از آیزوزایم ها در زمینه های مختلف به عنوان نشانگرهای مهم استفاده شده است که در اینجا به طور خلاصه برخی از آنها معرفی می شوند:
۱ – تهیه نقشه های ژنتیکی
تهیه نقشه های ژنتیکی اهمیت بسیاری در ژنتیک و اصلاح نباتات و دام دارد. آیزوزایم ها یکی از نخستین نشانگرهای مولکولی بودند که به این منظور مورد استفاده قرار گرفتند.
۲ – مطالعه تنوع ژنتیکی و طبقه بندی
آیزوزایم ها قادرند در نمونه های مختلف تنوع آللی متفاوتی را نشان دهند. در دو دهه گذشته آیزوزایم ها به طور گسترده ای برای مطالعه تنوع ژنتیکی به کار گرفته شده اند، هر چند در دهه اخیر فناوری های مرتبط با دی.ان.ا در این زمینه پیشی گرفته اند. ویژگی های آیزوزایم ها که آنها را به صورت ارزشمند برای مطالعات ژنتیکی در آورده است عبارت اند از:
- بیان آللی به صورت همبارزی است
- تخصصی بودن آنزیم ها این اجازه را می دهد که آلل ها را به جایگاه های ژنی نسبت داد و این جایگاه ها را در گونه ها و جمعیت های مختلف مطالعه کرد؛
- تفاوت های اللى با توجه به تفاوت در حرکت بر روی ژل شناسایی می شود و بنابراین مستقل از عملکرد آن آنزیم است؛
- کار با ایزوزایم ها با هزینه اندک و مقدار کمی از بافت عملی است و روش کار نیز نسبتا آسان است.
محدودیت هایی نیز وجود دارند که عبارت اند از:
- حرکت بر روی ژل می تواند بر اثر تغییرات پس از ترجمه تغییر کند؛
- تغییراتی مانند دو برابر شدن مواد ژنتیکی می تواند در انتساب یک تغییر به مکان ژنی خاص مشکل ایجاد کند؛
- فقط یک چهارم تغییرات جانشینی در بازها می تواند به تغییر در اسیدهای آمینه و بار خالص پروتئین بینجامد که با الکتروفورز قابل شناسایی باشد.
یکی از شاخص ترین مثال های کاربرد آیزوزایم ها، استفاده از آنها در طبقه بندی ارقام برنج ایرانی است. استفاده گسترده از آنها در طبقه بندی برنج علل مختلفی دارد که از عمده ترین آنها می توان دیپلوئید و خودگشن بودن برنج و فراوانی چند شکلی آیزوزایم ها در برنج را نام برد. برنج ها بر اساس ویژگی های ظاهری به چهار طبقه تقسیم می شوند: هندی، ژاپنی، جاوانیکا و هیبرید. در سال ۱۹۸۷ گلازمن، بر اساس ۱۵ مکان ژنی از ۷ سیستم آنزیمی، ۱۶۸۸ توده از برنج های بومی آسیا را در شش گروه طبقه بندی کرد.
۳ – استفاده از آیزوزایم ها در اصلاح نباتات
تلاقی برگشتی یکی از روش های انتقال ژن از یک گیاه (والد دهنده به گیاه دیگر (والد گیرنده یا برگشتی) است که در آن والد دهنده با والد برگشتی تلاقی داده شده و سپس نتاج حاصل با والد برگشتی تلاقی داده می شود. تلاقی نتاج با والد برگشتی چندین نسل انجام می گردد تا فنوتیپ والد برگشتی (به همراه ژن های والد دهنده) به دست آید. مدت زمان و هزینه ای که اصرف این کار می گردد یکی از عوامل محدود کننده است. تانکسلی و ریکا در سال ۱۹۸۰ برای کاهش زمان و تعداد تلاقی های برگشتی لازم برای برگرداندن فنوتیپ والد برگشتی، استفاده از تنوع آیزوزایمی را پیشنهاد کردند. اگر این دو والد در سطح آیزوزایم های پخش شده در کل ژنوم تفاوت داشته باشند، می توان از آنها به عنوان نشانگرهای کروموزومی استفاده کرد. بنابراین می توان نتایج تلاقی برگشتی را برای آیزو زایم های والد برگشتی غربال کرد. همچنین می توان آیزوزایم ها را به عنوان نشانگرهای مولکولی پیوسته با صفات مهم زراعی به کار برد.
یکی از مهمترین کاربردهای استفاده از نشانگرهای آیزوزایمی، در اصلاح گیاهان خودگشن است. در اصلاح گیاهان دگرگشن نیز این فناوری می تواند در بالا نگه داشتن ناخالصی از یک طرف و افزایش فراوانی ژن های مطلوب از طرف دیگر موثر باشد.
مزایا و محدودیت های تجزیه آللوزایم
قابل مقایسه بودن نتایج پژوهش های مختلف و وجود روش های آماری گوناگون برای تجزیه اطلاعات، موجب کاربرد گسترده آللوزایم ها در مطالعات تنوع ژنتیکی شده است. بیشتر آللوزایم ها همبارز اند و توزیع آنها بر اساس قوانین مندلی است. همچنین تعداد مکان های ژنی که در طول دوره زندگی جاندار بیان می شوند زیاد است. بنابراین برای پاسخ به برخی پرسش ها بهتر است به جای نشانگرهای اسید نوکلئیک، از آللوزایم ها استفاده شود. از طرف دیگر روش های رنگ آمیزی موجود برای ژلهای نشاسته از عوامل محدود کننده اند. همچنین با این سیستم فقط می توان تغییرات در نواحی کد کننده را شناسایی کرد که بخش کوچکی از ژنوم را تشکیل می دهد.
منبع: کتاب نشانگرهای مولکولی، انتشارات دانشگاه تهران
دیدگاهتان را بنویسید