סַמָּן גנטי (Genetic marker) הוא גן או מקטע DNA שמיקומו על גבי הכרומוזום ידוע, ויכול לשמש לזיהוי פרטים או מינים שונים. ניתן להגדיר סמן גנטי כווריאציה (שיכולה להיווצר ממוטציה או שינוי בלוקוסים של הגנום) שניתן להבחין בה. סמן גנטי יכול להיות רצף DNA קצר, כמו מקטע שבמרכזו שינוי בזוג-בסיסים אחד (SNP), או רצף ארוך, כמו מיקרוסטלייט. סמן גנטי הוא סוג של סמן מולקולרי (Molecular marker).

אפרוחים מעל תמונה של מפה גנטית של תרנגולת. לתרנגולת גנום של 39 זוגות כרומוזומים.

סמנים גנטיים משמשים לחקר מחלות תורשתיות, לעריכת מחקרים גניאולוגיים, ולחקר ההיסטוריה של האבולוציה. כמו כן, בביולוגיה מולקולרית ובביוטכנולוגיה, סמנים גנטיים משמשים לזיהוי רצפי DNA מסוימים בתוך מאגר של מקטעי DNA לא ידועים.

במשך שנים רבות, מיפוי גנים היה מוגבל לזיהוי אורגניזמים באמצעות סמנים פנוטיפיים מסורתיים. המחקר התבצע בעיקר בעזרת מאפיינים קלים לזיהוי, כגון סוגי דם או צורות שונות של זרעי צמחים. בגלל המספר המוגבל של מאפיינים מסוג זה בחלק מהאורגניזמים, אפשרויות המיפוי הגנטי היו מוגבלות.

סוגי סמנים גנטיים

עריכה

ישנם סוגים רבים של סמנים גנטיים, ולכל סוג יש יתרונות וחסרונות משלו. בעזרת סמנים גנטיים ניתן לזהות דומיננטיות וקו-דומיננטיות ביצור. לדוגמה, בעזרת סמנים ניתן להבחין אם היצור הוא הומוזיגוט או הטרוזיגוט. סמנים קו-דומיננטיים יעילים מכיוון שהם חושפים יותר מגן אחד, ולכן מאפשר מעקב אחרי תכונה מסוימת באמצעות שיטות המיפוי. הסמנים מאפשרים הגברה של מקטע קצר מתוך הגנום המשמש להשוואה ולאנליזה. באמצעות הסמנים ניתן להבחין בשינויים מזעריים בין פרטים באוכלוסייה. באמצעות סמנים אלו יצרו ויוצרים מפות גנטיות. ניתן גם לזהות באמצעות הסמנים כמה אללים תורמים לתכונה מסוימת.

סוגי סמנים קיצור השם שם בעברית
Restriction Fragment Length Polymorphism RFLP פולימורפיזם של אורך קטעים
Random Amplified Polymorphic DNA RAPD הגברה אקראית של דנ"א פולימורפי
Amplified Fragment Length Polymorphism AFLP הגברה של אורכי קטעים פולימורפיים
Variable Number Tandem Repeat VNTR מספר שונה של חזרות חוזרות ונשנות
Oligonucleotide Polymorphism OP פולימורפיזם של אוליגונוקליאוטידים
Single Nucleotide Polymorphism SNP רב צורניות של נוקלאוטיד בודד
Allele Specific Associated Primers ASAP תחלים המזוהים עם אלל מסוים
Inverse Sequence-tagged Repeats ISTR
Inter-retrotransposon Amplified Polymorphism IRAP פולימורפיזם באזורים של רטרוטרנספוזונים

יש להשתמש בשיקול דעת בבחירת סמן גנטי ואת התאמתו למחקר. לדוגמה, יש סמנים שדורשים כמות של 0.02 גרם דנ"א (RAPD), וסמנים אחרים הדורשים פי 500 יותר (RFLP) כדי לקבל תוצאות אמינות.

שימושים

עריכה

ניתן להשתמש בסמנים גנטיים על מנת לחקור את הקשר בין מחלות תורשתיות והבסיס הגנטי שלהן. ידוע כי מקטעים סמוכים בדנ"א נוטים לעבור בתורשה דומה, לפיכך ניתן לבחון תורשה של גן מסוים אם הוא נמצא סמוך לסמן על אף שמיקומו המדויק לא ידוע. כך יוצרים מפות תאחיזה, אשר מודדות את המרחק בין מקטעים גנטיים במרחקי סנטימורגן.

סמנים גנטיים משמשים במחקרים גניאולוגיים כדי לחקור את המרחק הגנטי בין פרטים או בין אוכלוסיות. סמנים שמקורם באחד ההורים (כגון דנ"א מיטוכונדרי שמקורו באם או כרומוזום Y שמקורו באב) משמשים לחקר האבות המייסדים של אוכלוסיות.

ישנו שימוש נרחב בסמנים גנטיים בתחום מדעי הצמח. סמנים אלו משמשים להשבחת זני צמחים. ניתן לשמש בסמנים הגנטיים כדי לעקוב אחרי העברת תכונות המזוהות עם הסמנים בין צאצאי ההכלאה. באמצעות הכלאות ניתן לזהות מיקומים גנומיים של תכונות שונות ובכך להשביח זנים קיימים, כגון עמידות לפטרייה מסוימת. לדוגמה, פטריית הפוזריום אשר תוקפת חיטה יכולה להוביל לתוצאות הרסניות. ישנם זנים עמידים לפטרייה. העמידות מושגת על ידי גן מסוים, שניתן לעקוב אחריו באמצעות סמן גנטי. כך ניתן להכליא בין צמח עמיד לפטרייה לבין צמח לא עמיד, ולברור מבין הצאצאים רק את אלו העמידים, ואותם לזרוע בשדה. כך חקלאים יכולים להתמודד עם הפטרייה בדרך טבעית ולהפחית את השימוש בחומרי הדברה.

ראו גם

עריכה

קישורים חיצוניים

עריכה
  מדיה וקבצים בנושא סמן גנטי בוויקישיתוף