Генотипическая идентификация. Принцип молекулярного генотипирования. Уникальная ДНК

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Впервые ДНК-типирование в судебно-медицинских целях было использовано в 1985 году профессором Лестерского университета Великобритании А. Джефрисом. В начале 90-х годов прошлого столетия для исследования вариабельных фрагментов ДНК впервые была применена полимеразная цепная реакция (ПЦР), разработанная американским ученым К. Мюллисом. Чрезвычайно высокая достоверность и универсальность метода дала импульс к его широкому применению не только в судебно-медицинских целях, но и в других отраслях медицинской науки.

Принцип молекулярного генотипирования основан на следующих представлениях о структуре и функциях ядерной ДНК. Дезоксирибонуклеиновая кислота является уникальным носителем генетической информации. По своей химической природе – это биополимер, состоящий из множества связанных между собой структурных единиц – нуклеотидов. Каждый отдельно взятый нуклеотид образован остатком дезоксирибозы и каким-либо азотистым основанием (аденином, гуанином, цитозином или тимином). В цепи нуклеотидов генетическая информация определяется последовательностью азотистых оснований. Полимерная молекула ДНК полярна, т.е. концы цепи заканчиваются свободными 5'-ОН и 3'-ОН группами. Традиционно последовательность оснований в цепи ДНК указывается от 5'- к 3'-концу. В целом молекула ДНК имеет форму двойной спирали, состоящей из двух противоположно направленных по 3'- и 5'-концам нуклеотидных цепей, фиксированных друг к другу водородными связями.

В структуре ядра основная часть ДНК находится в непосредственной связи с основными белками – гистонами. Фрагмент ДНК, связанный с несколькими гистонами, называется нуклеосомой. Совокупность нуклеосом формирует хроматиновые нити или хромосомы.

Генетическая информация, заложенная в структуре ДНК, реализуется во время синтеза белков. Фрагмент ДНК, состоящий из трех нуклеотидов и содержащий информацию о структуре одной аминокислоты, входящей в состав синтезируемого полипептида, именуется кодоном. Участок ДНК, кодирующий структуру целого полипептида, называется геном.

В структуре ядерной ДНК человека определяются участки с хаотичной последовательностью нуклеотидов, а также фрагменты, содержащие несколько повторяющихся последовательностей (тандемных повторов). При этом каждый такой фрагмент имеет присущую только ему последовательность нуклеотидов.

В целом, структура ДНК содержит 3 класса последовательностей:

1. Сателлитная ДНК.

2. Умеренные повторы.

3. Уникальная ДНК.

Сателлитная ДНК, не кодирующая информацию о структуре белков, образована многократно повторяющимися (сотни тысяч раз) нуклеотидными последовательностями, которые сгруппированы в однородные фрагменты.

Полиморфизм (разнообразие) сателлитной ДНК в геномах различных индивидуумов обусловлен либо неодинаковой длиной тандемных повторов, либо различной их локализацией на протяжении молекулы ДНК.

Фрагменты ДНК, содержащие умеренное количество тандемных повторов (десятки тысяч), также отличаются по длине, локализации и нуклеотидной последовательности.

Уникальная ДНК представлена неповторяющимися, единичными нуклеотидными последовательностями, на ее долю приходится около 70% ДНК генома и она кодирует большую часть синтезируемых в клетке белков. Полиморфизм уникальной ДНК определяется строго индивидуальной первичной последовательностью нуклеотидов в геномах сравниваемых индивидов.

Полное совпадение генотипов может наблюдаться только у однояйцевых близнецов, однако даже в этом случае, вследствие точечных мутаций в период раннего эмбриогенеза, возможны различия в структуре единичных нуклеотидов.

Таким образом, суммируя вышеизложенное, следует отметить, что, в общем и целом структура ДНК каждого отдельно взятого человека в достаточной степени уникальна. Именно это определяет фенотипическое разнообразие человеческих популяций. Каждый человек характеризуется строго индивидуальным, присущим только ему, набором фенотипических признаков. Такой фенотипический полиморфизм является своеобразным отображением генетического многообразия наследственной информации.

Таким образом, генотипический метод идентификации основан на выявлении