תוֹכֶן
מולקולות סמן, הידועות גם כסמנים מולקולריים או סמנים גנטיים, משמשות לסימון מיקום של גן ספציפי הנחקר, או להפנות תשומת לב לרשתו של מאפיין. הם הוכיחו כלי חיוני לגנטיקאים ומצאו יישומים חיוניים בהנדסה גנטית, בדיקות אבהות וזיהוי מחלות קטלניות.
הגדרת מולקולת סמן
סמנים מולקולריים הם שברי DNA המשויכים לאזור מסוים בגנום. מולקולות סמן יכולות לקבל צורה של רצפי DNA קצרים, כמו רצף המקיף פולימורפיזם של נוקלאוטיד יחיד, בו מתרחש שינוי זוג-זוג יחיד. הם יכולים גם לקחת צורה של רצפי DNA ארוכים יותר, כמו מיקרו-סאטליטים, שאורכם 10 עד 60 זוגות בסיס.
חוגים של סמן מולקולרי
פולימורפיזם באורך שבר הגבלה הם מולקולות סמן המשמשות למעקב אחר רצף DNA מסוים בזמן שהוא עובר בין תאים. זהו אחד הסוגים הנפוצים ביותר של סמנים מולקולריים ומבוסס על הכלאה של DNA משובט לשברי DNA. הם ספציפיים לשילוב אנזימים של שיבוט או שילוב אנזים. סמנים מולקולריים של DNA פולימורפי מוגברים באופן אקראי משמשים בדרך כלל בגידול צמחים ומבוססים על שכפול התגובה של שרשרת הפולימר של מיקומים אקראיים של גנום צמחים. סמנים מולקולריים של איזוזימים משמשים לסימון חלבונים. הם נועדו לזהות אנזימים הנבדלים זה מזה ברצפי חומצות אמינו אך מזרזים את אותה תגובה של חומצות אמינו.
שימושים במולקולות סמן
סמנים מולקולריים משמשים גנטיקאים לבחינת הקשר בין מחלות תורשתיות וסיבותיהן. הם יכולים להצביע על מיקום המוטציה הספציפית של גן שעלול לגרום לחלבון לקוי ושימש לזיהוי מחלות כמו אנמיה חרמשית ומחלת הנטינגון. לסמנים מולקולריים יכולים להיות יישומים חקלאיים, כגון גידול בסיוע סמן, בבדיקות אבהות ובזיהוי מגוון צמחים, על ידי זיהוי זהות צמחים, טוהר ויציבות.
הנדסה גנטית
סמנים מולקולריים משמשים בהנדסה גנטית כדי לסמן מקום בו חלבונים פגומים ומוטנטים הוחלפו על ידי תפקודים נכונים. זה מתבצע על ידי החלפת רצף ה- DNA הפגוע ברצף זהה אך מתפקד כהלכה שהושתל ממקומות אחרים. פחות מאחוז מהתאים בדרך כלל תופסים את הווקטור, ולכן סמן מולקולרי חיוני בכדי להבדיל בין התאים שעברו טרנספורמציה.