Полиморфизм высокоповторяющихся последовательностей ДНК

Участки высокоповторяющейся ДНК организованы в геноме в виде тандема многократно повторяющихся коротких последовательностей, т. е. тандемных повторов, которые могут быть идентичны либо близки по строению. Участки тандемных повторов обладают высоким уровнем полиморфизма, основой которого является непостоянство числа повторяющихся единиц, что обусловливает различия в длине аллелей одного локуса. Такой вид полиморфизма называют полиморфизмом длины.

Большинство этих локусов обладает высоким полиморфизмом (например, у локуса D1S80 встречается более 20 аллелей) и соответственно высокими индивидуализирующими свойствами. Однако в случае исследования ДНК, подвергшейся деградации (разрушению), что очень часто встречается в экспертной практике, им свойственны два существенных недостатка.

Во-первых, в связи с высокой вероятностью деградации аллелей, связанной с их относительно большой величиной, может вообще оказаться невозможным установить аллельную характеристику ДНК.

Во-вторых, из-за большой разницы в длине аллелей существует вероятность выявить только один низкомолекулярный аллель и дать ложное заключение о гомозиготности образца ДНК, на самом деле являющегося гетерозиготным, у которого высокомолекулярный аллель подвергся большей деградации. Эти недостатки ограничивают использование VNTR-локусов, и поэтому в настоящее время направление по их исследованию практически не развивается.

STR-локусы лишены недостатков, свойственных минисателлитным локусам. Интервал длин аллелей составляет от 100 до 300 п.н., что значительно увеличивает вероятность их сохранения в деградированной ДНК и гарантирует выявление всех аллелей в гетерозиготных образцах.

Кроме того, данная возможность позволяет сократить сроки исследования и повысить его чувствительность (исходя из одного и того же количества ДНК, установить не один, а сразу несколько генетических признаков).

Все это способствует широкому использованию STR-локусов в криминалистическом ДНК-анализе и обусловливает создание на их основе баз данных ДНК. В настоящее время наибольшее применение получили тетрамерные STR-локусы, у которых длина повторяющейся единицы составляет 4 п.н.

Для обозначения аллелей этих локусов, в соответствии с рекомендациями Комиссии по ДНК Международного Общества Криминалистической Гемогенетики (DNA commissioN of the Interna-tional Society of Forensic Haemogenetics) применяют «естественную» номенклатуру, согласно которой номер аллеля означает число повторяющихся единиц.

В зависимости от строения STR-локусы разделяют на несколько групп.

Простые с неполными повторами – локусы (например, локус ТН01), у которых кроме аллельных вариантов, представляющих собой простые повторяющиеся последовательности [ТСАТ], известен вариант, состоящий из полных тетрамерных повторов и одного неполного повтора из трех нуклеотидов.

Этот вариант обозначается числом полных повторов и числом дополнительных оснований (9.3): Составные повторы – локусы, состоящие из различных повторяющихся последовательностей, например, последовательности локуса vWAсостоят из повторов двух типов – [ТСТА] и [TCTG].

Сложные гипервариабельные повторы представляют собой локусы с повторяющимися последовательностями разных типов, например, локус АСТВР2, имеющий структуру [AAAG]N и состоящий одновременно из моно-, ди-, три- и тетрамерных последовательностей.