der er to karakteristiske typer “kort”, der anvendes inden for genomkortlægning: genetiske kort og fysiske kort. Mens begge kort er en samling af genetiske markører og gen loci, er genetiske kortafstande baseret på den genetiske koblingsinformation, mens fysiske kort bruger faktiske fysiske afstande, der normalt måles i antal basepar. Mens det fysiske kort kan være en mere “nøjagtig” repræsentation af genomet, giver genetiske kort ofte indsigt i arten af forskellige regioner i kromosomet, f. eks. den genetiske Afstand til fysisk afstandsforhold varierer meget i forskellige genomiske regioner, som afspejler forskellige rekombinationshastigheder, og en sådan hastighed er ofte tegn på euchromatisk (normalt genrig) vs heterochromatisk (normalt genfattig) regioner i genomet.
Gene mappingEdit
forskere begynder et genetisk kort ved at indsamle prøver af blod. eller væv fra familiemedlemmer, der bærer en fremtrædende sygdom eller træk og familiemedlemmer, der ikke gør det. den mest almindelige prøve, der anvendes i genkortlægning, især i personlige genomiske tests, er spyt. Forskere isolerer derefter DNA fra prøverne og undersøger det nøje og leder efter unikke mønstre i DNA ‘et fra de familiemedlemmer, der bærer sygdommen, som DNA’ et fra dem, der ikke bærer sygdommen, ikke har. Disse unikke molekylære mønstre i DNA ‘ et kaldes polymorfier eller markører.
de første trin i opbygningen af et genetisk kort er udviklingen af genetiske markører og en kortlægningspopulation. Jo tættere to markører er på kromosomet, jo mere sandsynligt er det, at de overføres til den næste generation sammen. Derfor kan” co-segregering ” mønstre af alle markører bruges til at rekonstruere deres rækkefølge. Med dette i tankerne registreres genotyperne for hver genetisk markør for både forældre og hvert individ i de følgende generationer. Kvaliteten af de genetiske kort er i høj grad afhængig af disse faktorer: antallet af genetiske markører på kortet og størrelsen af kortlægningspopulationen. De to faktorer er indbyrdes forbundne, da en større kortlægningspopulation kan øge kortets “opløsning” og forhindre, at kortet bliver “mættet”.
i genkortlægning kan enhver sekvensfunktion, der trofast kan skelnes fra de to forældre, bruges som en genetisk markør. Gener er i denne henseende repræsenteret af “træk”, der trofast kan skelnes mellem to forældre. Deres kobling med andre genetiske markører beregnes på samme måde som om de er almindelige markører, og de faktiske gen loci parentes derefter i et område mellem de to nærmeste nabomarkører. Hele processen gentages derefter ved at se på flere markører, der er målrettet mod denne region for at kortlægge genkvarteret til en højere opløsning, indtil et specifikt årsagssted kan identificeres. Denne proces kaldes ofte “positionel kloning”, og den bruges i vid udstrækning i undersøgelsen af plantearter. En planteart, især hvor positionel kloning anvendes, er i majs. Den store fordel ved genetisk kortlægning er, at den kan identificere den relative position af gener udelukkende baseret på deres fænotypiske virkning.
genetisk kortlægning er en måde at identificere nøjagtigt, hvilket kromosom der har hvilket gen og nøjagtigt identificere, hvor genet ligger på det pågældende kromosom. Kortlægning fungerer også som en metode til bestemmelse af hvilket gen der sandsynligvis rekombineres baseret på afstanden mellem to gener. Afstanden mellem to gener måles i enheder kendt som centimorgan. En centimorgan er en afstand mellem gener, for hvilke et produkt af meiose I hundrede er rekombinant. De yderligere to gener er fra hinanden, jo mere sandsynligt vil de rekombinere. Hvis det var tættere, ville det modsatte ske.
fysisk kortlægning
da faktiske baseparafstande generelt er svære eller umulige at måle direkte, konstrueres fysiske kort faktisk ved først at knuse genomet i hierarkisk mindre stykker. Ved at karakterisere hvert enkelt stykke og samle sammen igen, ville den overlappende sti eller “flisebelægning” af disse små fragmenter give forskere mulighed for at udlede fysiske afstande mellem genomiske træk. Fragmenteringen af genomet kan opnås ved begrænsning af skæring eller ved fysisk at knuse genomet ved processer som sonikering. Når de er skåret, adskilles DNA-fragmenterne ved elektroforese. Det resulterende mønster af DNA-migration (dvs.dets genetiske fingeraftryk) bruges til at identificere, hvilken DNA-strækning der er i Klonen. Ved at analysere fingeraftrykkene samles contigs ved hjælp af automatiserede (FPC) eller manuelle midler (stifindere) til overlappende DNA-strækninger. Nu kan der laves et godt valg af kloner til effektivt at sekvensere klonerne for at bestemme DNA-sekvensen af organismen under undersøgelse.
i fysisk kortlægning er der ingen direkte måder at markere et specifikt gen på, da kortlægningen ikke indeholder nogen information, der vedrører træk og funktioner. Genetiske markører kan knyttes til et fysisk kort ved processer som in situ hybridisering. Ved denne tilgang kan fysiske kortkontigs “forankres” på et genetisk kort. De kloner, der bruges i de fysiske kortkontigs, kan derefter sekventeres i lokal skala for at hjælpe med nyt genetisk markørdesign og identifikation af det forårsagende loci.
Makrorestriktion er en type fysisk kortlægning, hvor DNA med høj molekylvægt fordøjes med en restriktion med et lavt antal restriktionssteder.
der er alternative måder at bestemme, hvordan DNA i en gruppe kloner overlapper hinanden uden fuldstændig sekventering af klonerne. Når kortet er bestemt, kan klonerne bruges som en ressource til effektivt at indeholde store strækninger af genomet. Denne type kortlægning er mere præcis end genetiske kort.
kortlægning af mutationssteder inden for et genredit
i begyndelsen af 1950 ‘ erne var den fremherskende opfattelse, at generne i et kromosom er diskrete enheder, udelelige ved genetisk rekombination og arrangeret som perler på en streng. I løbet af 1955 til 1959 udførte Benser genetiske rekombinationsforsøg ved hjælp af rII-mutanter af bakteriofag T4. Han fandt ud af, at mutationsstederne på basis af rekombinationstest kunne kortlægges i en lineær rækkefølge. Dette resultat gav bevis for nøgleideen om, at genet har en lineær struktur svarende til en længde af DNA med mange steder, der uafhængigt kan mutere.
i 1961 udførte Francis Crick, Leslie Barnett, Sydney Brenner og Richard Tobin genetiske eksperimenter, der demonstrerede den grundlæggende karakter af den genetiske kode for proteiner. Disse eksperimenter, der involverede kortlægning af mutationssteder inden for riib-genet af bakteriofag T4, viste, at tre sekventielle nukleobaser af genets DNA specificerer hver successiv aminosyre af dets kodede protein. Således blev den genetiske kode vist at være en tripletkode, hvor hver triplet (kaldet et codon) specificerer en bestemt aminosyre. De opnåede også bevis for, at kodonerne ikke overlapper hinanden i DNA-sekvensen, der koder for et protein, og at en sådan sekvens læses fra et fast udgangspunkt.
Edgar et al. udførte kortlægningseksperimenter med R-mutanter af bakteriofag T4, der viser, at rekombinationsfrekvenser mellem rII-mutanter ikke er strengt additive. Rekombinationsfrekvensen fra et kryds af to RII-mutanter (A d) er normalt mindre end summen af rekombinationsfrekvenser for tilstødende interne underintervaller (A B b) + (b c c) + (c d). Selvom det ikke er strengt additivt, blev der påvist et systematisk forhold, der sandsynligvis afspejler den underliggende molekylære mekanisme for genetisk rekombination.
Genomsekvenseredit
Genomsekventering kaldes undertiden fejlagtigt “genomkortlægning” af ikke-biologer. Processen med “shotgun sekventering” ligner processen med fysisk kortlægning: det knuser genomet i små fragmenter, karakteriserer hvert fragment og sætter dem derefter sammen igen (nyere sekventeringsteknologier er drastisk forskellige). Mens omfanget, formålet og processen er helt anderledes, kan en genomsamling ses som den “ultimative” form for fysisk kort, idet den på en meget bedre måde giver alle de oplysninger, som et traditionelt fysisk kort kan tilbyde.