نشانگر SCoT

نشانگر SCoT و کاربردهای آن در مطالعات ژنتیکی

در سال‌های اخیر، توسعه و به‌ کارگیری نشانگرهای مولکولی نقش مهمی در مطالعات ژنتیکی، اصلاح نباتات، و شناسایی تنوع ژنتیکی ایفا کرده است. یکی از روش‌های نسبتاً جدید و کارآمد در این حوزه، نشانگر SCOT (Start Codon Targeted Polymorphism) است که به‌دلیل اختصاصیت بالا، تکرارپذیری مناسب، و قابلیت تمایز ژنوتیپی، مورد توجه محققان قرار گرفته است.

پایه نشانگر ScoT

نشانگر SCOT بر پایه توالی‌ های تنظیمی اطراف کدون آغازین (ATG) ژن‌ های کد کننده پروتئین طراحی شده است. برخلاف برخی نشانگرهای مبتنی بر توالی‌ های ناشناخته، این نشانگر دارای پایه بیولوژیکی مشخصی است. این ویژگی باعث می‌شود SCOT یک ابزار قدرتمند برای بررسی تفاوت‌های ژنتیکی بین گونه‌ ها، مطالعه فیلوژنتیک و برنامه‌ های اصلاحی در گیاهان و دیگر موجودات زنده باشد.

تاریخچه نشانگر SCoT

نشانگر SCoT یا Start Codon Targeted مبتنی بر نواحی هدف کدون شروع توسط Mackill and Collard (2009) ابداع شده و تکرارپذیری آن در مجموعه های از ژنوتیپ های برنج به اثبات رسیده است. این سیستم بر اساس نواحی کوتاه حفاظت شده اطراف رمز آغاز ATG در ژن های گیاهی طراحی شده  و یک روش ساده و جدید نشانگر DNA برای تولید مارکرهای هدفمند ژن در گیاهان است.

.

ویژگی ها

در این سیستم نشانگری، از یک آغازگر ۱۹ نوکلئوتیدی استفاده می شود. همچنین آشکار سازی چند شکلی توالی بین رمزهای آغاز (ATG) در ژن های گیاهی را ممکن می کند. نشانگرهای اسکات از چند شکلی و تکرار پذیری بالایی برخوردار هستند. به طوری که در طراحی آغازگرهای این مارکر به اطلاعات مربوط به توالی نوکلئوتیدی ژنوم نیاز نیست.

طراحی نشانگر مولکولی SCoT

روش طراحی ایم نشانگر مولکولی مبتنی بر محل شروع ترجمه ITS می باشد. این روش طراحی نشانگر اولین بار روی گونه های مدل برنج (sativa Oryza ) بررسی شده است. از آنجایی که سیستم نشانگری SCoT غالب بوده، فرض می شود که هر باند نماینده هایی از مکان های ژنی مستقل دو اللی می باشد.

سیستم مارکر اسکات شبیه مارکرهای  ISSR و  RAPD می باشد. زیرا آغازگر واحدی به عنوان آغازگر رو به جلو و معکوس استفاده می شود. در سیستم مارکری اسکات با وجود اینکه تعداد زیادی باند چد شکل به ازای هر آغازگر ایجاد می شود. اما با توجه به تکثیر تصادفی از ژنوم، این باندهایی که بسیار چند شکل هستند فاقد اطلاعات مرتبط با صفات بیولوژیکی گونه ها از جمله رنگ گل ها می باشند.

.

مزایای نشانگر مولکولی SCot

سیستم نشانگر مولکولی SCoT دارای ترکیبی از مزایای RAPD و ISSR می باشد. سادگی، مقرون به صرفه بودن و  تکرارپذیری بالا از مهمترین مزیت های این نشانگر مولکولی است. درسال های اخیر چندین سیستم مارکری جدید مبتنی بر ژن نیز توسعه یافته است که مارکر مولکولی  SCoT از جمله این نشانگرها است.

• تکرارپذیری بالا: به دلیل استفاده از توالی‌های حفاظت‌شده در کدون آغازین (ATG)، نتایج این روش پایدار و قابل‌تکرار است.

• اختصاصیت بیشتر نسبت به نشانگرهای تصادفی – SCOT برخلاف نشانگرهای RAPD و ISSR، به نواحی کدکننده و عملکردی ژنوم هدف متصل می‌شود، که دقت آن را افزایش می‌دهد.

• سادگی و هزینه کم: این روش نسبت به تکنیک‌ های پیشرفته مانند SNP و SSR، به تجهیزات و هزینه‌ های کمتری نیاز دارد.

• عدم نیاز به اطلاعات توالی‌یابی ژنوم : می‌توان بدون نیاز به توالی‌یابی قبلی از SCOT برای شناسایی تنوع ژنتیکی استفاده کرد.

• توانایی شناسایی چندشکلی‌ های بالا (Polymorphism Detection): SCOT در مقایسه با برخی روش‌ ها، قدرت تفکیک بالایی دارد و قادر است تغییرات ژنتیکی میان گونه‌ها یا جمعیت‌ها را به‌خوبی نشان دهد.

• کاربرد گسترده در گیاهان و سایر ارگانیسم‌ ها: این نشانگر در طیف وسیعی از موجودات زنده، به‌ ویژه گیاهان، برای مطالعات فیلوژنتیک، اصلاح نباتات و تنوع ژنتیکی استفاده می‌شود.

معایب نشانگر مولکولی SCOT

با وجود مزایای متعدد، نشانگر SCOT دارای محدودیت‌هایی نیز هست که ممکن است کاربرد آن را در برخی مطالعات ژنتیکی چالش‌برانگیز کند. از جمله مهم‌ترین معایب این روش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

وابستگی به شرایط بهینه واکنش (PCR Optimization Required)

• • موفقیت در استفاده از SCOT به بهینه‌ سازی دقیق شرایط PCR وابسته است. تغییرات جزئی در غلظت Mg²⁺، دما، یا غلظت آغازگرها ممکن است منجر به نتایج غیرقابل تکرار شود.

احتمال تولید الگوهای پیچیده و چندشکلی بالا

• • SCOT ممکن است باندهای متعددی را در ژل الکتروفورز تولید کند که تفسیر نتایج را پیچیده می‌ کند. این مسأله در گونه‌ های دارای ژنوم پیچیده و چندشکلی بالا می‌تواند مشکل‌ ساز باشد.

عدم توانایی تمایز آلل‌های هموزیگوت از هتروزیگوت

• • مانند بسیاری از نشانگرهای غالب (dominant markers)، SCOT نمی‌تواند تفاوت بین هموزیگوت‌ ها و هتروزیگوت‌ ها را مشخص کند، که این امر در تحلیل‌ های ژنتیکی دقیق یک محدودیت محسوب می‌ شود.

نیاز به طراحی آغازگرهای اختصاصی برای هر گونه

• • اگرچه SCOT بر پایه کدون آغازین (ATG) ژن‌های کدکننده پروتئین طراحی شده است، اما در برخی گونه‌ ها ممکن است نیاز به طراحی اختصاصی آغازگرها داشته باشد که باعث افزایش زمان و هزینه تحقیقاتی می‌ شود.

وابستگی به کیفیت DNA

• • این روش به DNA با کیفیت بالا نیاز دارد و در نمونه‌ های دارای آلودگی یا تخریب DNA، ممکن است نتایج غیرقابل اعتمادی به دست آید.

محدودیت در ارتباط عملکردی با صفات فنوتیپی

• برخلاف برخی نشانگرهای مرتبط با صفات (QTLs) یا نشانگرهای مبتنی بر توالی‌ های کدکننده، SCOT بیشتر یک نشانگر چندشکلی ژنومی است و لزوماً ارتباط مستقیمی با صفات فنوتیپی موردنظر ندارد.

نیاز به تکنیک‌های تکمیلی برای تحلیل دقیق‌تر

• • در برخی موارد، برای تأیید نتایج حاصل از SCOT، نیاز به تکنیک‌ های مکمل مانند توالی‌یابی DNA یا استفاده از نشانگرهای همبارز (Codominant Markers) مانند SSR و SNP وجود دارد.