Генные карты помогают описать пространственное расположение генов на хромосоме . Гены назначаются в определенное место на хромосоме, известное как локус, и могут использоваться в качестве молекулярных маркеров для определения расстояния между другими генами на хромосоме. Карты дают исследователям возможность предсказать закономерности наследования определенных признаков, что в конечном итоге может привести к лучшему пониманию признаков, связанных с заболеванием. [1]
Генетическая основа генных карт - это план, который потенциально может помочь исследователям в проведении секвенирования ДНК . Карта генов помогает указать относительное положение генов и позволяет исследователям находить интересующие области в геноме . Затем гены можно быстро идентифицировать и быстро секвенировать . [2]
Два подхода к созданию генных карт включают физическое картирование и генетическое картирование. Физическое картирование использует методы молекулярной биологии для исследования хромосом. Эти методы, следовательно, позволяют исследователям непосредственно наблюдать хромосомы, чтобы можно было построить карту с относительными положениями генов. Генетическое картирование, с другой стороны, использует генетические методы, чтобы косвенно найти связь между генами. Методы могут включать эксперименты по скрещиванию (см. Гибрид (биология) ) и изучение родословных . Этот метод позволяет создавать карты, позволяющие анализировать относительное положение генов и других важных последовательностей. [2]
Физическое отображение [ править ]
Методы физического картирования, используемые для создания генной карты, включают: рестрикционное картирование, флуоресцентную гибридизацию in situ (FISH) и картирование сайтов с метками последовательностей (STS).
Сопоставление ограничений [ править ]
Рестрикционное картирование - это метод, при котором структурная информация о сегменте ДНК получается с использованием рестрикционных ферментов. Ферменты рестрикции - это ферменты, которые помогают разрезать сегменты ДНК в определенных последовательностях распознавания. В основе рестрикционного картирования лежит переваривание (или разрезание) ДНК рестрикционными ферментами. Затем расщепленные фрагменты ДНК обрабатывают на агарозном геле с помощью электрофореза , который дает информацию о размере этих переваренных фрагментов. Размеры этих фрагментов помогают определить расстояние между сайтами рестрикционных ферментов на анализируемой ДНК и предоставляют исследователям информацию о структуре анализируемой ДНК. [3]
Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) [ править ]
FISH - это метод, используемый для обнаружения присутствия (или отсутствия) последовательности ДНК в клетке. ДНК-зонды, специфичные для хромосомных участков или интересующих генов, помечаются флуорохромами . Прикрепляя флуорохромы к зондам, исследователи могут одновременно визуализировать несколько последовательностей ДНК. Когда зонд входит в контакт с ДНК на определенной хромосоме, происходит гибридизация. Следовательно, будет получена информация о расположении этой последовательности ДНК. FISH анализирует одноцепочечную ДНК ( оцДНК ). Когда ДНК переходит в одноцепочечное состояние, ДНК может связываться со своим специфическим зондом. [2]
Сопоставление сайтов с тегами последовательностей (STS) [ править ]
Сайт последовательности с метками (СТС) представляет собой короткую последовательность ДНК (около 100 - 500 пар оснований в длину) , что видно появляются несколько раз в пределах генома человека. Эти сайты легко узнаваемы, обычно они хотя бы один раз появляются в анализируемой ДНК. Эти сайты обычно содержат генетические полиморфизмы, делающие их источниками жизнеспособных генетических маркеров (поскольку они отличаются от других последовательностей). Секвенированные сайты с тегами могут быть картированы в нашем геноме, и для этого потребуется группа перекрывающихся фрагментов ДНК. ПЦР обычно используется для сбора фрагментов ДНК. После создания перекрывающихся фрагментов расстояние картымежду STS могут быть проанализированы. Чтобы рассчитать расстояние на карте между STS, исследователи определяют частоту, с которой происходят разрывы между двумя маркерами (см. Секвенирование дробовика ) [3]
Генетическое картирование [ править ]
Генетическое картирование сосредоточено на принципах, впервые установленных Грегором Менделем . Этот подход в первую очередь ориентирован на анализ сцепления и методы ассоциации генов.
Анализ связей [ править ]
Основой для анализа сцепления является понимание хромосомного расположения и идентификация генов болезней. Определенные гены, которые связаны или связаны друг с другом, находятся рядом друг с другом на одной и той же хромосоме. Во время мейоза эти гены могут наследоваться вместе и могут использоваться в качестве генетического маркера для определения фенотипа заболеваний. Поскольку анализ сцепления может идентифицировать закономерности наследования, эти исследования обычно основаны на семейных исследованиях. [4]
Анализ ассоциации генов [ править ]
Анализ ассоциации генов основан на популяциях; он не сосредоточен на моделях наследования, а скорее основан на всей истории популяции. Анализ ассоциации генов рассматривает конкретную популяцию и пытается определить, отличается ли частота аллеля у пораженных индивидуумов от контрольной группы здоровых особей той же популяции. Этот метод особенно полезен для выявления сложных заболеваний, не имеющих менделевской наследственности . [3]
Использование генных карт: гены болезней [ править ]
Используя упомянутые выше методы, исследователи могут картировать гены болезней. Создание генной карты - важный первый шаг на пути к идентификации генов болезней. Генные карты позволяют идентифицировать вариантные аллели и позволяют исследователям делать прогнозы относительно генов, которые, по их мнению, вызывают мутантный фенотип. Примером нарушения, которое было идентифицировано с помощью анализа сцепления, является кистозный фиброз . Например, при муковисцидозе (CF) образцы ДНК из пятидесяти семей, затронутых CF, были проанализированы с использованием анализа сцепления. Сотни маркеров, относящихся к CF, были проанализированы по всему геному, пока CF не был идентифицирован на длинной руке.хромосомы 7. Затем исследователи завершили анализ сцепления дополнительных ДНК-маркеров в хромосоме 7, чтобы определить еще более точное местоположение гена CF. Они обнаружили, что ген CF находится около 7q31-q32 (см. Номенклатуру хромосом ). [3]
См. Также [ править ]
- Генетическая связь
Ссылки [ править ]
- ^ Nussbaum, Роберт L .; Макиннес, Родерик Р .; Уиллард, Хантингтон Ф. (2016). Томпсон и Томпсон Генетика в медицине (Восьмое изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Эльзевир. С. 178–187. ISBN 978-1-4377-0696-3. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Дата обращения 13 октября 2015 .
- ^ a b c Браун, Теренс, А. (2002). Геномы . Манчестер, Великобритания: Наука о гирляндах. ISBN 0-471-25046-5.
- ^ a b c d Hartwell, Leland H .; Худ, Лерой; Голдберг, Майкл Л .; Рейнольдс, Энн Э .; Сильвер, Ли М .; Карагианнис, Джим; Папаконстантину, Мария (2014). Генетика: от генов к геномам (канадский ред.). Канада: Макгроу-Хилл Райерсон. С. 456–459, 635–636. ISBN 978-0-07-094669-9. Дата обращения 13 октября 2015 .
- ^ Pulst, Stefan M. (июнь 1999). «Анализ генетической связи» . JAMA Neurology . 56 (6): 667–672. DOI : 10,1001 / archneur.56.6.667 . PMID 10369304 . Дата обращения 13 октября 2015 .
