遺伝子マッピング

ゲノムマッピングの分野で使用される”マップ”には、遺伝マップと物理マップの二つの特徴的なタイプがあります。 両方のマップは遺伝子マーカーと遺伝子座の集合体であるが、遺伝マップの距離は遺伝的連鎖情報に基づいており、物理マップは通常塩基対の数で測定された実際の物理距離を使用する。 物理マップはゲノムのより正確な表現である可能性がありますが、遺伝マップはしばしば染色体の異なる領域の性質についての洞察を提供します。 遺伝的距離対物理的距離比は、異なる組換え速度を反映する異なるゲノム領域で大きく変化し、そのような速度は、多くの場合、ゲノムの真色(通常は遺伝子が豊富)対異色(通常は遺伝子が乏しい)領域を示している。

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研究者は、血液のサンプルを収集することによって遺伝マップを開始します。 特に個人的なゲノムテストでは、遺伝子マッピングで使用される最も一般的なサンプルは唾液です。 科学者たちは、サンプルからDNAを分離し、密接にそれを調べ、病気を運ばない人のDNAが持っていない病気を運ぶ家族のDNAのユニークなパターンを探してい DNA中のこれらのユニークな分子パターンは、多型、またはマーカーと呼ばれています。

遺伝子マップを構築する最初のステップは、遺伝子マーカーとマッピング集団の開発です。 二つのマーカーが染色体上に近いほど、それらは一緒に次の世代に渡される可能性が高くなります。 したがって、すべてのマーカーの”共分離”パターンは、それらの順序を再構築するために使用することができます。 このことを念頭に置いて、各遺伝マーカーの遺伝子型は、親および次の世代の各個人の両方について記録される。 遺伝的マップの品質は、これらの要因に大きく依存しています:地図上の遺伝子マーカーの数とマッピング集団の大きさ。 マッピング人口が大きくなると、マップの「解像度」が増加し、マップが「飽和」するのを防ぐ可能性があるため、2つの要因が相互に関連しています。

遺伝子マッピングでは、両親と忠実に区別できる任意の配列特徴を遺伝マーカーとして使用することができます。 この点で、遺伝子は、2つの親の間で忠実に区別することができる「形質」によって表されます。 他の遺伝子マーカーとのそれらの結合は、それらが共通のマーカーであるかのように計算され、実際の遺伝子座は、その後、二つの最も近い隣接マーカーの間の領域 その後、特定の原因遺伝子座を同定することができるまで、その領域を標的とするより多くのマーカーを見て、遺伝子近傍をより高い解像度にマッピングす このプロセスはしばしば「位置クローニング」と呼ばれ、植物種の研究に広く使用されています。 特に、位置クローニングが利用される1つの植物種は、トウモロコシ中である。 遺伝的マッピングの大きな利点は、遺伝子の表現型効果のみに基づいて遺伝子の相対位置を同定できることである。

遺伝子マッピングは、どの染色体がどの遺伝子を持っているかを正確に識別し、その遺伝子がその特定の染色体上のどこにあるかを正確に特定す マッピングは、2つの遺伝子間の距離に基づいて、どの遺伝子が最も組み換え可能性が高いかを決定する方法としても機能します。 二つの遺伝子間の距離は、センチメートルとして知られている単位で測定されます。 センチモルガンは、100の減数分裂の1つの産物が組換えである遺伝子間の距離である。 さらに2つの遺伝子は互いに由来しているので、それらは組み換えしようとしている可能性が高くなります。 それが近ければ、反対が起こるでしょう。

物理マップ編集

実際の塩基対距離は一般的に直接測定するのが難しいか不可能であるため、物理マップは実際には最初にゲノムを階層的に小片に粉砕することによって構築される。 それぞれの単一の部分を特徴づけ、一緒に戻って組み立てることによって、これらの小さな断片の重複パスまたは”タイルパス”は、研究者がゲノムの特徴間の物理的な距離を推測することを可能にするだろう。 ゲノムの断片化は、制限酵素切断または超音波処理のようなプロセスによってゲノムを物理的に粉砕することによって達成することができる。 一旦切断されると、DNA断片は電気泳動によって分離される。 DNAの移動の結果として得られるパターン(すなわち、その遺伝的指紋)は、dnaのストレッチは、クローン内にあるものを識別するために使用されます。 指紋の分析によって、contigsは重複DNAの伸張に自動化された(FPC)または手動平均(pathfinders)によって組み立てられる。 今、クローンの良い選択は、研究中の生物のDNA配列を決定するために効率的にクローンを配列するために行うことができます。

物理マッピングでは、マッピングには形質や機能に関する情報が含まれていないため、特定の遺伝子をマークアップする直接的な方法はありません。 遺伝子マーカーは、in situハイブリダイゼーションのようなプロセスによって物理的なマップにリンクすることができます。 このアプローチによって、物理的な地図の連続は遺伝の地図に”固定される”ことができる。 物理的な地図の連続で使用されるクローンは原因となる遺伝子座の新しい遺伝のマーカーの設計そして同一証明を助けるようにローカルスケールでそれから

マクロストレストリクションは、高分子量DNAを制限部位の数が少ない制限酵素で消化する物理マッピングの一種です。

クローンを完全に配列決定することなく、クローンのグループ内のDNAがどのように重複するかを決定する別の方法があります。 マップが決定されると、クローンは、効率的にゲノムの大規模なストレッチを含むためのリソースとして使用することができます。 このタイプのマッピングは、遺伝的マップよりも正確です。

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内の変異部位のマッピング1950年代初頭には、染色体内の遺伝子は離散的な実体であり、遺伝子組換えによって不可分であり、弦の上にビーズのように配置されているという一般的な見解があった。 1955年から1959年にかけて、ベンザーはバクテリオファージT4のrII変異体を用いた遺伝子組換え実験を行った。 彼は、組換え試験に基づいて、突然変異の部位を線形順序でマッピングできることを発見した。 この結果は、遺伝子が独立して変異することができる多くの部位を有するDNAの長さに相当する線状構造を有するという重要な考えの証拠を提供した。

1961年、Francis Crick、Leslie Barnett、Sydney Brenner、Richard Watts-Tobinは、タンパク質の遺伝コードの基本的な性質を実証する遺伝子実験を行った。 バクテリオファージT4のrIIB遺伝子内の変異部位のマッピングを含むこれらの実験は、遺伝子のDNAの三つの連続核酸塩基は、そのコードされたタンパク質の したがって、遺伝コードは、各トリプレット(コドンと呼ばれる)が特定のアミノ酸を指定するトリプレットコードであることが示された。 彼らはまた、タンパク質をコードするDNA配列においてコドンが互いに重ならず、そのような配列が固定された出発点から読み取られるという証拠を得た。

Edgar et al. バクテリオファージT4のr変異体を用いたマッピング実験を行い、rII変異体間の組換え頻度は厳密には相加的ではないことを示した。 2つのRII変異体の交差からの再結合頻度(a x d)は、通常、隣接する内部サブ間隔(a x b)+(b x c)+(c x d)に対する再結合頻度の合計よりも小さい。 厳密には相加的ではないが、系統的な関係は遺伝子組換えの根底にある分子機構を反映している可能性が高いことが示された。

ゲノム配列編集

ゲノム配列は、非生物学者によって誤って”ゲノムマッピング”と呼ばれることがあります。 “Shotgun sequencing”のプロセスは、物理マッピングのプロセスに似ています: それはゲノムを小さな断片に粉砕し、各断片を特徴づけ、それらを一緒に戻します(より最近の配列決定技術は大幅に異なります)。 スコープ、目的、プロセスは全く異なりますが、ゲノムアセンブリは、従来の物理マップが提供できるすべての情報をはるかに優れた方法で提供するという点で、物理マップの「究極の」形式と見なすことができます。

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