Építőipari genetikai térképét kromoszómák
Szekvenálása a genom - ez csak egy sorozat ugyanazt a négy betűt végtelen variációk. Nézte, senki sem lesz képes azonnal kiszámítja a funkcióját. Azonban behelyezése a bázis szekvencia a megfelelő helyen a genomban, akkor kap egy nyom a funkcióját. Genom térkép - grafikus rendszer, amely lehetővé teszi a kutatók, hogy navigálni a genom, hogy keressen egy helyet benne, ami fontos lehet, és érdekes.
A legegyszerűbb formájában a genom térkép egy sor, a teljes hosszon, amelynek vannak különböző tereptárgyak jelölt betűk és számok, amelyek lehetővé teszik a vizsgálatot azonosítani sajátosságait. A kártya nem ugyanaz, mint a genom szekvenciáját bázisok. Hely gének a térképen lehet számítani meghatározása nélkül a bázis szekvencia. A körülbelüli elhelyezkedését gének járó rendellenességek számos örökletes betegségek már létre a hosszú, mielőtt a szekvenálása A humán genom a tanulmány az öröklési különböző vonások kapcsolódik. Az alkalmazott módszerek ebben az esetben részletesen során „Genetics”. Itt érintjük csak az általános törvényei néhány közülük.
Hogy van az építési genetikai térképek? Tegyük fel, hogy azt szeretnénk, hogy megtudja, a helyét egy adott gén okozza a betegséget, amit kifejez bizonyos fenotípusos tulajdonságok. Először azt vizsgáljuk, a családok száma képviselő több generáció, amelynek tagjai ebben a betegségben szenved, hogy megtudja, milyen más genetikai tulajdonságokat kapcsolódik a betegség.
Gének bármilyen jelét, amelynek a tendencia, hogy együtt öröklődnek a hajlam, hogy a betegség, nagy valószínűséggel lehet lokalizált egyetlen kromoszómán, közel a gének okozza a betegséget. Vannak kiválasztva markerek a kívánt gént. Azonosított számos marker egy ismert helyen egy kromoszómán, lehetséges nagy pontossággal (akár több millió bázispár), hogy a helyét a gén okozza a betegséget.
tanulmányokat majd összpontosítani a része a genom, amely hordozza a gént, és a keresést egy gént, amely egy másik bázis szekvencia egészséges és beteg emberek, vagy gén, amelynek funkciója összefüggésben lehet a betegség. Csak így azonosítottuk kapcsolatos gének fibrózis a húgyhólyag, és a Huntington-kór. Azonban ez az út hosszú és időigényes, ezért a cél a fejlesztés a genetika is részletesebb térképek genomok, amely lehetővé teszi akár találni szekvenciákat, amelyek szükségesek az egyes esetekben.
Kétféle genetikai térképek - térképek genetikai kapcsoltsági és fizikai térképek.
Genetikai kapcsolatot térképek mutatják a sorrendben elrendezése gének a kromoszómán és a relatív távolságokat közöttük. Ez az első eset, hogy ilyen térkép készült elején a huszadik század. A laboratóriumban a Columbia University által vezetett Thomas H. Morgan (Fiziológiai és orvostudományi Nobel-díj-díj, 1933). Tárgya ezeknek a klasszikus genetikai vizsgálatok kiválasztott gyümölcslegyek Drosophila melanogaster, a kis méret és az egyszerűség, amely lehetővé teszi, hogy végezzen kísérleteket száz legyek.
Ezen túlmenően, hogy szaporodnak gyorsan és bebizonyította, hogy rendkívül termékeny - új generációs jelennek meg minden 12 nap, és a női állapít 1000 herék. Muslicák 4 pár kromoszómát, köztük egy pár szex. Morgan jegyezni, hogy ha egy férfi fehér szemét kereszt egy vörös szemű nő, akkor az utód lesz vörös szemek; de amikor átlépte az utódok „vasas” egymással újra megjelenik, de csak a férfiaknál. Morgan következtetésre jutott, hogy ezt a funkciót, és más „korlátozott padlón” jeleket, mint a színvakság az emberben, ami azonban csak a férfiak, úgy kell elhelyezni, az X kromoszómán.
Ez volt az első mutáció társul egy adott kromoszómán. Az elkövetkező években azonosítottak több mint 40 mutáció muslicák, amelyek közül néhány láncolt egymáshoz. Most négy fő típusa öröklési: autoszomális domináns, autoszomális recesszív (tárgya 22-m-nem-szexuális pár kromoszómát), valamint X-hez kötött domináns és az X-kromoszómához kötött recesszív.
Vezetés Morgan kísérletezni fehér szemű legyek ábrán látható. 3.1. Ez a kísérlet azt demonstrálja az esetben X-kromoszómához kötött recesszív öröklődés. Ily módon a gének kapcsolódnak megjelölések találhatók ugyanazon a kromoszómán. Ahhoz, hogy meghatározzuk a genetikai kapcsoltsági csoport Morgan ferdeségi mutánsok normál legyek és a kapott utódok, újra és újra, amíg elegendő számú legyek kaptuk megőrzése bizonyos mutációk a kromoszómán.
Mivel a hely volt ismert, az ilyen mutációk markerként szolgálhat. Ezután a hímek egy új mutáció keresztezték a nőstények hordozó marker mutáció. Mint már említettük, a fehér szeme az eredmény egy mutáció az X kromoszómán. Ha egy új mutáció folyamatosan megnyilvánuló fehér szemű legyek, azt jelenti, hogy ez található az X kromoszómán.
Ábra. 3.1. Az eredmények átlépő fehér szemű repül vörös szemű férfi. Fekete háromszög jelölt X-kromoszóma hordozó domináns eleme a vörös-szem. Fehér fordított háromszögek jelölt az X-kromoszóma hordozó recesszív fehér-szem. Szürke háromszögek - az Y-kromoszómát
Azonban voltak jelek, hogy már haladt, de nem mindig, például jelei a fehér szemét, és csökevényes szárnya. Ez a hatás annak köszönhető, hogy kerül sor a meiózis keresztező vonalak (géncsere régiói között a kromoszóma). Ha érdekli található gének azonos kromoszómán helyezkedik el, hanem egymástól távol eredményeként egymást keresztező vonalak kialakulása során ivarsejtek, akkor valószínű, hogy esik a különböző sejtekben. Szorosan elhelyezett gének nem lehet elválasztani, amikor crossing over.
Így lehetőség van arra, hogy hozzanak nemcsak a meghatározása a gén egy adott kromoszóma, de nagyjából meghatározza a kölcsönös elrendezése gének rajta, figyelembe véve, hogy milyen gyakran fordulnak elő az utódokban kereszteződéséből. A kapott eredmények alapján a Morgan labor személyzete megépíteni az első térkép az X kromoszóma a gyümölcslégy (ábra. 3.2). Később, az első genetikai térképet a kromoszómák és a másik 3 építettek. Tény, hogy ezek a prototípusa a modern genetikai térképeket.
Ábra. 3.2. Egy tipikus formája az első genetikai térkép mutatja a helyét az öt ok a kromoszómán a muslica
Morgan Maps épültek genetikai jellemzők, amelyek fizikailag látható a vizsgált legyek. Ma, sokkal összetettebb gént kapcsoltsági térképen is a meghatározásán alapuló öröklési specifikus DNS-szekvenciák. Különösen egy olyan módszert használ alapuló restrikciós fragmens hossz polimorfizmus (RFLP).
Az előfordulása allélek elegendő, hogy két homológ gén különbözött csak egy nukleotid. Ha a valószínűségét az ilyen változások (mutációk) nagyobb, mint 1%, akkor azt mondjuk, hogy van egy genetikai polimorfizmus. Cseréje csak egyetlen nukleotid is okozhat jelentős változást a tulajdonságok a kódolt fehérje, mint a normális.
Azonban, több, egyetlen nukleotid szubsztitúciók nem szintéziséhez vezető megváltoztatott géntermékek. Sőt, a csere zajlik a nem kódoló régiók (például a humán genomban, ezek teszik ki körülbelül 90%), amely nem jár semmilyen változás, vannak elosztva a teljes hossza mentén a kromoszóma, és polimorf helyek, amelyeket a markerek genetikai jelölést. De először, polimorf helyen kell kimutatni.
A módszer a következő. DNS emésztjük különösebb megkötés adott helyeken. Ha a restrikciós hely egyetlen nukleotid szubsztitúciót, restrikciós enzim nem ismeri fel, és hasítás nem fordul elő. Ugyanakkor azt is felismeri és hasítja az ép oldalon a másik kromoszómán. Így, kezelése a két allél restrikciós enzim egy sor különböző termékek (DNS-fragmenseket különböző hosszúságú), amely aztán történő hibridizálással azonosítjuk a specifikus próbával.
A jelenség történik a lakosság módosított restrikciós hely, ami a kialakulását egy konkrét DNS-fragmentumok úgynevezett restrikciós fragmens hossz polimorfizmus. A polimorf restrikciós helyek képeznek markerlókuszok a kromoszómán, ahol jelen vannak. Jelenleg azonosított ezer RFLP loci, ami jelentősen megnövelte a allélszám, hogy lehet használni a genetikai kutatás.
Meghatározása allélje RFLP lókusz jelen a kromoszómák egyedi, úgynevezett genotipizálás (tipizálására DNS). Öröklés RFLP loci összhangban van a törvényi Mendel és nyomon követhető azok átadása a családfáját. Gene tengelykapcsoló egy betegség, hogy egy marker lókuszt, meg lehet határozni a kromoszomális lokalizációja ezt a gént. Ezeket génekből izolálhatunk öröklött betegségek, mint például a cisztás fibrózis és a DMD.
Egy másik típusú polimorf lókusz úgynevezett rövid tandem ismétlődések (STR, az angol. Rövid tandem ismétlődések). Az a tény, hogy az emberi genom egyenletesen elosztva mintegy 100 000 egység dinukleotid ismétlődések, amely legfeljebb 40 CA / GT-elemek. Bármely ilyen blokk lokalizálódik egy specifikus helyet kromoszóma, generációról generációra, megőrzésével száma ismétlődő elemek. A genom is előfordulhat ismétlődés (AT) n, (ATG) n, (ATCG) n.
Azonosításához polimorf STR-lókuszok árnyékolt humán genomi könyvtárat, amely feltöltés egy kis méretű (mintegy 1000 bp), egy alkalmas oligonukleotid próbával. A (CA) n-ismétlődések jellemzően használt szonda (CA) 15. Minden pozitív betét szekvenciáját, hogy meghatározzák a hosszát és ismételje nukleotid szekvenciákat szegélyező telephely. Annak meghatározására, hogy a határoló szekvenciák az egyetlen példányban, elvégzi a hibridizáció a komplementer próbák, és ha úgy találja, hogy a szekvenciák genomjában található, ha a pár szintetizált komplementer primerek őket, és elvégzik amlifikatsiyu CA-ismétlődések.
Továbbá, ezt a primer-párt, PCR-t hajtottunk végre tesztelés származó DNS-t nagy számú egyének. Hossza PCR termékeket (körülbelül 200 bp használjuk) úgy határozzuk meg, poliakrilamid gél elektroforézissel. Ha a hossza a amplifikált szegmens így ugyanaz az összes vizsgált DNS-mintát, azt jelenti, nincs ismétlődés polimorf, és fordítva, ha a generált PCR-termékek különböző hosszúságú, az azt jelzi, ez a polimorfizmus STR (STR-polimorfizmus, STRP).
Eltérő hossza a ismétlődések képviseli a locus allélek előforduló frekvenciája 20% vagy több. A STRP-loci feltérképezése genomok, míg RFLP loci, hogy számos előnye van:
1) lehet azonosítani őket információra van szüksége a nukleotid szekvencia csak egy primer pár tárolható számítógépes adatbázisban;
2), ezen lókuszok egyenletesen vannak elosztva a genomban;
3) azok frekvencia nagyon magas, ami biztosítja a magas heterozigótaság;
4) azok könnyen azonosíthatók PCR amplifikáció után.
Fizikai térkép egy egész kromoszóma vagy régió rendelkezik közvetlen kilátás nyílik a megállapodás a gének a DNS-ben, ami megkönnyíti azok azonosítását és jellemzését. A jelenlegi, miután a szekvenálás a humán genom teljes genom térképeket, amelyek kombinálják a két típusú kártyák. Alkotó elektronikus helyek, ahol a szakemberek kaphatnak információkat tartalmaz a különböző kromoszóma térkép, beleértve a teljes grafikus ábrázolása a módszerek genom kutatás és szoftver.
Ábra. 3.3. Ez azt mutatja, egy térképet kromoszóma Micobacterium tuberkulózis. Összehasonlítja a klinikai törzs szekvenciái CDC1551 és H37Rv laboratóriumi kiderült, egy mutáció (szubsztitúció és az illesztés), felelős a patogenitási a klinikai minta, ami viszont javítja a diagnosztizálási módszer, hogy megértsék a mechanizmus a betegség, és javasoljon megfelelő és hatékony terápia.
Ábra. 3.3. kromoszóma géntérképével Micobacterium tuberculosis. A külső kerületén elrendezés látható a gének A megfelelő fehérjéket kódoló közös CDC1551 törzsek (klinikai) és H37Rv (laboratóriumi). Mind a belső kör tükrözi a különbség ezek a törzsek. Például, a második kör mutatja lokalizációs szinonim szubsztitúciót ötödik - kimutatható törzs CDC1551 betétek stb [1] (engedélyével American Society for Microbiology)
NA Warriors, TG Volová