existem dois tipos distintos de” mapas ” usados no campo do mapeamento do genoma: mapas genéticos e mapas físicos. Embora ambos os mapas sejam uma coleção de marcadores genéticos e loci de genes, as distâncias dos mapas genéticos são baseadas na informação de ligação genética, enquanto os mapas físicos usam distâncias físicas reais geralmente medidas em número de pares de bases. Enquanto o mapa físico poderia ser uma representação mais “precisa” do genoma, mapas genéticos muitas vezes oferecem insights sobre a natureza de diferentes regiões do cromossomo, e.g. a distância genética à distância física varia muito em diferentes regiões genômicas, o que reflete diferentes taxas de recombinação, e essa taxa é muitas vezes indicativa de regiões eucromáticas (geralmente ricas em genes) vs heterocromáticas (geralmente pobres em genes) do genoma.
Gene mappingEdit
investigadores iniciam um mapa genético recolhendo amostras de sangue. a amostra mais comum utilizada no mapeamento de genes, especialmente em testes genômicos pessoais é a saliva. Os cientistas então isolam o DNA das amostras e o examinam de perto, procurando padrões únicos no DNA dos membros da família que carregam a doença que o DNA daqueles que não carregam a doença não tem. Estes padrões moleculares únicos no DNA são referidos como polimorfismos, ou marcadores.
Os primeiros passos da construção de um mapa genético são o desenvolvimento de marcadores genéticos e uma população de mapeamento. Quanto mais próximos dois marcadores estiverem no cromossomo, mais provável será que eles sejam passados para a próxima geração juntos. Portanto, os padrões de” co-segregação ” de todos os marcadores podem ser usados para reconstruir sua ordem. Com isso em mente, os genótipos de cada marcador genético são registrados tanto para os pais como para cada indivíduo nas gerações seguintes. A qualidade dos mapas genéticos depende em grande parte desses fatores: o número de marcadores genéticos no mapa e o tamanho da população mapeada. Os dois fatores estão interligados, como uma população de mapeamento maior poderia aumentar a” resolução “do mapa e impedir que o mapa seja”saturado”.
no mapeamento de genes, qualquer característica de sequência que possa ser fielmente distinguida dos dois progenitores pode ser usada como marcador genético. Genes, a este respeito, são representados por” traços ” que podem ser fielmente distinguidos entre dois pais. Sua ligação com outros marcadores genéticos é calculada da mesma forma que se eles são marcadores comuns e o loci gênico real são então colocados em uma região entre os dois marcadores vizinhos mais próximos. Todo o processo é então repetido olhando para mais marcadores que visam aquela região para mapear a vizinhança do gene para uma resolução mais elevada até que um locus causativo específico pode ser identificado. Este processo é muitas vezes referido como “clonagem posicional”, e é usado extensivamente no estudo de espécies vegetais. Uma espécie vegetal, em particular na qual é utilizada a clonagem posicional, é o milho. A grande vantagem do mapeamento genético é que ele pode identificar a posição relativa dos genes com base unicamente em seu efeito fenotípico.
mapeamento genético é uma forma de identificar exatamente qual cromossomo tem que gene e exatamente identificar onde esse gene está naquele cromossomo particular. O mapeamento também atua como um método para determinar qual gene é mais provável recombinar com base na distância entre dois genes. A distância entre dois genes é medida em unidades conhecidas como centimorgan. Um centimorgan é uma distância entre genes para os quais um produto de meiose em cem é recombinante. Os outros dois genes são uns dos outros, o mais provável é que se recombinem. Se estivesse mais perto, o oposto aconteceria.
Mappingedit físico
uma vez que as distâncias reais dos pares de bases são geralmente difíceis ou impossíveis de medir diretamente, mapas físicos são realmente construídos pela primeira vez quebrando o genoma em peças hierarquicamente menores. Caracterizando cada peça e reunindo-se novamente, o caminho sobreposto ou “caminho de azulejo” desses pequenos fragmentos permitiria aos pesquisadores inferir distâncias físicas entre características genômicas. A fragmentação do genoma pode ser alcançada através do corte de enzimas de restrição ou através da destruição física do genoma por processos como a sonicação. Uma vez cortados, os fragmentos de ADN são separados por electroforese. O padrão resultante da migração do DNA (ou seja, sua impressão digital genética) é usado para identificar qual o trecho de DNA está no clone. Ao analisar as impressões digitais, contigs são montados por meios automatizados (FPC) ou manuais (pathfinders) em trechos de DNA sobrepostos. Agora uma boa escolha de clones pode ser feita para sequenciar eficientemente os clones para determinar a sequência de DNA do organismo em estudo.
no mapeamento físico, não há formas diretas de marcar um gene específico uma vez que o mapeamento não inclui qualquer informação que diga respeito a traços e funções. Marcadores genéticos podem ser ligados a um mapa físico por processos como hibridação in situ. Por esta abordagem, o mapa físico contigs pode ser “ancorado” em um mapa genético. Os clones usados no mapa físico contigs podem então ser sequenciados em uma escala local para ajudar a nova concepção de marcador genético e identificação do loci causativo.
Macrorestricção é um tipo de mapeamento físico no qual o DNA de alto peso molecular é digerido com uma enzima de restrição com um baixo número de locais de restrição.
existem formas alternativas de determinar como o ADN de um grupo de clones se sobrepõe sem sequenciar completamente os clones. Uma vez que o mapa é determinado, os clones podem ser usados como um recurso para conter eficientemente grandes extensões do genoma. Este tipo de mapeamento é mais preciso do que mapas genéticos.
Mapeamento de mutacional sites dentro de um geneEdit
No início da década de 1950, a opinião prevalecente era de que os genes em um cromossomo são entidades discretas, indivisíveis por recombinação genética e dispostos em forma de grânulos em uma seqüência de caracteres. Durante 1955 a 1959, Benzer realizou experimentos de recombinação genética usando mutantes rII de bacteriophage T4. Ele descobriu que, com base em testes de recombinação, os locais de mutação podem ser mapeados em uma ordem linear. This result provided evidence for the key idea that the gene has a linear structure equivalent to a length of DNA with many sites that can independently mutate.
In 1961, Francis Crick, Leslie Barnett, Sydney Brenner and Richard Watts-Tobin performed genetic experiments that demonstrated the basic nature of the genetic code for proteins. Estes experimentos, envolvendo mapeamento de locais mutacionais dentro do gene rIIB de bacteriophage T4, demonstraram que três nucleobases sequenciais do DNA do gene especificam cada aminoácido sucessivo de sua proteína codificada. Assim, o código genético foi mostrado como um código tripleto, onde cada tripleto (chamado de codon) especifica um aminoácido particular. Eles também obtiveram evidências de que os codões não se sobrepõem na sequência de DNA que codifica uma proteína, e que tal sequência é lida a partir de um ponto de partida fixo.
Edgar et al. experiências de mapeamento realizadas com mutantes r de bacteriófago T4 mostrando que as frequências de recombinação entre mutantes rII não são estritamente aditivos. A frequência de recombinação a partir de uma cruz de dois mutantes rII (a x d) é geralmente menor do que a soma das frequências de recombinação para sub-intervalos internos adjacentes (a x b) + (b x c) + (c x d). Embora não estritamente aditivo, foi demonstrada uma relação sistemática que provavelmente reflete o mecanismo molecular subjacente da recombinação genética.
sequenciamento do genoma
sequenciação do genoma é por vezes erroneamente referida como “mapeamento do genoma” por não-biólogos. O processo de “sequenciamento de caçadeira” assemelha-se ao processo de mapeamento físico: ela quebra o genoma em pequenos fragmentos, caracteriza cada fragmento, em seguida, coloca-os novamente juntos (tecnologias de sequenciamento mais recentes são drasticamente diferentes). Enquanto o escopo, propósito e processo são totalmente diferentes, um conjunto de genomas pode ser visto como a forma “final” de mapa físico, na medida em que fornece de uma forma muito melhor todas as informações que um mapa físico tradicional pode oferecer.