ГБОУ ВПО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Mосква) 

 

 

Бурное развитие в течение последних  десятилетий молекулярной биологии сопровождалось изобретением и совершенствованием методик  изучения  ДНК. Одним из наиболее значимых направлений в данной области  является изучение и использование на практике свойств микросателлитной ДНК. Сателлитными ДНК (сатДНК) называют  структурно и функционально обособленные участки геномов, состоящие из высокоповторяющихся последовательностей. Название сателлитные ДНК дано им от англ. satellite – спутник, поскольку при центрифугировании суммарной ДНК эукариот в градиенте плотности хлорида цезия (Cscl) эти высокоповторяющиеся последовательности изменяют плавучую плотность ДНК настолько, что образуют рядом с основным пиком оптической плотности образца ДНК отдельные пики-спутники. Для сателлитной ДНК характерна гомогенная структура, расположение в виде кластеров, пурин-пиримидиновая ассиметрия  и другие отличия. У эукариот сателлитная ДНК составляет 5-50%  генома. Локализуется она преимущественно в гетерохроматиновых участках хромосом,  в области центромер.

Минисателлитные участки ДНК имеют размер повторяющихся мономерных звеньев 6 - 100 пар нуклеотидов, чаще 2 – 6 пар. Они встречаются в количествах от нескольких сотен до нескольких тысяч на геном. Локализация различна, некоторые рассеяны по геному, часть концентрируется в прителомерных областях хромосом. Мономерные звенья микросателлитной ДНК собраны в кластеры по 20-100 н.п., а при некоторых наследственных болезнях  до 1000 н.п. Локусы микросателлитной ДНК обладает чрезвычайной вариабельностью, до 1000 раз большей чем другие участки ДНК. 

Важнейшее значение данного вида ДНК для науки состоит в том что  пробы микросателлитной ДНК с успехом применяют как зонды для связывания (гибридизации) с гомологичными локусами при расшифровке составов других ДНК. Получаемые при этом результаты называют ДНК- фингерпринтами (от англ. fingerprint –  отпечаток пальца). Данный метод блоттинг ( от англ. blot – отпечаток) включает: разрезание пробы ДНК ферментом-рестриктазой, разделение полученных фрагментов электрофорезом по скорости движения в специальном геле (скорость зависит от длины фрагментов), а затем делают отпечаток геля на мембранном фильтре. Помеченные зонды микросателлитной ДНК переносят на фильтр и они соединяются (гибризизуются) с гомологичными им по составу рестриктами изучаемой ДНК.

 Данный метод , названной блот-гибридизация ДНК (А. Джеффрис, 1986) позволяет определять полиморфизм локусов генов и сравнивать нуклеотидный состав ДНК организмов одного и разных видов. Поскольку микросателлитная ДНК обладает чрезвычайной гипервариабельностью,  вероятность совпадение гибридизационных полос на отпечатках у двух индивидуумов одного вида составляет не более 10-11.. .

В связи с этим ДНК-фингенпринтинг  перспективен и уже используется для генетической паспортизации населения.

 В качестве зонда при ДНК- фингерпринтинге широко применяют микросателлитную ДНК фага М13, так как установлено что одно её 15-членное звено встречается у многих организмов разных уровней организации – от бактерий до человека. В связи с этим её используют как для  исследования генетического разнообразия, так и родственных связей организмов.

Поскольку микросателлитная ДНК обладает повышенной вариабельностью, она является ценнейшим материалом для изучения биоразнообразия на популяционно- видовом уровне, микро и макроэволюционных процессов. Метод ДНК-фингерпринтинга позволяет изучить генетический состав многих популяций, в том числе и редких исчезающих видов животных, что необходимо для разработки мероприятий по их сохранению.  Поскольку при снижении численности популяций большую роль в размножении играет близкородственное скрещивание, а также дрейф генов, данным методом можно проследить происходящие  в популяции тенденции. В Российской Федерации ДНК-фингерпринтингом изучен генетический состав редких видов: лошади Пржевальского (Equius przevalskii) и сибирского журавля (Grus leucogeranus) в сохранении которого личное участи принимает Президент РФ В.В.Путин.

Более широкое внедрение ДНК фингенпринтинга в медицинскую практику перспективно в плане изучения распространения многих заболеваний.