er zijn twee onderscheidende types “Maps” die worden gebruikt op het gebied van genoom mapping: genetische kaarten en fysieke kaarten. Terwijl beide kaarten zijn een verzameling van genetische merkers en Gen loci, genetische kaarten’ afstanden zijn gebaseerd op de genetische linkage informatie, terwijl fysieke kaarten gebruiken werkelijke fysieke afstanden meestal gemeten in aantal basenparen. Hoewel de fysieke kaart een meer “nauwkeurige” weergave van het genoom zou kunnen zijn, bieden genetische kaarten vaak inzicht in de aard van verschillende gebieden van het chromosoom, bijv. de genetische afstand aan fysieke afstandsverhouding varieert zeer bij verschillende genomic gebieden die verschillende recombinatietarieven weerspiegelen, en een dergelijk tarief is vaak indicatief van euchromatic (gewoonlijk gen-rijk) Versus heterochromatic (gewoonlijk gen-arme) gebieden van het genoom.
Gen mappingEdit
onderzoekers beginnen een genetische kaart door bloedmonsters te verzamelen. speeksel, of weefsel van familieleden die een prominente ziekte of eigenschap dragen en familieleden die dat niet doen. het meest voorkomende Monster gebruikt in Gen mapping, vooral in persoonlijke genomische tests is speeksel. Wetenschappers isoleren dan DNA van de monsters en onderzoeken het nauwkeurig, op zoek naar unieke patronen in het DNA van de familieleden die de ziekte dragen die het DNA van degenen die de ziekte niet dragen niet heeft. Deze unieke moleculaire patronen in DNA worden bedoeld als polymorfismen, of tellers.
de eerste stappen om een genetische kaart op te bouwen zijn de ontwikkeling van genetische merkers en een populatie in kaart brengen. Hoe dichter twee tellers zich op het chromosoom bevinden, hoe waarschijnlijker het is dat ze samen aan de volgende generatie worden doorgegeven. Daarom kunnen de” co-segregatie ” patronen van alle markers worden gebruikt om hun volgorde te reconstrueren. Met dit in gedachten, worden de genotypes van elke genetische merker geregistreerd voor beide ouders en elk individu in de volgende generaties. De kwaliteit van de genetische kaarten is grotendeels afhankelijk van deze factoren: het aantal genetische tellers op de kaart en de grootte van de in kaart gebrachte populatie. De twee factoren zijn met elkaar verbonden, omdat een grotere kaartpopulatie de “resolutie” van de kaart zou kunnen verhogen en zou kunnen voorkomen dat de kaart “verzadigd”wordt.
bij het in kaart brengen van genen kan elke sequentie die betrouwbaar van de twee ouders kan worden onderscheiden, als genetische marker worden gebruikt. Genen worden in dit opzicht vertegenwoordigd door “eigenschappen” die getrouw kunnen worden onderscheiden tussen twee ouders. Hun koppeling met andere genetische tellers wordt op dezelfde manier berekend alsof zij gemeenschappelijke tellers zijn en de daadwerkelijke genloci dan tussen haakjes in een gebied tussen de twee dichtstbijzijnde naburige tellers. Het volledige proces wordt dan herhaald door meer tellers te bekijken die dat gebied richten om de genomgeving aan een hogere resolutie in kaart te brengen totdat een specifieke causatieve plaats kan worden geà dentificeerd. Dit proces wordt vaak aangeduid als” positioneel klonen”, en het wordt uitgebreid gebruikt in de studie van plantensoorten. Een plantensoort, met name waarin positioneel klonen wordt gebruikt, is in maïs. Het grote voordeel van genetische mapping is dat het de relatieve positie van genen kan identificeren die uitsluitend op hun fenotypische effect worden gebaseerd.Genetische mapping is een manier om precies te identificeren welk chromosoom welk gen heeft en precies te bepalen waar dat gen op dat specifieke chromosoom ligt. Het in kaart brengen doet ook dienst als methode in het bepalen welk gen hoogstwaarschijnlijk recombineert op de afstand tussen twee genen wordt gebaseerd. De afstand tussen twee genen wordt gemeten in eenheden die centimorgan worden genoemd. Een centimeter is een afstand tussen genen waarvoor één product van meiose op de honderd recombinant is. Hoe verder twee genen van elkaar zijn, hoe waarschijnlijker ze gaan recombineren. Als het dichterbij was, zou het tegenovergestelde gebeuren.
fysieke mappingEdit
aangezien de werkelijke afstanden tussen basenparen over het algemeen moeilijk of onmogelijk direct te meten zijn, worden fysieke mappen eigenlijk geconstrueerd door eerst het genoom in hiërarchisch kleinere stukken te verbrijzelen. Door elk enkel stuk te karakteriseren en terug samen te assembleren, zou het overlappende pad of “het betegelen pad” van deze kleine fragmenten onderzoekers toestaan om fysieke afstanden tussen genomic eigenschappen af te leiden. De fragmentatie van het genoom kan worden bereikt door het snijden van het beperkingsenzym of door het genoom fysiek te verbrijzelen door processen zoals sonicatie. Zodra gesneden, worden de fragmenten van DNA gescheiden door elektroforese. Het resulterende patroon van de migratie van DNA (d.w.z. zijn genetische vingerafdruk) wordt gebruikt om te identificeren welke strook van DNA in de kloon is. Door de vingerafdrukken te analyseren, worden contigs geassembleerd door geautomatiseerde (FPC) of handmatige middelen (pathfinders) in overlappende DNA-stukken. Nu kan een goede keuze van klonen worden gemaakt om de klonen efficiënt te sequencen om de DNA-sequentie van het onderzochte organisme te bepalen.
bij fysieke mapping zijn er geen directe manieren om een specifiek gen te markeren, aangezien de mapping geen informatie bevat die betrekking heeft op Eigenschappen en functies. De genetische tellers kunnen met een fysieke kaart door processen zoals kruising in situ worden verbonden. Door deze benadering, kan de fysieke kaart contigs op een genetische kaart worden “verankerd”. De klonen die in de fysieke kaart contigs worden gebruikt kunnen dan op een lokale schaal worden gesequenced om nieuw genetisch markerontwerp en identificatie van de oorzakelijke plaatsen te helpen.
Macrorestrictie is een soort fysische mapping waarbij het DNA met een hoog molecuulgewicht wordt verteerd met een restrictie-enzym met een laag aantal restrictieplaatsen.
er zijn alternatieve manieren om te bepalen hoe DNA in een groep klonen overlapt zonder de klonen volledig te sequencen. Zodra de kaart wordt bepaald, kunnen de klonen als hulpbron worden gebruikt om grote stukken van het genoom efficiënt te bevatten. Dit type van het in kaart brengen is nauwkeuriger dan genetische kaarten.
Mapping van mutatieplaatsen binnen een geneEdit
begin jaren vijftig was de heersende opvatting dat de genen in een chromosoom discrete entiteiten zijn, ondeelbaar door genetische recombinatie en gerangschikt als kralen op een string. Tijdens 1955 aan 1959, voerde Benzer genetische recombinatieexperimenten uit gebruikend Rii-mutanten van bacteriofaag T4. Hij ontdekte dat, op basis van recombinatietesten, de plaatsen van mutatie in een lineaire volgorde in kaart konden worden gebracht. Dit resultaat verschafte bewijsmateriaal voor het zeer belangrijke idee dat het gen een lineaire structuur gelijk aan een lengte van DNA met vele plaatsen heeft die onafhankelijk kan muteren.In 1961 voerden Francis Crick, Leslie Barnett, Sydney Brenner en Richard Watts-Tobin genetische experimenten uit die de basis van de genetische code voor eiwitten aantoonden. Deze experimenten, die het in kaart brengen van mutationele plaatsen binnen het gen rIIB van bacteriofaag T4 impliceren, toonden aan dat drie opeenvolgende nucleobases van DNA van het gen elk opeenvolgend aminozuur van zijn gecodeerde proteã ne specificeren. Aldus werd de genetische code getoond om een tripletcode te zijn, waar elk triplet (genoemd codon) een bepaald aminozuur specificeert. Zij verkregen ook bewijsmateriaal dat de codons niet met elkaar in de opeenvolging van DNA overlappen die een proteã ne codeert, en dat een dergelijke opeenvolging van een vast beginpunt wordt gelezen.
Edgar et al. uitgevoerde karteringsexperimenten met R-mutanten van bacteriofaag T4 die aantonen dat recombinatiefrequenties tussen rII-mutanten niet strikt additief zijn. De recombinatiefrequentie van een kruis van twee rII-mutanten (a x d) is gewoonlijk minder dan de som van recombinatiefrequenties voor aangrenzende interne subintervallen (a x b) + (b x c) + (c x d). Hoewel niet strikt additief, werd een systematische relatie aangetoond die waarschijnlijk het onderliggende moleculaire mechanisme van genetische recombinatie weerspiegelt.
Genoomsequencinggedit
genoomsequencing wordt door niet-biologen soms ten onrechte aangeduid als “genome mapping”. Het proces van” shotgun sequencing ” lijkt op het proces van fysieke mapping: het verbrijzelt het genoom in kleine fragmenten, kenmerkt elk fragment, dan zet hen terug samen (recentere het rangschikken technologieën zijn drastisch verschillend). Terwijl de reikwijdte, het doel en het proces totaal verschillend zijn, kan een genoomassemblage als de “uiteindelijke” vorm van fysieke kaart worden gezien, in die zin dat het op een veel betere manier alle informatie verstrekt die een traditionele fysieke kaart kan aanbieden.