分子マーカー

分子生物学やその他の分野では、分子マーカーとは、何らかのソースから採取された分子であり、そのソースに関する情報を提供します。たとえば、DNAは、採取された生物に関する情報を提供する分子マーカーです。別の例として、一部のタンパク質は、採取された人のアルツハイマー病の分子マーカーになる可能性があります。 ^{[1]分子マーカーは非生物学的な場合があります。非生物学的マーカーは、}環境研究でよく使用されます。^[2]

遺伝学において、分子マーカー（遺伝子マーカーとも呼ばれる）は、ゲノム内の特定の位置に関連付けられたDNAの断片です。分子マーカーは、分子生物学やバイオテクノロジーにおいて、未知の DNA プール内の特定の DNA 配列を識別するために使用されます。

遺伝子マーカーには多くの種類があり、それぞれに特定の制限と長所があります。遺伝子マーカーには、「第一世代マーカー」、「第二世代マーカー」、「新世代マーカー」の 3 つのカテゴリがあります。^[3]これらの種類のマーカーは、ゲノム内の優性および共優性も特定できます。^[4]マーカーで優性および共優性を特定すると、生物内のヘテロ接合体とホモ接合体を識別するのに役立ちます。共優性マーカーは、複数の対立遺伝子を特定できるため、マッピング技術を使用して特定の形質を追跡できるため、より有益です。これらのマーカーを使用すると、ゲノム内の特定の配列を増幅して比較および分析できます。

分子マーカーは、染色体内の特定可能な場所間の遺伝的連鎖の豊富さを特定し、検証のために繰り返し使用できるため効果的です。マッピング集団内の小さな変化を特定できるため、マッピング種を区別でき、形質とアイデンティティの分離が可能になります。染色体上の特定の場所を特定できるため、物理マップを作成できます。最後に、生物が特定の形質に対していくつの対立遺伝子を持っているかを特定できます (2 対立遺伝子または多対立遺伝子)。^[5]

ゲノムマーカーには前述のように特定の長所と短所があるため、使用前にマーカーに関する考慮と知識が必要です。たとえば、RAPDマーカーは優勢（識別できるバンドを1つだけ識別）であり、再現性のある結果に敏感な場合があります。これは通常、マーカーが生成された条件によるものです。RAPDは、サンプルが生成されたときに2つのサンプルが同じ遺伝子座を共有しているという仮定の下でも使用されます。^[4]マーカーによって必要なDNAの量も異なります。RAPDでは0.02 ugのDNAしか必要ありませんが、RFLPマーカーでは識別可能な結果を​​生成するために10 ugのDNAを抽出する必要がある場合があります。^[6]現在、SNPマーカーはいくつかの作物の育種プログラムで潜在的なツールであることが判明しています。^[7]

分子マッピングは、ゲノム内の特定のマーカーの位置を特定するのに役立ちます。遺伝物質の分析のために作成できるマップには 2 種類あります。1 つ目は物理マップで、染色体上の位置とどの染色体上にいるかを特定するのに役立ちます。2 つ目は連鎖マップで、特定の遺伝子が染色体上の他の遺伝子とどのようにリンクしているかを特定します。この連鎖マップは、(cM) センチモルガンを測定単位として使用して、他の遺伝子からの距離を特定できます。共優性マーカーは、マッピングでゲノム内の特定の位置を特定するために使用でき、表現型の違いを表すことができます。^[8]マーカーの連鎖は、ゲノム内の特定の多型を特定するのに役立ちます。これらの多型は、ヌクレオチドの置換または配列の再配置を示す可能性のあるゲノム内のわずかな変化を示します。^[9]マップを作成するときは、2 つの種間のいくつかの多型の相違を特定するだけでなく、2 つの種間の類似した配列を特定することも有益です。

分子マーカーを使用して特定の作物の遺伝学を研究する場合、マーカーには制限があることを覚えておく必要があります。まず、研究対象の生物内の遺伝的変異がどのようなものかを評価する必要があります。候補遺伝子の近くまたは候補遺伝子内の特定のゲノム配列がどの程度識別可能かを分析します。遺伝子間の距離や種間の差異を決定するためのマップを作成できます。^[10]

遺伝子マーカーは、大量生産できる新しい特性の開発に役立ちます。これらの新しい特性は、分子マーカーとマップを使用して識別できます。色などの特定の特性は、わずか数個の遺伝子によって制御される場合があります。色などの質的特性 (2 個未満の遺伝子が必要) は、MAS (マーカー支援選択) を使用して識別できます。目的のマーカーが見つかると、それを異なる子孫世代内で追跡できます。識別可能なマーカーは、特定の特性を子孫に伝えることを期待して、異なる属または種の間で交配を行うときに、特定の特性を追跡するのに役立ちます。

植物内の特定の形質を識別するために分子マーカーを使用する一例は、小麦の赤かび病です。赤かび病は穀類作物に壊滅的な病気をもたらす可能性がありますが、特定の品種や子孫がこの病気に耐性を持つ場合があります。この耐性は、MAS (マーカー支援選択) および QTL (量的形質遺伝子座) を使用して追跡できる特定の遺伝子によって推測されます。^[11] QTL は、表現型または形質内の特定の変異を識別し、通常は GOI (関心遺伝子) がどこにあるかを特定します。交配が行われると、子孫のサンプルを採取して評価し、どの子孫が形質を継承し、どの子孫が継承しなかったかを判断します。このタイプの選択は、作物に使用する必要がある除草剤、殺菌剤、殺虫剤の量を減らすため、育種家や農家にとってますます有益になっています。^[11] GOI を挿入する別の方法は、機械的または細菌による伝達です。これはより困難ですが、時間と費用を節約できます。

1. 種内の遺伝的差異と特性の変動性を評価する。
2. 遺伝子型の識別とフィンガープリンティング。
3. 種と子孫の間の遺伝的距離を推定します。
4. QTL の位置を特定します。
5. 有用な候補遺伝子からのDNA配列の同定。^[11]

1. 種の識別。
2. 自然集団における遺伝的変異と集団構造の研究。
3. 野生個体群と養殖個体群の比較。
4. 自然集団における人口学的ボトルネックの評価。
5. マーカー補助繁殖。

生化学マーカーは、一般的にタンパク質マーカーです。これらは、タンパク質分子内のアミノ酸配列の変化に基づいています。最も重要なタンパク質マーカーは、アロ酵素です。アロ酵素は、同じ遺伝子座の異なる対立遺伝子によってコード化される酵素の変異体であり、このアロ酵素は種によって異なります。したがって、変異を検出するためにアロ酵素が使用されます。これらのマーカーはタイプ I マーカーです。

利点:

• 共優性マーカー。
• 値段が安い。

デメリット:

• 事前の情報が必要です。
• ポリモーフィズムの力が低い。

用途:

• 連鎖マッピング。
• 人口調査。

• バイオマーカー
• 特定の生物の遺伝的安定性を知るのに非常に役立ちます。バイオシグネチャー

• 分子マーカーとジェノタイピングのチュートリアル