Cząsteczki markerowe, znane również jako markery molekularne lub markery genetyczne, służą do oznaczenia pozycji konkretnego badanego genu lub zwrócenia uwagi na dziedziczenie cechy. Okazały się niezbędnym narzędziem dla genetyków i znalazły podstawowe zastosowania w inżynierii genetycznej, testach na ojcostwo i identyfikacji śmiertelnych chorób.
Definicja cząsteczki markerowej
Markery molekularne to fragmenty DNA związane z określonym regionem genomu. Cząsteczki markerowe mogą mieć postać krótkich sekwencji DNA, takich jak sekwencja otaczająca polimorfizm pojedynczego nukleotydu, w której zachodzi zmiana jednej pary zasad. Mogą również przybierać formę dłuższych sekwencji DNA, takich jak mikrosatelity, które mają od 10 do 60 par zasad.
Klasy markerów molekularnych
Polimorfizmy długości fragmentów restrykcyjnych to cząsteczki markerowe, które są wykorzystywane do śledzenia określonej sekwencji DNA, gdy przechodzi ona między komórkami. Jest to jeden z najczęstszych typów markerów molekularnych i opiera się na hybrydyzacji sklonowanego DNA do fragmentów DNA. Są one specyficzne dla pojedynczego klonu lub kombinacji enzymów restrykcyjnych. Losowo amplifikowane molekularne markery polimorficznego DNA są ogólnie stosowane w hodowli roślin i opierają się na klonowaniu genów reakcji łańcuchowej polimeru losowych lokalizacji w genomie rośliny. Do znakowania białek stosuje się izoenzymowe markery molekularne. Zostały zaprojektowane w celu identyfikacji enzymów, które różnią się sekwencją aminokwasową, ale katalizują tę samą reakcję aminokwasową.
Zastosowania cząsteczek markerowych
Genetycy wykorzystują markery molekularne do badania związku między chorobami dziedzicznymi a ich przyczynami. Mogą wskazywać lokalizację konkretnej mutacji genu, która może skutkować uszkodzeniem białka i zostały wykorzystane do identyfikacji takich chorób, jak anemia sierpowata i choroba Huntingtona. Markery molekularne mogą mieć również zastosowanie w rolnictwie, np. w hodowli wspomaganej markerami, testy na ojcostwo oraz w identyfikacji odmian roślin, poprzez określenie tożsamości rośliny, czystości i stabilność.
Inżynieria genetyczna
Markery molekularne są wykorzystywane w inżynierii genetycznej do oznaczania miejsca, w którym wadliwe, zmutowane białka zostały zastąpione prawidłowo funkcjonującymi. Odbywa się to poprzez zastąpienie uszkodzonej sekwencji DNA identyczną, ale prawidłowo funkcjonującą sekwencją przeszczepioną z innego miejsca. Mniej niż 1% komórek na ogół przyjmuje wektor, więc marker molekularny jest niezbędny do odróżnienia transformowanych komórek.