Hitta hit:
T-bana: Universitetet
Frescativägen 40

Ordinarie öppettider:
Tisdag-söndag 10-18


  • Huvudmeny

Vilket DNA?

Vad olika sorters DNA kan berätta.


 

Översikt över cellens DNA. Illustration: Erik Ersmark

Översikt över cellens DNA. Illustration: Erik Ersmark

Större bildöppnas i nytt fönster

 

Idag är det fullt möjligt att få fram nästan allt DNA, alltså hela genomet från en viss individ, bara man har tillgång till välbevarad vävnad. Men i de flesta fall är detta en onödigt dyr och tidskrävande analys. Det är också sällan som man kan få tag på färsk vävnad. Beroende på vad man vill studera, kan man istället välja ut en eller vissa mindre delar av genomet. Vill man exempelvis ta reda på kön så behöver man endast identifiera en del som är unik för könskromosomerna. 

Primers

För att på detta sätt välja ut specifika delar av DNA:t använder man vanligtvis något som kallas "primers". Primers är korta, enkelsträngade DNA-fragment som tillverkas syntetiskt för att passa på en specifik plats i DNA:t. Detta är möjligt eftersom DNA-strängarna bara passar enligt A-T och C-G (se bild nedan). Genom att designa sina primers kan man alltså välja ut precis vilket DNA som man vill studera; om det ska vara specifikt för en viss art, eller passa fler. Då primers används i par, kommer endast det DNA som befinner sig mellan dem att användas och man kan på detta sätt också bestämma längden av DNA-sekvensen som man vill få fram.

 

Primers passar som pusselbitar på DNA-strängarna. Illustration: Erik Ersmark

Primers passar som pusselbitar på DNA-strängarna. Illustration: Erik Ersmark

Större bildöppnas i nytt fönster

 

PCR

Själva reaktionen då primerparet söker upp platsen där de passar och binder till DNA:t kallas PCR. Under PCR kopieras också den sekvens som är markerad av primerparet med hjälp av enzymet polymeras. Det här enzymet används i levande celler för att kopiera DNA vid vanlig celldelning, men under PCR använder man en sorts polymeras som endast aktiveras vid vissa temperaturer. Genom att använda en maskin som höjer och sänker temperaturen i omgångar, får man enzymet att kopiera DNA-sekvensen om och om igen. Även om man från början bara hade ett fåtal sekvenser, så får man till slut så många sekvenskopior att de kan läsas av i en sekvenseringsmaskin.

 

PCR-maskin. Foto: Martin Irestedt

PCR-maskin. Foto: Martin Irestedt


DNA-streckkoder

För många analyser räcker det alltså att fokusera på korta DNA-sekvenser. Det gäller speciellt för den enklaste formen av artbestämning, då man använder sig av s.k. ”DNA-streckkoder” (barcodes). Dessa streckkoder är egentligen sekvenser av mitokondrie-DNA som är specifika för de flesta arter. Genom ett stort internationellt samarbetelänk till annan webbplats, öppnas i nytt fönster har man bestämt vilka sekvenser som ska användas som streckkoder för olika grupper av organismer. För däggdjur är det t.ex. en gen som kallas COI eller COXI. Man har också byggt upp databaser med bibliotek av streckkodssekvenser, där varje art representeras av fler identifierade individer. Det här gör det möjligt att lätt kunna identifiera från vilken art en streckkodssekvens kommer. Mer information om DNA-streckkoder finns på svenska DNA-nyckelnlänk till annan webbplats, öppnas i nytt fönster.

Genetisk variation

En avgörande egenskap hos DNA-streckkoderna är deras variation, som alltså är specifik för en viss art och större mellan än inom arter. Men ofta vill man få en mer detaljerad bild av vilken organism som DNA:t tillhör, i många fall ner på individnivå. För att urskilja en individ krävs betydligt mer variation och därmed mer DNA. Istället för bara en streckkodssekvens så kan man välja att läsa av mer DNA från mitokondrierna. Men när det gäller mitokondrie-DNA, som ärvs intakt och bara på mödernet, så ger det ett ganska grovt mått på variation och kan hos närbesläktade individer vara helt identiskt (eller helt olika när det gäller t.ex. en fader och hans avkomma). Fördelen med DNA från mitokondrierna är att det förändras relativt snabbt genom mutationer, samt att det finns i många uppsättningar i varje cell, vilket gör det mer tillgängligt.

 

Alignment. Illustration: Erik Ersmark

Jämförelse (alignment) av samma DNA-sekvens från sex olika djur. Ju närmare släkt, desto mer likt är DNA:t, och ju längre sekvens man kan jämföra, desto tydligare blir skillnaderna. Illustration: Erik Ersmark

Större bildöppnas i nytt fönster

 

För att få en mer detaljerad bild av en individ krävs ofta att man istället använder DNA från cellkärnan, där ju i stort sett hela genomet finns. Även inom genomet fokuserar man på de delar som innehåller stor variation och helst ett flertal sådana delar, så att man täcker in så mycket av den utspridda variationen som möjligt.

Hur stor genetisk variation som en individ uppvisar beror helt enkelt på hur lika eller olika dess DNA-sekvenser är. Alla sekvenser i kärnans DNA finns ju i två uppsättningar; en för varje kromosom i ett kromosompar. Sekvenserna inom ett kromosompar kan därmed vara identiska (homozygot) eller olika (heterozygot).

 

Definition av heterozygot. Illustration: Erik Ersmark

Hetero- och homozygot kan definieras av en sekvens inom ett kromosompar. Fallet ovan visar en heterozygot. Hade det istället för "A och T" varit "A och A" eller "T och T" hade sekvensen varit identisk och individen en homozygot (för denna sekvens). Illustration: Erik Ersmark

Större bildöppnas i nytt fönster

 

Ju fler sekvenser som är olika inom kromosomparen hos en individ, desto större genetisk variation.

Ibland pratar man om gener istället för sekvenser, och skillnaden är att gener brukar definieras som kodande sekvenser som har en känd funktion. "Locus" används för att peka ut var på kromosomerna som genen/sekvensen finns och "allel" används för varianterna i de två kromosomerna. Att sådana här speciella termer används kan lätt verka förvirrande. Vi har därför samlat några av de vanligast förekommande i en DNA-ordlistaöppnas i nytt fönster.

Mikrosatelliter

En typ av DNA från cellkärnan som använts mycket för studier av olika djurpopulationer är s.k. mikrosatelliter. Dessa består av DNA-sekvenser med typiska upprepningar, vanligtvis parvisa sådana av varierande antal. Eftersom de varierar mycket och är tämligen jämnt fördelade över genomet, lämpar de sig bra för att undersöka genetisk variation både på populations- och individnivå. Att använda mikrosatelliter är däremot långt ifrån en felfri metod och det krävs ett stort antal sekvenser för att få en tillförlitlig uppskattning av den genetiska variationen.

SNPs

En annan typ av kärn-DNA som ofta används är så kallade SNPs (”snipps” eller ”snippar”). SNP är en förkortning för "Single Nucleotide Polymorphism" och betecknar en specifik plats i genomet där en punktmutation skett. De här platserna består alltså av variationer i ett enda baspar, t.ex. där ett T är utbytt mot ett A (precis som i illustrationen ovan). Genom att läsa av en stor mängd, ofta tusentals, av dessa varierande baspar, kan man uppskatta variationen ner på individnivå.

Vikten av tidigare studier

Hur ska man då veta vilket DNA som lämpar sig bäst för den analys man vill göra? Utöver valet av nivå; art - population - individ, så finns det också annat att ta hänsyn till. En viktig sak att ta reda på är om det redan finns genetiska data från organismen man vill studera. Som nämndes ovan så finns stora referensbibliotek för DNA-streckkoder och dessa kan man använda gratis online. Även andra DNA-sekvenser, bestående av både mitokondrie- och kärn-DNA finns tillgängliga online, många av dem samlade i den amerikanska databasen GenBanklänk till annan webbplats, öppnas i nytt fönster.

Med tillgång till tidigare studier och data från dessa är det alltså betydligt enklare att utforma sin egen analys, inte minst då man kan jämföra sina resultat med de redan publicerade.Tidigare studier kan även ge viktig information om vilket DNA som fungerar just från den organism eller den sortens prov som man planerar att använda. Information om primers och metoder brukar vanligtvis också finnas redovisade, vilket spar både tid och pengar.

Funktionella gener

Mikrosatelliter och till stor del även SNPs representerar neutral genetisk variation, d.v.s. variation som inte har någon känd funktion för organismen. Neutral variation har ändå stor betydelse, eftersom den speglar viktiga förhållanden, som populationsstorlek eller hur nära släkt individer är. Ibland vill man däremot studera gener som har en känd specifik funktion, kanske en gen som ger uttryck i utseendet eller immunförsvaret. För att använda sig av den här sortens funktionella gener är man också tvungen att använda tidigare studier. Det gäller ju att belägg finns för att genen verkligen påverkar en viss funktion hos den levande organismen.

 

Har du några funderingar? Kontakta i så fall gärna vår jourhavande genetiker.

 

TILLBAKA

 

 

 



Vad är mtDNA?

mtDNA är en förkortning av mitokondrie-DNA. Men vad är det för speciellt med detta DNA? Vi förklarar!