Sequentieanalyse

Sequentieanalyse in de moleculaire biologie houdt in dat de sequentie van nucleotiden in een nucleïnezuur, of aminozuren in een peptide of eiwit worden bepaald. Zodra een monster is verkregen, kunnen DNA-sequenties automatisch door een machine worden geproduceerd en kan het resultaat op een computer worden weergegeven. Het interpreteren van die resultaten is nog steeds een taak voor de mens.nr.

Informatie uit sequentieanalyse wordt gebruikt op vele gebieden van de biologie. Zij geeft informatie over de verwantschap tussen afzonderlijke organismen, of tussen groepen organismen. Het laat zien hoe nauw verwant ze zijn.

DNA basenpaar volgorde

Een DNA-sequentie is de opeenvolging van nucleotiden in een DNA-molecule. Zij wordt geschreven als een opeenvolging van letters die de primaire structuur van een DNA-molecule of -streng voorstellen. Indien functioneel, bevat een dergelijke sequentie informatie voor de volgorde van aminozuren in een eiwitmolecuul. De mogelijke letters zijn A, C, G, en T, die de vier nucleotidebasen van een DNA-streng voorstellen - adenine, cytosine, guanine, thymine. De sequenties worden naast elkaar afgedrukt, zonder tussenruimtes, zoals in de sequentie AAAGTCTGAC.

De studie van RNA en proteïnen is complexer. De algemene structuur van DNA is eenvoudig en voorspelbaar (dubbele helix). De studie van RNA en proteïnen moet een studie van hun 3-dimensionale structuur omvatten, die gevarieerd is en de werking ervan beïnvloedt. Tot op zekere hoogte kan hierbij gebruik worden gemaakt van de computer, maar dit moet in elk geval worden nagegaan.

Informatie over sequenties wordt bijgehouden in databanken. Sinds de ontwikkeling van de snelle productie van gen- en eiwitsequenties in de jaren negentig neemt het tempo waarin nieuwe sequenties aan de databanken worden toegevoegd voortdurend toe.

Score

Er is een volledige genoomanalyse uitgevoerd op meer dan 800 soorten en stammen. Het werk wordt gedaan door een machine, de DNA-sequencer, die lichtsignalen analyseert van fluorochromen die aan de nucleotiden zijn bevestigd. Dit soort werk wordt geleidelijk minder duur.

"Er zijn momenteel [2009] meer dan 90 gewervelde diersoorten waarvan de sequentie van het volledige genoom klaar, in behandeling of in een vergevorderd stadium is.

Ruwe totalen

In december 2012 was de analyse van het volledige genoom voltooid van ongeveer 800 tot 900 levende soorten en stammen van soorten. De aantallen zijn bij benadering en veranderen.

  • Dieren: 111 soorten
  • Planten: 53 soorten
  • Schimmels: 81 soorten
  • Protisten: 50 soorten
  • Archaea: 139 soorten en stammen
  • Bacteriën: ~4/500 soorten en stammen

Menselijke DNA-sequentie

Het menselijk genoom is opgeslagen op 23 chromosomenparen in de celkern en in het kleine mitochondriale DNA. Er is nu veel bekend over de sequenties van het DNA die zich op onze chromosomen bevinden. Wat het DNA eigenlijk doet, is nu gedeeltelijk bekend. De toepassing van deze kennis in de praktijk is nog maar net begonnen.

Het Menselijk Genoomproject (HGP) heeft een referentiesequentie opgeleverd die wereldwijd in de biologie en de geneeskunde wordt gebruikt. Nature publiceerde het verslag van het met overheidsgeld gefinancierde project, en Science publiceerde het artikel van Celera. In deze publicaties werd beschreven hoe de ontwerp-sequentie tot stand was gekomen en werd een analyse van de sequentie gegeven. In 2003 en 2005 werden verbeterde ontwerpen bekendgemaakt, die ≈92% van de sequentie invulden.

Het nieuwste project ENCODE bestudeert de manier waarop de genen worden aangestuurd.

Forensisch werk

Voor forensisch werk, zoals het identificeren van een misdadiger aan de hand van DNA-sporen die op de plaats van een misdrijf zijn achtergebleven, of voor vaderschapszaken, is het niet nodig over genoombrede sequenties te beschikken. Momenteel is sequentiebepaling van het volledige genoom nog zeer duur, maar gelukkig zijn er eenvoudigere en goedkopere methoden beschikbaar.

Het basisidee is te kijken naar bepaalde loci (plaatsen) in het genoom die sterk variëren tussen mensen. Ongeveer 10 tot 15 van deze loci zijn nodig voor een match, en de wettelijke details verschillen van land tot land. Een match tussen een monster en een verdacht individu maakt het uiterst waarschijnlijk dat het individu de bron van het monster was. Dit bewijs zou dan de basis vormen voor de vervolging van een misdrijf. Een soortgelijke analyse zou aantonen dat een man zeer waarschijnlijk de vader van een kind was. Dit is eigenlijk een moderne manier om te doen wat met bloedgroepen werd gedaan voordat DNA-gegevens konden worden geanalyseerd. De methoden zijn voornamelijk ontwikkeld door het werk van Alec Jeffreys.

Het DNA van elke persoon bevat twee allelen van een bepaald gen of "merker": een van de vader en een van de moeder. Merkers zijn genen die zo gekozen zijn dat ze een aantal verschillende allelen hebben die vaak in de populatie voorkomen. De volgende tabel is afkomstig van een commercieel experiment met DNA- vaderschapstests. Hieruit blijkt hoe de verwantschap tussen ouders en kind wordt aangetoond met vijf merkers:

DNA-merker

Moeder

Kind

Vermeende vader

D21S11

28, 30

28, 31

29, 31

D7S820

9, 10

10, 11

11, 12

TH01

14, 15

14, 16

15, 16

D13S317

7, 8

7, 9

8, 9

D19S433

14, 16.2

14, 15

15, 17

Uit de resultaten blijkt dat het DNA van het kind en dat van de vermeende vader overeenkomen voor deze vijf merkers. De volledige testresultaten toonden deze correlatie op 16 merkers tussen het kind en de geteste man. Als een zaak voor de rechtbank wordt getest, zou een forensisch wetenschapper getuigen hoe groot de kans is dat dit resultaat bij toeval wordt verkregen.

DNA-tests in de VS

In alle 50 staten van de Verenigde Staten zijn er wetten over het opstellen van DNA-profielen. Gedetailleerde informatie over de databankwetten in elke staat is te vinden op de website van de National Conference of State Legislatures.

Een chemicus van de U.S. Customs and Border Protection leest een DNA-profiel af om na te gaan waar een product vandaan komt.
Een chemicus van de U.S. Customs and Border Protection leest een DNA-profiel af om na te gaan waar een product vandaan komt.

Oud DNA

Uit sommige bronnen is oud DNA teruggevonden. Het record voor het overleven van DNA dat geschikt is voor sequentieanalyse ligt op 700.000 jaar. Een paardenskelet dat in de permafrost was begraven, heeft botten opgeleverd met wat DNA dat overleefde. De sequentie was slechts voor 70% compleet, maar het was genoeg voor onderzoekers om te zeggen: "Het zou niet lijken op een paard zoals wij dat kennen... maar we zouden verwachten dat het een een-teen paard is". Ter vergelijking hadden de onderzoekers toegang tot DNA-sequenties van moderne paarden, ezels en Przewalski's paard.

Verwante pagina's


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3