2.8
Kopya Numarası Varyasyonlarını ve SNP'leri Karşılaştırma
İnsan genomunun dizilenmesi, genomun çok iyi saklanan birçok sırrını açığa çıkardı. Bilim insanları bir popülasyonda var olan binlerce genom varyasyon…
DNA segmentlerinin eklenmesi veya silinmesi gibi genomik varyasyonlar, bir popülasyonda yaygın olarak gözlenir. Bir popülasyondaki genomik varyasyonlar, DNA'daki tek nükleotid değişiklikleri veya kromozomlardaki yapısal değişiklikler nedeniyle ortaya çıkabilir.
Kopya sayısı varyasyonu veya CNV, 1 kilodan fazla baz çiftinin DNA segmentlerini içeren yapısal varyasyonları tanımlayan bir şemsiye terimdir.
İlgili kromozomal segment bir gen içeriyorsa, CNV'ler bu genin kopya sayısını çoğaltma ve yerleştirme yoluyla artırabilir veya boş genotiple sonuçlanan silme yoluyla azaltabilir
.Bu nedenle, bazı bireyler bir genin iki veya daha fazla kopyasına sahip olabilir veya hiç kopya olmayabilir. Örneğin, Avrupa genetik atalarına sahip bazı insanlar, Rhesus kan grubu geninin (RHD) iki kopyasını taşıyabilirken, bazıları sadece bir kopyaya sahip olabilir ve diğerleri hiç olmayabilir.
CNV, fonksiyonel gen kopyalarının sayısına bağlı olan fenotipleri etkileyebilir. Nişasta bazlı diyetlerin yaygın olduğu Avrupa-Amerika ve Asya bölgelerinde, popülasyon, nişasta metabolizmasında yer alan bir gen olan AMY1 geninin daha yüksek bir kopya sayısını göstermektedir.
CNV'ler ayrıca sedef hastalığı, Parkinson gibi çeşitli hastalıklar ve otizm ve Şizofreni gibi davranış bozuklukları ile bağlantılıdır.
CNV'ler genellikle büyük DNA dizisi varyasyonlarını kapsarken, tek nükleotid polimorfizmleri veya SNP'ler, genom boyunca bulunan rastgele, tek baz ikameleridir.
Bu tür baz ikameleri her 1000 nükleotidde bir kez meydana gelir; ancak, hepsi SNP olarak nitelendirilmez. Genel olarak, yalnızca popülasyonun %1'inden fazlasında bulunan bir nükleotid varyasyonu SNP olarak adlandırılır.
SNP'ler diyabet veya kanser gibi çeşitli hastalıklara neden olabilir. Örneğin, orak hücreli anemisi olan hastalarda, beta-globin geninin belirli bir lokusunda adenin'den timine tek bir baz ikamesi, orak şeklinde kırmızı kan hücrelerine neden olur.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is the difference between copy number variations and single nucleotide polymorphisms?
Copy number variations (CNVs) are structural variations involving DNA segments larger than 1 kilobase pair, affecting gene copy numbers through duplication or deletion. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) are random single base substitutions occurring throughout the genome, found in more than 1% of the population. CNVs impact phenotypes dependent on functional gene copies, while SNPs cause point mutations with varied disease associations.
Q2: How do copy number variations affect gene expression and phenotype?
CNVs alter the number of functional gene copies through duplication, insertion, or deletion, directly affecting phenotypes dependent on gene dosage. For example, populations with starch-based diets show higher AMY1 gene copy numbers for improved starch metabolism. Individuals may carry multiple copies of a gene, one copy, or none, resulting in varied phenotypic outcomes and disease susceptibility.
Q3: What are the five main forms of copy number variations?
The five CNV forms are: deletion (loss of DNA segment reducing gene copies), tandem duplication (adjacent insertion), noncontiguous duplication (distant or different chromosome insertion), multiallelic CNV (multiple duplications creating multiple alleles), and complex rearrangement (duplication with inversion before reinsertion). Each form produces distinct structural changes affecting genomic organization and gene dosage.
Q4: How frequently do single nucleotide polymorphisms occur in the human genome?
Single nucleotide polymorphisms occur approximately once every 1,000 nucleotides throughout the human genome. However, not all base substitutions qualify as SNPs; only variations found in more than 1% of the population are classified as SNPs. Scientists have identified thousands of SNPs, which serve as valuable genetic markers for disease screening and forensic analysis.
Q5: What are the four types of SNPs and their applications in genetic analysis?
Identity-testing SNPs differentiate individuals and eliminate people from familial connections. Lineage informative SNPs help identify missing individuals in family analysis. Ancestry informative SNPs establish a person's ancestry and connect it with phenotypic characteristics. Phenotype informative SNPs determine the probability of inheriting particular traits like skin or eye color, making them essential for evolutionary relationships through genome comparisons.
Q6: What diseases are associated with copy number variations and SNPs?
CNVs are linked with psoriasis, Parkinson's disease, autism, and schizophrenia. SNPs confer susceptibility to diabetes and cancer; for example, a single adenine-to-thymine substitution in the beta-globin gene causes sickle cell anemia, producing sickle-shaped red blood cells. Both variations are crucial for understanding disease mechanisms and genetic predisposition in populations.
Q7: Why are CNVs and SNPs important for genetic screening and kinship analysis?
CNVs and SNPs are immensely valuable as genetic markers for identifying inherited diseases, establishing familial relationships, and conducting forensic analysis. Their prevalence and variability across populations enable researchers to distinguish individuals, trace ancestry, and predict phenotypic traits. Both variations provide essential information for understanding genetic diversity and disease susceptibility within populations.