Literatura

n  Microsatellites: Evolution and Applications. Goldstein & Schlötterer (eds.) 1999



n  single locus markers

Mikrosatelity

n  VNTR („variable number of tandem repetitions“), SSR („simple sequence repeats“)

n  jednotlivé alely se liší délkou



Mikrosatelity

n  1-6 bp motiv

n  početné po celém genomu

n  vysoká úroveň polymorfismu (běžně 15 alel v populaci)

n  Mendelovská dědičnost (autosomy) - kodominance

n  ideální pro studium populační struktury a příbuzenských vztahů

Mikrosatelity - postup analýzy



n  Izolace DNA



n  PCR



n  Detekce
→ sekvenátor, fragmentační analýza



Gradient teplot pro nasednutí primerů



Kapilární eletroforéza ~ Fragmentační analýza

Mikrosatelity - omezení

n   nalezení lokusů (navržení primerů) je pracné a nákladné u volně žijících druhů (genomová
knihovna, klonování, screening, sekvencování)

Restriction, enrichement, cloning, and sequencing

Mikrosatelity - omezení

Velikost alel a evoluce mikrosatelitů

n   identita alel (stejné x různé) vs. rozdíl délek alel (tj. počet opakování)?



n   Indikují podobně dlouhé alely na jednom lokusu bližšího společného předka než alely rozdílných
délek?



















n   → k zodpovězení je nutno znát něco o evoluci mikrosatelitů
(tedy jak vznikají nové alely)

Teoretické mutační modely
Dva extrémy

n  IAM – infinitive allele model
(Při mutaci ztráta nebo získání libovolného počtu opakování. Vzniká nová alela, která doposud v
populaci nebyla)









n  SMM – stepwise mutation model
(Mutace způsobeny pouze ztrátou nebo získáním jediného opakování motivu. Mutací může vzniknout
alela, která je již v populaci přítomna)

Další modely

n TPM – two phase model
(ztráta nebo zisk X opakování, při X=1 získáme SMM)



n K-allele model
(V populaci je přesně K myslitelných alel. Alela s konstantní pravděpodobností mutuje ke stavu
jedné z K-1 dalších alel.)



n  A další…



Indels

n  inzerce nebo delece 1bp či delších úseků – použití pouze pro modely vyžadující „identity“

Proč je tolik alel?
(microsatellite instability)





n   Nerovnoměrný (Unequal) crossing-over
(díky špatnému alignmentu)





n   Sklouznutí polymerázy při replikaci
Slip-strand mispairing
(při replikaci nejprve polymeráza sklouzne a vyrobí odlišný počet opakujícího se motivu
mikrosatelitu, při alignmentu je pak část opakování vykloněna mimo dvoušroubovici, flanking regions
tedy párují)

Opravné mechanismy

n  1. Proofreading
(Kontroluje se párování bazí těsně za replikační vidlicí, kličky vytvořené při SSM nejsou ve větší
vzdálenosti rozpoznány)



n   Zřejmě má jen malý vliv



n   Má šanci ovlivnit jen mikrosatelity s krátkým motivem (1-2 bp)
a s malým počtem opakování







n  2. Mismatch repear

n   Větší efekt



n   Klíčová role při udržování stability mikrosatelitů



n   Opět záleží na délce motivu
(delší změny jsou hůř rozpoznány)





Brownův pohyb

n   Simulace náhodné evoluce mikrosatelitů



n   Pohyb opilého námořníka Browna po molu



n   1 krok vpřed



n   1 krok náhodně vlevo nebo vpravo



n   Výchylky od rovného směru se postupně zvětšují



n   Dlouhé molo→pravděpodobný pád do moře

Výsledek 5ti pokusů opilého Browna dojít od hospody k majáku.

Aplikace na evoluci mikrosatelitů

n  Krok vlevo – ztráta jedné repeat unit
Krok vpravo – nabytí jedné repeat unit

n  Náhoda → Random walking (Brownův pohyb)
Náhodné přidávání a odebírání jednotek opakování



n  → vede k neúměrnému prodloužení či zkrácení



n  Proti tomu svědčí častý výskyt stejných mikrosatelitových lokusů u příbuzných druhů



n  → proces prodlužování a zkracování
asi není zcela náhodný

Bias (skutečná data)

n  Kratší mikrosatelity (s malým počtem opakování motivu) mají zřejmě tendenci se spíše prodlužovat
(slabě převládají adice nad delecemi)



n  Delší mikrosatelity se spíše zkracují (náchylnější k velkým delecím)



n  Delší mikrosatelity rychleji mutují
(díky více opakováním je vyšší pravděpodobnost pro SSM – mají více alel)

Závěr

n  Mechanismy evoluce mikrosatelitů stále nepříliš objasněny



n  Stepwise mutation model SMM
platí jen omezeně



n  = nevýhoda v populační genetice

n  = tolik nevadí při identifikaci jedinců a analýzy příbuznosti (paternity)