پلی مورفیسم چیست؟ توضیح کامل- تفاوت با جهش و واریانت

پلی مورفیسم

سوال بسیاری از افراد حتی خیلی از ژنتیک دانان این است که در واقع پلی مورفیسم در ژنتیک چیست؟ تغییرات ژنتیکی فراوان می باشند. آلل های جدید با نرخ تقریبی ۷۰ آلل به ازای هر ژنوم دیپلوئید انسان در هر نسل به وجود می آیند. این تغییرات ژنتیکی، عمدتا از نظر عملکردی بی اثر هستند، با این وجود برخی از آنها ممکن است دارای اثرات جزئی بر روی فنوتیپ باشند و یا گاهی ممکن است چنان پیامد جدی داشته باشند که منجر به سقط جنین به جای تولد نوزاد زنده گردند.

واریانت های موجود در ماده ژنتیکی انسان به همان اندازه ی اثراتشان متنوع می باشند (واریانت یا دگرگونی به معنای هر نوع تغییری در ژنوم نسبت به ژنوم مرجع که ژنوم مورد توافق برای همه انسان ها است می باشد). یکی از چالش های بزرگ در تشخیص های ژنتیک مولکولی، تفسیر صحیح یک واریانت جدید، در توالی DNA بیمار، به ویژه در مورد جهش های نقطه ای است که ممکن است موجب جایگزینی آمینواسید در پروتئین کد شده (کدکننده غیرمترادف )گردند و یا اینکه (ظاهرا) تاثیری در توالی پروتئین نداشته باشند. آیا چنین تغییری یک «جهش» جدی است یا اینکه یک واریانت خاموش می باشد؟ ژنوم انسان پیچیده تر از آن است که بتوان به این سوال پاسخی ساده داد. جهش هایی که در ناحیه پروموتر، جایگاه های پیرایش، در اینترون ها یا در نواحی ترجمه نشده رخ می دهند ممکن است منجر به تغییر بیان ژن یا تغییر اصلاحات پس از ترجمه محصولات ژن شوند (یا نشوند).

هنگام مقایسه یک قطعه انتخاب شده تصادفی از ژنوم، درمی یابیم که توالی DNA دو فرد مختلف (یا ترجیحا دو کروموزوم هومولوگ یک ژنوم دیپلوئید) در هر ۱۰۰۰ باز دارای یک تفاوت می باشند. بنابران توالی با ۳ میلیارد جفت باز باید دارای ۳ میلیون جفت باز متفاوت بین هر دو نفر باشد! وقتی که این مقایسه را به توالی های کد کننده محدود می کنیم، یکی از هر ۲۵۰۰ باز بین دو فرد متفاوت می باشد (به این دلیل که چنین واریانتهایی با احتمال بیشتری ممکن است اثرات عملکردی داشته باشند و تحت گزینش قرار گیرند، حالا این یعنی چی، یعنی اینکه در کل ژنوم واریانت های راحتتر اتفاق می افتن چرا؟! چون خیلی از بخش های ژنوم کد کننده پروتئین ها نیستند پس اگر جهش یا واریانتی تو اونها اتفاق بیافته اصلا مشکلی ایجاد نمی کنه ولی در بخش هایی که کد کننده هستند یعنی پروتئین می سازن اگر تغییرات مضری اتفاق بیافته باعث میشه اون انسانی که اون تغییر توش اتفاق افتاده کم کم یا خیلی سریع از جمعیت حذف بشه پس دست ژنوم برای تحمل واریانت ها یا تغییرات در این بخش ها خیلی کمتر هست پس به صورت کلی در ژنوم هر 1000 نوکلئوتید یه تغییر یا واریانت داریم ولی در بخش هایی که ژن هستن هر 2500 نوکلئوتیدی یه دونه!).

جهش یا پلی مورفیسم؟

جستجوی یک تعریف: جهش یا پلی مورفیسم؟ این دو واژه حتی توسط ژنتیک دانان به طور متناقض مورد استفاده قرار می گیرند. جهش از کلمه لاتین Mutatio به معنای «تغییر» مشتق شده است. جهش می تواند هم به عنوان رخداد یک تغییر در اطلاعات ژنتیکی و هم به عنوان برایند تغییرات، معنا شود.

این واژه در اصل ارتباطی با تاثیر عملکردی یک تغییر ژنتیکی ندارد، گرچه در عمل به صورت عام، اغلب برای واریانت های نادر مسبب بیماری مورد استفاده قرار می گیرد. و به صورت کلی امروزه اگر کلمه جهش را استفاده میکنیم اشاره دارد به تغییر ژنتیکی که باعث یک بیماری خاص شده باشد.

اما تغییرات توالی فاقد اثرات عملکردی، اغلب پلی مورفیسم نامیده می شوند، پس در یک تعریف نه چندان دقیق می توانیم بگوییم اگر یک تغییر ژنتیکی باعث ایجاد بیماری نشود می توان به آن انواع پلی مورفیسم گرفت ولی اگر باعث ایجاد بیماری شود می توان به آن جهش گفت که آن هم انواع متفاوتی دارد.  اما این تعریف نیز، که بر اساس معیار عملکرد می باشد، ممکن است در برخی موارد مشکل زا شود.

از رشته پرطرفدار ژنتیک پزشکی چه میدانید؟

چگونه می توان مطمئن بود که یک واریانتِ خاص در توالی، فاقد اثر عملکردی می باشد؟

در مورد واریانت های شایعی که اهمیت عملکردی دارند اما به ندرت موجب بیماری می شوند یا اینکه هرگز به بیماری منجر نمی شوند یا به عنوان ریسک فاکتوری برای بیماری عمل می کنند، وضعیت چگونه است؟ به عنوان مثال گروه های خونی سیستم ABO به علت جهش به وجود آمده اند، اما کسی از واژه جهش برای حاملین گروه خونی O استفاده نمی کند. و اغلب به آن پلی مورفیسم گفته می شود و واژه جهش برای آن استفاده نمی شود در حالیکه ممکن است این گروه خونی در برخی موارد باعث افزایش استعداد به برخی بیماری ها شود.

اکثر ژنتیک دانان توصیه می کنند که واژه پلی مورفیسم (یا همان پلی مورفیسم dnaاگر در سطح ژنوم آن را بررسی کنیم) بر اساس فراوانی تعریف شود. پلی مورفیسم ها، واریانت های ژنتیکی هستند که آلل نادر آنها در یک جمعیت، با فراوانی حداقل ۱% رخ می دهد، بدون اینکه اهمیت عملکردی یا پاتوژنتیک آنها مد نظر باشد. اشکالی ندارد اگر کسی در محاورات از کلمه جهش برای تغییرات نادر DNA که موجب بیماری می شوند استفاده کند اما باید ابهامات چنین تعریفی را نیز در نظر بگیرد. در صورت شک داشتن می توان از اصطلاح واریانت برای تمام انحرافاتی که از توالی نوع وحشی(“توالی نرمال” استاندارد) وجود دارد، استفاده کرد.

اگر در این نوشته جواب سوال خود را نیافتید و سوالات باقیمانده دارید در زیر همین پست در بخش دیدگاه ها سوالات خود را بپرسید تا به شما پاسخ داده شود.

انواع پلی مورفیسم های توالی DNA

میزان بالایی از پلی مورفیسم در توالی ژنوم انسان وجود دارد. دو نوع اصلی شامل پلی مورفیسم های تک نوکلئوتیدی-SNPs و پلی مورفیسم های طولی تکرارهای پشت سرهم بسیار متنوعDNA (hypervariable tandem repeat DNA length polymorphisms)، در آنالیزهای ژنتیکی به میزان زیادی به کارگیری می شوند.

پلی مورفیسم های ژنوم

SNP یا Single Nucleotide Polymorphism:

یک نوکلئوتید از هر 1000 نوکلئوتید از ژنوم انسان تنوع داد که به این ها Single nucleotide polymorphism گفته می شود.

این ها اغلب دو آللی هستند.

در بخش های کد کننده و غیر کد کننده ژنوم حضور دارند.

برخی از این ها باعث به وجود امدن یا از بین رفتن جایگاه های برش توسط آنزیم های محدود کننده می شوند به همین دلیل قبلا این ها توسط روش ساترن بلات بررسی می شدند، همچنین توسط روش RFLP نیز قابل بررسی می باشند. امروزه توسط ریز آرایه ها بررسی می شوند.

VNTRها(Variable number of tandem repeats):

این ها عبارتند از تکرارهای پشت سرهم توالی های 10 تا 100 بازی که در ژنوم وجود داند.

این ها به صورت هم بارز به ارث می رسند.

این ها توسط ساترن بلات شناسایی می شوند.

مینی ساتالایت ها:

مهمترین نوع VNTRها  می باشند، این ها شامل یک توالی مرکزی بین 10 تا 15 جفت باز می باشند که توسط یک پروب مخصووص به آن ها قابل شناسایی می باشند.

الگوی مینی ساتالایت های هر شخص کاملا منحصر به فرد می باشد مگر در دوقلوهای همسان. این توالی برای انگشت نگاری DNA به کار گرفته می شوند.

میکروساتالایت ها:

در ژنوم انسان بین 50 تا 100 هزار توالی شامل تعداد متفاوتی از تکرار های CA:GT وجود دارد که در سرتاسر ژنوم پراکنده شده اند و این ها در بین افراد متفاوت تعداد بسیار متغییری دارند. یکی از مزایای این توالی ها این است که به واسطه اندازه کوچکترشان می توان آنها را با به کارگیری از PCR بررسی کرد و توسط روش های فلورسانس به شناسایی آنها پرداخت به همین دلیل تا حد زیادی جایگزین مینی ساتلایت ها در بررسی های رابطه پدر-فرزندی، بررسی دوقلوهای تک تخمکی و همچنین بررسی صحنه های جرم شده است.