genomikartoituksessa käytetään kahta toisistaan erottuvaa ”karttatyyppiä”: geneettisiä karttoja ja fysikaalisia karttoja. Vaikka molemmat kartat ovat kokoelma geneettisiä markkereita ja geenilokkeja, geneettisten karttojen etäisyydet perustuvat geneettiseen linkitystietoon, kun taas fysikaalisissa kartoissa käytetään todellisia fysikaalisia etäisyyksiä, jotka mitataan yleensä emäsparien lukumääränä. Vaikka fyysinen kartta voisi olla genomin” tarkempi ” esitys, geneettiset kartat tarjoavat usein oivalluksia kromosomin eri alueiden luonteesta, esim. geneettisen etäisyyden ja fyysisen etäisyyden suhde vaihtelee suuresti eri genomialueilla, mikä heijastaa erilaisia rekombinaationopeuksia, ja tällainen nopeus on usein osoitus eukromaattisesta (yleensä geenirikas) vs heterokromaattisesta (yleensä geenirikas) genomin alueista.
Geenikartoitus
tutkijat aloittavat geenikartan keräämällä verinäytteitä., sylki, tai kudosta perheenjäsenten, jotka kantavat merkittävä sairaus tai piirre ja perheenjäsenten, jotka eivät. yleisin näyte käytetään geenikartoitus, erityisesti henkilökohtaisissa genomitesteissä on sylki. Tämän jälkeen tutkijat eristävät näytteistä DNA: n ja tutkivat sitä tarkasti etsien ainutlaatuisia kuvioita niiden perheenjäsenten DNA: ssa, jotka kantavat tautia, jota niiden DNA: lla, jotka eivät tuota tautia kanna, ei ole. Näitä DNA: n ainutlaatuisia molekyylikuvioita kutsutaan polymorfismeiksi eli markkereiksi.
geneettisen kartan rakentamisen ensimmäiset vaiheet ovat geneettisten markkereiden kehittäminen ja karttapopulaatio. Mitä lähempänä kaksi merkkiainetta kromosomissa on, sitä todennäköisemmin ne siirtyvät seuraavalle sukupolvelle yhdessä. Siksi kaikkien merkkiaineiden ”co-segregation” – kuvioita voidaan käyttää niiden järjestyksen rekonstruoimiseen. Tämän vuoksi jokaisen geenimerkin genotyypit kirjataan sekä vanhemmille että jokaiselle yksilölle seuraavissa sukupolvissa. Geneettisten karttojen laatu riippuu paljolti näistä tekijöistä: kartassa olevien geneettisten markkereiden määrästä ja karttapopulaation koosta. Nämä kaksi tekijää liittyvät toisiinsa, sillä suurempi karttapopulaatio voisi lisätä kartan ”resoluutiota” ja estää kartan ”kyllästymisen”.
geenikartoituksessa voidaan geenimerkkinä käyttää mitä tahansa sekvenssiominaisuutta, joka voidaan uskollisesti erottaa kahdesta vanhemmasta. Geenejä tässä suhteessa edustavat ”piirteet”, jotka voidaan uskollisesti erottaa kahden vanhemman välillä. Niiden yhteys muihin geneettisiin markkereihin lasketaan samalla tavalla kuin jos ne ovat yhteisiä markkereita ja varsinaiset geenilokerot haarukoidaan sitten kahden lähimmän viereisen markkerin väliselle alueelle. Koko prosessi toistetaan tarkastelemalla useampia markkereita, jotka kohdistavat kyseisen alueen kartoittamaan geenien naapurustoa korkeammalla resoluutiolla, kunnes tietty syy-lokus voidaan tunnistaa. Tätä prosessia kutsutaan usein ”positionaaliseksi kloonaukseksi”, ja sitä käytetään paljon kasvilajien tutkimuksessa. Yksi kasvilaji, jossa erityisesti paikalliskloonausta hyödynnetään, on maissi. Geneettisen kartoituksen suuri etu on, että se voi tunnistaa geenien suhteellisen aseman pelkästään niiden fenotyyppisen vaikutuksen perusteella.
geneettinen kartoitus on tapa tunnistaa tarkasti, missä kromosomissa on mikäkin geeni ja tarkalleen paikantaa, missä kyseinen geeni sijaitsee kyseisessä kromosomissa. Kartoitus toimii myös menetelmänä määritettäessä, mikä geeni on todennäköisimmin rekombinantti kahden geenin välisen etäisyyden perusteella. Kahden geenin välinen etäisyys mitataan yksiköissä, jotka tunnetaan nimellä centimorgan. Centimorgan on välimatka geenien välillä, joille yksi meioosin tuote sadasta on rekombinantti. Mitä kaksi muuta geeniä ovat toisistaan, sitä todennäköisemmin ne rekombinoituvat. Jos se olisi lähempänä, kävisi päinvastoin.
fysikaalinen mappingEdit
koska varsinaisia emäsparin etäisyyksiä on yleensä vaikea tai mahdotonta suoraan mitata, fysikaaliset kartat rakennetaan itse asiassa hajottamalla perimä ensin hierarkkisesti pienemmiksi kappaleiksi. Luonnehtimalla jokaista yksittäistä kappaletta ja kokoamalla ne takaisin yhteen, näiden pienten palasten päällekkäinen polku eli ”laatoituspolku” antaisi tutkijoille mahdollisuuden päätellä fysikaalisia etäisyyksiä genomisten piirteiden välillä. Genomin pirstoutuminen voidaan saavuttaa restriktioentsyymileikkauksella tai hajottamalla perimä fyysisesti sonikaation kaltaisilla prosesseilla. Kun DNA-fragmentit on leikattu, ne erotetaan elektroforeesilla. Tuloksena oleva DNA: n Siirtymä (eli sen geneettinen sormenjälki) käytetään tunnistamaan, mikä DNA: n venymä kloonissa on. Sormenjälkiä analysoimalla kontigit kootaan automatisoiduin (FPC) tai manuaalisin keinoin (pathfinders) päällekkäisiksi DNA-osuuksiksi. Nyt voidaan tehdä hyvä valinta klooneja tehokkaasti sekvensoida kloonit määrittää DNA sekvenssi tutkittavan organismin.
fysikaalisessa kartoituksessa ei ole suoria tapoja merkitä tiettyä geeniä, koska kartoitus ei sisällä mitään ominaisuuksia ja toimintoja koskevaa tietoa. Geneettiset markkerit voidaan yhdistää fyysiseen karttaan in situ-hybridisaation kaltaisilla prosesseilla. Tällä lähestymistavalla fysikaaliset karttakontigit voidaan ”ankkuroida” geneettiselle kartalle. Fyysisessä karttakontigissa käytetyt kloonit voidaan sitten sekvensoida paikallisella mittakaavalla uuden geneettisen markkerin suunnittelun ja aiheuttavan lokuksen tunnistamisen helpottamiseksi.
Makrorestriktio on fysikaalisen kartoituksen tyyppi, jossa molekyylipainoltaan suuri DNA pilkkoutuu restriktioentsyymillä, jolla on vähäinen määrä restriktiokohtia.
on olemassa vaihtoehtoisia tapoja määrittää, miten DNA klooniryhmässä limittyy ilman kloonien täydellistä sekvensointia. Kun Kartta on määritetty, klooneja voidaan käyttää resurssina, jotta ne voivat tehokkaasti pitää sisällään suuria osia perimästä. Tällainen kartoitus on tarkempaa kuin geneettiset kartat.
Mutaatiokohtien kartoittaminen geneedit
1950-luvun alussa vallitseva näkemys oli, että kromosomissa olevat geenit ovat diskreettejä kokonaisuuksia, jotka ovat jakamattomia geneettisen rekombinaation avulla ja jotka on järjestetty kuin helmet narulla. Vuosina 1955-1959 Benzer teki geneettisiä rekombinaatiokokeita käyttäen bakteriofagi T4: n rII-mutantteja. Hän havaitsi, että rekombinaatiotestien perusteella mutaatiopaikat voitiin kartoittaa lineaarisessa järjestyksessä. Tämä tulos antoi todisteita keskeiselle ajatukselle, että geenillä on lineaarinen rakenne, joka vastaa DNA: n pituutta ja jossa on monia alueita, jotka voivat itsenäisesti mutatoitua.
vuonna 1961 Francis Crick, Leslie Barnett, Sydney Brenner ja Richard Watts-Tobin tekivät geneettisiä kokeita, jotka osoittivat proteiinien geneettisen koodin perusluonteen. Nämä kokeet, joissa kartoitettiin mutaatiopaikkoja bakteriofagi T4: n riib-geenin sisällä, osoittivat, että geenin DNA: n kolme peräkkäistä nukleobaasia määrittävät sen koodatun proteiinin jokaisen peräkkäisen aminohapon. Näin geneettinen koodi osoitettiin olevan triplettikoodi, jossa jokainen tripletti (jota kutsutaan kodoniksi) määrittää tietyn aminohapon. He saivat myös todisteita siitä, että kodonit eivät ole päällekkäisiä keskenään proteiinia koodaavassa DNA-sekvenssissä, ja että tällainen sekvenssi luetaan kiinteästä lähtöpisteestä.
Edgar ym. tehtiin kartoituskokeita bakteriofagi T4: n r-mutanteilla, jotka osoittivat, että rii-mutanttien väliset rekombinaatiotaajuudet eivät ole täysin additiivisia. Kahden rII-mutantin risteytyksen (a x d) rekombinaatiotaajuus on yleensä pienempi kuin vierekkäisten sisäisten osavälien (a x b) + (b x c) + (c x d) rekombinaatiotaajuuksien summa. Vaikka ei varsinaisesti additiivinen, osoitettiin systemaattinen suhde, joka todennäköisesti heijastaa taustalla olevaa geneettisen rekombinaation molekyylimekanismia.
genomin sekvensointia
genomin sekvensointia kutsutaan joskus virheellisesti muiden kuin biologien ”genomikartoitukseksi”. ”Haulikon sekvensointiprosessi” muistuttaa fyysisen kartoituksen prosessia: se pirstoo genomin pieniksi fragmenteiksi, luonnehtii jokaisen fragmentin, sitten laittaa ne takaisin yhteen (uudemmat sekvensointitekniikat ovat rajusti erilaisia). Vaikka soveltamisala, tarkoitus ja prosessi ovat täysin erilaiset, genomikokoonpanoa voidaan pitää fyysisen kartan ”ultimaattisena” muotona, sillä se tarjoaa paljon paremmin kaiken sen tiedon, mitä perinteinen fyysinen kartta voi tarjota.