghiên cứu một gia đình gồm 1 bố, 1 mẹ, 2 con trai và 2 con gái.
Sau khi tinh sạch ADN VNTR từ mỗi thành viên trong gia đình, cắt
bằng enzym giới hạn và chạy điện di trên gel agarose thu được
kết quả các băng như sau :
1. Từ kết quả cho thấy hai người con D1 và S1 có chứa
các băng VNTR giống với bố hoặc mẹ. Trong khi con
gái D2 chỉ có băng giống mẹ mà không có băng giống
bố. Còn con trai S2 không có băng nào giống cả hai bố
và mẹ.
1. Từ đó có thể khẳng định hai con D1 và S1 là con của
cặp vợ chồng.
1. Con gái D2 là con của người mẹ với 1 người đàn ông
khác.
1. Con trai S2 không có quan hệ huyết thống với bố hay
mẹ
Nghiên cứu tiến hóa
- Việc so sánh số lượng lặp và trình tự
lặp giữa các cá thể cho phép xác định
quan hệ tiến hóa giữa các loài.
Thường trật tự gene của các loài cùng
tổ tiên thì được bảo tồn ở mức độ cao,
chúng chỉ khác nhau về hàm lượng
ADN ở các vùng trình tự lặp lại chứ
không phải ở vùng mã hóa.
ADN Microsatellite
- ADN Microsatellite gồm những khối nhỏ các
đoạn lặp đơn giản , còn gọi là yếu tố lặp trình tự
đơn giản ( Simple sequencing repeats – SSR )
- Khối các đoạn lặp 2 Nu là phổ biến nhất ( 0,5%
genome ) : trong đó lặp cặp CA/GT là phổ biến
và có tính đa hình cao, cặp AT/TA và cặp AG/TC
thì phổ biến còn cặp CG/GC thì hiếm gặp.
- Khối các đoạn lặp 1 Nu : trong đó lặp A và T thì
rất phổ biến còn lặp G và C thì rất hiếm.
Các loại trình tự của ADN Microsatellite
Ta có:
- Mononucleotide SSR (A)11
-------AAAAAAAAAAA---------------------
- Dinucleotide SSR (GT)6
--------------GTGTGTGTGTGT-------------
- Trinucleotide SSR (CTG)4
------------CTGCTGCTGCTG-------------------
- Tetranucleotide SSR (ACTC)4
----------------ACTCACTCACTCACTC----------------------
Loại dinucleotide được tìm thấy nhiều ở động vật có vú chủ
yếu là GT/AC, ở thực vật là AA/TT, AT/TA. Chúng có thể phân
ra 3 loại:
- Hoàn hảo không có sự ngắt quãng trong trình tự phối hợp
- Ngắt quãng bao gồm kết hợp nhiều loại lặp lại
- Ngắt quãng bị chèn bởi một hoặc nhiều base.
Ví dụ:
* ------CACACACACACA-------- (Hoàn hảo)
* ------CACACACAGAGAGA----- (Phối hợp giữa CA và GA)
* -------CACATTCACACATTCATT---- (Ngắt quãng, chèn TT)
