Genetyka mapowanie - Notatki. PDF

Preview

Summary

Notatki....

Description

Genetyka: Mapowanie genów Mapowanie genów: polega na ustaleniu wzajemnego położenia i odległości genów w chromosomie. W celu scharakteryzowania genomu ludzkiego stosuje się 3 rodzaje map: -genetyczne (mapy sprzężeń) - cytogenetyczne -fizyczne Układ liniowy genów wraz z odległościami ustalonymi podczas mapowania to genetyczna mapa chromosomu. Genetyczne sprzężenie dwóch genów zostało odkryte pezez Batesona, Saundersa i Punnetta w 1905r. przeprowadzili oni krzyżówkę dwugenową u grochu cukrowego, badając dziedziczenie barwy kwiatu i kształtu pyłku. Grupy sprzężeń tworzą geny sprzężone, które są zlokalizowane na jedynym chromosomie. Dziedziczą się one zawsze razem ale niezależnie w stosunku do genów na innych chromosomach. Liczba grup sprzężeń jest charakterystyczna dla danego gatunku i równa się haploidalnej liczbie autosomów+ chromosomy płci. - D. melanogaster ma 5 grup sprzężeń;, n=3 autosomy+chromosomy płci X i Y daje (3+X+Y)= 5 (2n=8 chromosomów) -człowiek ma 24 grup sprzężeń; n=22 autosomy + chromosomy płci X i Y daje (22+X+Y)=24 (2n=46 chromosomów) a) jeśli geny nie są sprzężone to w F2 oczekujemy stosunku 9:3:3:1 Po ustaleniu lokalizacji genów w konkretnych chromosomach przy pomocy krzyżówki testowej dwupunktowej konieczne jest określenie ich położenia względem siebie, co oznacza, że trzeba przeprowadzić mapowanie. Mapowanie genetyczne opiera się na pomiarze tendencji dwóch nieallelicznych genów do wspólnego segregowania w czasie mejozy. Rodzaje map genetycznych: a) Mapy genetyczne (mapy sprzężone) podstawą rekombinacji jest zjawisko rekombinacji. Mapy genetyczne sporządza się, analizując sprzężenia na podstawie częstotliwości rekombinacji między genami leżącymi na tym samym chromosomie. Allele dwóch genów sprzężonych mają tendencję do przechodzenia razem do tej samej gamety. Jeżeli lokalizacja jednego genu jest znana, to drugi gen łatwo zlokalizować w danym obszarze chromosomu. W analizie sprzężeń bierze się pod uwagę 2 miejsca (loci) na chromosomie. W jednym zlokalizowany jest gen określający badaną cechę, w drugim obecny jest gen markerowy. Markery są sprzężone z badanym genem i dziedziczone razem z nim , a rekombinacja między nimi zachodzi bardzo rzadko. Aby w analizie sprzężeń genów wykorzystać markery muszą one występować w przynajmniej dwóch alternatywnych odmianach fenotypowych, przy czym każdy fenotyp określany jest przez inny allel odpowiadającego mu genu. Najczęściej stosuje się: RFLP, SSLP, SNP



Jeżeli para genów dziedziczy się łącznie, a czasem w sposób przypominający niezależne dziedziczenie cech to jest to- sprzężenie częściowe. o Powodem tego jest zjawisko crossing - over* Prawdopodobieństwo przekazania łącznego dwóch genów przynależnych do tego samego chromosomu zależy od odległości między nimi - im większa odległość, tym większa szansa, że geny te zostaną rozdzielone w trakcie c-o. o Geny znajdujące się na przeciwległych biegunach praktycznie segregują się niezależnie.

Geny leżące na tym samym chromosomie określamy jako SYNTENICZNE, geny segregujące się zazwyczaj łącznie (położone blisko siebie) - SPRZĘŻONE. W spermatogenezie u człowieka c-ov występuje ok 52 razy

SYNTENIA NIE ZAWSZE JEST RÓWNOWAŻNA ZE SPRZĘŻENIEM.  

Jednostką mapowania genetycznego jest centymorgan (cM) czyli procent prawdopodobieństwa rekombinacji. 1 cM odległości dwóch genów na chromosomie odpowiada 1% częstotliwości występowania c-ov między tymi genami.

b) Mapy cytogenetyczne/chromosomowe: ujawniają lokalizację genów i innych specyficznych frag. DNA w określonych prążkach danego chromosomu. Mapy te mogą być konstruowane bez znajomości sekwencji danego typu, jedynie na podstawie jego efektu fenotypowego. Oparte są na fizycznych pomiarach odległości ( w ilości par zasad). Mapy te pozwalają na uwidocznienie położenia genów z dokładnością do ok. 100 tys. Pz / 100 kb. Obecnie najczęściej stosowaną metodą do przypisywania sekwencji DNA jest FISH c) Mapowanie fizyczne: ma na celu uzyskanie informacji o położeniu interesującego nas elementu, np. genu, promotora czy mutacji punktowej w specyficznym locus na chromosomie. Jednostką mapowania fizycznego jest Mapowanie jest etapem wstępnym do sekwencjonowania genomu. Najczęściej stosowane metody konstrukcji fizycznych map genomu to mapowanie restrykcyjne i STS Obecnie stosuje się następujące metody przy mapowaniu genów: 1. Krzyżówkę wielopunktowe/ trójpunktowa → do ustalania kolejności genów w chromosomie i odległości pomiędzy nimi. 

  

Wynikiem tych analiz jest mapa genowa chromosomu, czyli graficzne przedstawienie loci genowych i odległości między nimi, ustalonych na podstawie otrzymanych częstości rekombinacji między genami blisko siebie leżącymi. Pozwalają ustalić nie tylko pojedynczy, ale także podwójny c-ov Częstotliwość podwójnych c-ov jest w rzeczywistości niższa niż obliczona teoretycznie => zjawisko interferencji Odległości genów na mapie są proporcjonalne do częstości rekombinacji zachodzących między loci genów.

2. Analizę osobników z dodatkowymi chromosomami (płciowymi lub autosomami) np. analiza trisomików → do przyporządkowania grup genów sprzężonych do określonych chromosomów → porządkowanie map genetycznych

3. Analizę cytologiczną i genetyczną aberracji chromosomowych →do tworzenia map cytologicznych Chcemy obliczyć odległość między genami a, b i c, stosując trójpunktowa krzyżówkę testową.

P:

ABC ∗abc abc abc

W potomstwie tej krzyżówki (F1) odkryjemy przypadki pojedynczego i podwójnego c-o podczas powstawania gamet.

A B C A b c    

Brak c-o => gamety: ABC, abc, Pojedyncze c-o w obszarze I (między genami A i B) => gamety: Abc, aBC, Pojedyncze c-o w obszarze II (między genami B i C) => gamety: ABc, abC, Podwójny c-o w obszarze I i II => gamety: AbC, aBc,

Częstości poszczególnych przypadków to odpowiednio:   

Pojedyncze c-o w obszarze I (między genami A i B): ilość gamet Abc + aBC +AbC + aBc / ilość wszystkich gamet Pojedyncze c-o w obszarze II (między genami B i C): ilość gamet ABc + abC +AbC + aBc / ilość wszystkich gamet Podwójny c-o: o o

Teoretyczna: iloczyn częstości c-o w I i II obszarze Rzeczywista: ilość gamet AbC + aBc / ilość wszystkich gamet

Interferencja: Obliczając odległości genów z krzyżówek dwupunktowych i trójpunktowych okazało się, że częstość podwójnego c-o zwykle jest niższa niż teoretycznie obliczana jako iloczyn częstości pojedynczych c-o w dwóch sąsiednich obszarach chromosomu. Zjawisko to nazwano interferencją. Im odcinek wyznaczany przez 3 geny jest mniejszy, tym interferencja jest większa. Innymi słowy zajście c-o w jednym odcinku chromosomu zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia drugiego c-o w jego najbliższym sąsiedztwie. Współczynnik koincydencji Wyraża się ją przy pomocy współczynnika koincydencji, który jest stosunkiem częstości wykrytych przypadków podwójnego c-o do częstości obliczanej z iloczynu obserwowanych przypadków pojedynczego c-o w sąsiednich odcinkach chromosomu. Współczynnik zgodności jest stosunkiem liczby obserwowanych podwójnych c-ov do liczby oczekiwanych między 3 lub 4 sprzężonymi genami.

K = liczba obserwowanych podwójnych c-o / teoretyczne wystąpienie podwójnego c-o 0 I = 1 => całkowita interferencja Obserwujemy tyle podwójnych c-o, ile wynika z obliczeń teoretycznych => K = 1 => I = 0 => brak interferencji Przy wartościach współczynnika koincydencji bliskich 0 (jest wysoka interferencja i praktycznie brak podwójnego c-o), wartości c-o wynikające z krzyżówki odpowiadają rzeczywistej częstości c-o i bardziej prawidłowo obrazują zależności pomiędzy genami.

...