Language
Country/Area
No result found
Il fascino del sequenziamento ad alto rendimento: come possono i marcatori RAD cambiare le regole del gioco della genetica?
Con il rapido sviluppo della genomica, vengono costantemente introdotti nuovi strumenti e tecnologie per la ricerca genetica e l'emergere di marcatori del DNA associato ai siti di restrizione (RAD) ha senza dubbio portato cambiamenti rivoluzionari nel campo. Questo nuovo tipo di marcatore genetico non solo può facilitare la mappatura delle associazioni, la mappatura dei QTL, la genetica delle popolazioni e altri studi, ma mostra anche un forte potenziale nella genetica ecologica e nella genetica evolutiva.
Il fascino dei marcatori RAD risiede nella loro capacità di scansionare in modo rapido ed efficiente i polimorfismi nel genoma, fornendo uno strumento senza precedenti per la ricerca genetica.
Quando si esegue l'etichettatura RAD, il processo principale consiste nell'isolare i tag RAD, che sono sequenze di DNA vicino a ciascun sito di restrizione specifico di un enzima di restrizione nel genoma. Il vantaggio di questo approccio è che i ricercatori possono identificare e genotipizzare in modo più accurato, in particolare i polimorfismi a singolo nucleotide (SNP). Sebbene l’emergere della tecnologia di sequenziamento ad alto rendimento abbia portato nuove sfide, ha anche reso l’applicazione dei marcatori RAD un’opzione possibile ed economicamente vantaggiosa.
Il processo di separazione dei tag RAD
L'isolamento dei tag RAD richiede la digestione del DNA con enzimi di restrizione specifici, seguita dalla legatura degli adattatori marcati con biotina ai blocchi. Questo processo taglia casualmente il DNA in frammenti più piccoli della distanza tra i siti di restrizione e quindi utilizza perline di streptomicina per isolare i frammenti carichi di biotina. Tali operazioni erano originariamente preparate per l'analisi di microarray, ma con il progresso della tecnologia, il sequenziamento ad alto rendimento è ora comunemente utilizzato per eseguire questo processo, che migliora notevolmente la potenza di elaborazione e l'accuratezza dei dati.
Le nuove procedure di separazione dei tag rappresentano una parte importante del processo di sequenziamento ad alto rendimento, rendendo l'analisi del genoma più efficiente.
Rilevamento e genotipizzazione dei marcatori RAD
Dopo aver isolato i tag RAD, il passo successivo è utilizzare questi tag per identificare i polimorfismi, come gli SNP, nella sequenza del DNA. Vale la pena notare che i precedenti metodi di microarray presentano alcune limitazioni nell'identificazione dei marcatori RAD a causa della loro bassa sensibilità e incapacità di rilevare efficacemente tutti i cambiamenti polimorfici. D’altro canto, con la promozione della tecnologia di sequenziamento ad alto rendimento, è possibile ottenere una maggiore densità di marcatori genici, che consente ai ricercatori di esplorare in profondità la diversità dei genomi e di accelerare la loro comprensione delle relazioni tra le specie.
Contesto storico e sviluppo
La prima applicazione dei marcatori RAD risale al 2006 ed è stata sviluppata da Eric Johnson e William Cresko presso l'Università dell'Oregon. Inizialmente, hanno utilizzato marcatori RAD per identificare i punti di interruzione della ricombinazione nella Drosophila e hanno rilevato i QTL nei calamari a tre spine. Nel corso del tempo, le tecnologie di etichettatura RAD si sono evolute, diventando più potenti e diversificate, come la tecnologia RADseq a doppia digestione (ddRADseq) nel 2012, che consente la scansione economicamente vantaggiosa, in particolare nella selezione dell'intero genoma e nell'adattamento della popolazione.
Approccio innovativo: hyRAD
Nel 2016, i ricercatori hanno proposto un nuovo metodo chiamato ibrido di cattura RAD (hyRAD), che utilizza frammenti RAD marcati con biotina come sonde per catturare in modo efficace frammenti omologhi dalle librerie genomiche, in modo che anche nell'analisi di campioni di DNA altamente degradati sia possibile eseguito. Questo approccio non solo riduce la dipendenza dai siti di restrizione, ma consente anche ai ricercatori di esplorare la diversità del genoma in modo più ampio.
L'emergere di hyRAD ha aperto un nuovo spazio di ricerca in campi di ricerca correlati come la paleontologia e la storia naturale, fornendoci maggiori possibilità per comprendere il background evolutivo delle specie.
L'introduzione della tecnologia di sequenziamento ad alto rendimento fa sì che l'applicazione dei marcatori RAD non sia più limitata ai laboratori di ricerca, ma possa essere utilizzata più ampiamente nella ricerca sugli ecosistemi. Il suo vantaggio è che può analizzare più specie contemporaneamente e collegare efficacemente la relazione tra dati genomici e fenomeni biologici. Con l’ulteriore sviluppo di queste tecnologie, che tipo di scoperte e innovazioni porterà la ricerca genetica in futuro?
