2) некодирующие уникальные последовательности ДНК
3) высокоповторяющиеся последовательности ДНК
4) кодирующие последовательности ДНК
Гипервариабельные тандемные повторы — это участки ДНК, в которых короткий фрагмент последовательно повторяется различное число раз. К минисателлитам относят VNTR-локусы с более крупными повторяющимися единицами, к микросателлитам — STR-локусы, обычно состоящие из повторов длиной 1–6 пар оснований. Основой индивидуализирующей ценности является вариабельность числа повторов: разные аллели одного локуса имеют различную длину, а сочетание аллелей по множеству локусов формирует практически уникальный генетический профиль.
Такие маркеры преимущественно расположены в некодирующих участках генома и обычно не подвергаются выраженному естественному отбору, поэтому сохраняют высокую полиморфность в популяции. Их исследуют как кодоминантные маркеры: у гетерозиготы выявляются оба аллеля, у гомозиготы — один. В лабораторной практике чаще применяют мультиплексную ПЦР с последующим капиллярным электрофоретическим разделением ампликонов; размер фрагмента позволяет определить число повторов и сопоставить генотипы родственников либо исследуемых биологических объектов.
| Критерий | Гипервариабельные STR/VNTR-маркеры | Другие классы последовательностей |
|---|---|---|
| Молекулярная основа полиморфизма | Изменение числа единичных или тандемных повторов, приводящее к различию длины аллелей | Уникальные последовательности обычно имеют ограниченное число вариантов; кодирующие участки функционально более консервативны |
| Тип наследования | Менделирующее, чаще аутосомно-кодоминантное; каждый аллель наследуется от одного из родителей | Не всегда обеспечивают удобный анализ двух родительских аллелей или могут быть представлены слишком малым числом информативных вариантов |
| Информативность | Высокая гетерозиготность и большое число аллелей на локус; совместный анализ панельных маркеров резко повышает дискриминирующую способность | Низкая или умеренная вариабельность снижает вероятность достоверного различения лиц |
| Основной метод определения | ПЦР, флуоресцентная детекция и капиллярный электрофорез; для крупных VNTR также возможны методы анализа длины фрагментов | Могут требовать секвенирования, гибридизационных методов или иных подходов, не всегда пригодных для массового профилирования |
| Медико-генетическое применение | Установление биологического родства, анализ происхождения образцов, идентификация личности и контроль соответствия образцов | Чаще используются для изучения структуры генов, мутаций или регуляторных областей, а не для стандартной индивидуализации |
| Судебно-медицинское значение | Сопоставление ДНК-профилей из биологических следов с образцами предполагаемых лиц и статистическая оценка вероятности случайного совпадения | Высокоповторяющиеся участки могут быть менее удобны для специфичной интерпретации, а кодирующие участки несут риск получения медицински значимой информации |
Индивидуализирующая сила анализа определяется не одним маркером, а совокупностью независимых или слабо сцепленных локусов. Совпадение профилей оценивают статистически, рассчитывая вероятность случайного совпадения и, при исследовании родства, вероятность гипотезы о биологическом происхождении. Для деградированной ДНК особенно важны короткие STR-ампликоны, тогда как анализ VNTR исторически имел большое значение до широкого внедрения ПЦР. Таким образом, именно гипервариабельные тандемные мини- и микроповторы обеспечивают наиболее эффективную генетическую индивидуализацию.