بررسی پلی مورفیسم و جهش ژنی به روش RFLP

جهش ژنتیکی تغییر در توالی DNA یک ژن برای تولید چیزی متفاوت است. این یک تغییر دائمی در توالی DNA آن ژن ایجاد می کند. تغییرات ژنتیکی برای تکامل انسان مهم است، که فرآیند تغییر در طول نسل ها است.

جهش های ژنی تغییراتی در بازهای تک DNA یا حذف ها و بازآرایی های کوچک درون ژنی هستند. طبقه‌بندی جهش‌های ژنی اغلب به جای جهش‌های نقطه‌ای استفاده می‌شود، اگرچه، از نظر ژنتیکی، ممکن است رویدادهای مختلفی را شامل شوند. جهش‌های نقطه‌ای به تغییرات پایه منفرد، یا درج یا حذف یک یا چند باز اشاره دارند، در حالی که جهش‌های ژنی به تغییر پایه یا اضافه‌ها، حذف‌ها یا بازآرایی‌های درون ژنی اشاره دارد که عملکرد طبیعی ژن را مختل می‌کند. اینها همه به عنوان اثرات ارثی در نظر گرفته می شوند زیرا معمولاً برای سلول های در معرض کشنده نیستند و معمولاً در سلول های تولید پس از درمان اندازه گیری می شوند. سلول های تیمار شده باید چرخه های تولید مثلی بعدی را پشت سر بگذارند تا جهش ها بیان و نمره گذاری شوند.

اگرچه ژنوم هاپلوئید انسان از 3 میلیارد نوکلئوتید تشکیل شده است، تغییرات حتی در یک جفت باز می تواند منجر به اختلالات فیزیولوژیکی چشمگیر شود. به عنوان مثال، کم خونی داسی شکل یک بیماری است که در اثر کوچکترین تغییرات ژنتیکی ایجاد می شود. در اینجا، تغییر یک نوکلئوتید واحد در ژن زنجیره بتا پروتئین هموگلوبین (پروتئین حامل اکسیژن که خون را قرمز می‌کند) تنها چیزی است که برای تبدیل یک ژن هموگلوبین طبیعی به ژن هموگلوبین سلول داسی شکل لازم است. این تغییر تک نوکلئوتیدی تنها یک اسید آمینه را در زنجیره پروتئین تغییر می دهد، اما نتایج ویرانگر هستند.

بتا هموگلوبین (بتا گلوبین) یک زنجیره منفرد از 147 اسید آمینه است. همانطور که قبلا ذکر شد، در کم خونی داسی شکل، ژن بتا گلوبین جهش یافته است. پروتئین حاصل هنوز از 147 اسید آمینه تشکیل شده است، اما به دلیل جهش تک پایه، ششمین اسید آمینه در زنجیره به جای اسید گلوتامیک، والین است.

پلی مورفیسم، در ارتباط با ژنومیک، به وجود دو یا چند شکل مختلف از یک توالی DNA خاص که می تواند در افراد یا جمعیت های مختلف رخ دهد، اشاره دارد. رایج ترین نوع پلی مورفیسم شامل تغییرات در یک نوکلئوتید منفرد است (که به آن پلی مورفیسم تک نوکلئوتیدی یا SNP نیز گفته می شود). سایر پلی‌مورفیسم‌ها می‌توانند بسیار بزرگ‌تر باشند و شامل بخش‌های طولانی‌تری از DNA باشند. پلی مورفیسم یک تغییر توالی DNA است که در جمعیت رایج است.

پلی‌مورفیسم طول قطعه محدود (به اختصار RFLP) به تفاوت‌ها (یا تغییرات) بین افراد در توالی‌های DNA آنها در مکان‌هایی که توسط آنزیم‌های محدود کننده شناسایی می‌شوند اشاره دارد. چنین تغییراتی منجر به تولید قطعات DNA با اندازه (یا طول) متفاوت با هضم DNA با یک آنزیم محدود می شود. از RFLP ها می توان به عنوان نشانگرهای ژنتیکی استفاده کرد که اغلب برای دنبال کردن وراثت DNA از طریق خانواده ها استفاده می شود.
RFLP ها برای استفاده به عنوان نشانگر برای دنبال کردن DNA ژنومی، چه از انسان و چه از حیوانات دیگر، بسیار مفید بوده اند. با این حال چیست؟ اساساً، اگر دنباله ای از DNA را دنبال کنید، مکان های خاص، یک سری از چهار تا هشت اسید نوکلئیک، منجر به یک مکان محدود می شود که در آن یک آنزیم از باکتری می تواند واقعاً آن DNA را متصل کرده و شکاف دهد. پس چرا مفید است؟ خوب، ما می توانیم از این واقعیت استفاده کنیم و در واقع به دنبال تفاوت بین افراد باشیم که آیا آن سایت آنزیم محدود کننده را دارند یا نه. بنابراین یک تفاوت پایه واحد بین دو نفر می تواند منجر به وجود یا عدم وجود آن سایت محدودیت شود. بنابراین، اگر آن قطعه DNA اطراف آن محل را از دو نفر جدا کنید، از یکی از آنها توسط آنزیم بریده می شود و دیگری قطع نمی شود. و این منجر به چندشکلی یا تفاوت بین آن دو نفر می شود. ما معمولاً اینها را می بینیم، یا با جداسازی DNA، برش آن با آنزیم محدودکننده باکتریایی، و اجرای آن روی ژل با استفاده از الکتروفورز، آنها را تحت نظر می گیریم. در یک فرد، بدون سایت آنزیم، یک باند خواهید دید، و فردی که محل آنزیم را دارد، دو باند را خواهید دید که نشان دهنده دو محصول بریده شده است. بنابراین این تفاوت‌ها در توالی‌های اسید نوکلئیک و محل‌های اتصال آنزیم محدودکننده فقط به این معنی است که تفاوتی در توالی بین این دو نفر وجود دارد. این تفاوت توالی لزوماً به این معنی نیست که بیماری مرتبط با آن وجود دارد. این یک پلی مورفیسم است که می توانیم از آن برای دنبال کردن وراثت DNA استفاده کنیم.

بیشتر نشانگرهای RFLP هم غالب هستند (هر دو آلل در نمونه هتروزیگوت شناسایی خواهند شد) و بسیار اختصاصی برای لوکوس هستند.یک پروب RFLP یک توالی DNA نشاندار شده است که پس از جداسازی آنها توسط ژل الکتروفورز با یک یا چند قطعه از نمونه DNA هضم شده هیبرید می شود، بنابراین یک الگوی بلات منحصر به فرد را برای یک ژنوتیپ خاص در یک مکان خاص نشان می دهد. کلون های DNA یا cDNA ژنومی کوتاه، تک یا کم کپی معمولاً به عنوان پروب RFLP استفاده می شود.

پروب های RFLP اغلب در نقشه برداری ژنوم و در تجزیه و تحلیل تغییرات (ژنوتیپ، پزشکی قانونی، تست های پدری، تشخیص بیماری های ارثی، و غیره) استفاده می شود.

منابع:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/probe/docs/techrflp/
https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/gene-mutation
https://www.nature.com/scitable/topicpage/genetic-mutation-441/
https://www.genome.gov/genetics-glossary/Polymorphism
https://www.genome.gov/genetics-glossary/Restriction-Fragment-Length-Polymorphism#:~:text=Restriction%20fragment%20length%20polymorphism%20(abbreviated,DNA%20with%20a%20restriction%20enzyme.