există două tipuri distincte de „hărți” utilizate în domeniul cartografierii genomului: hărți genetice și hărți fizice. În timp ce ambele hărți sunt o colecție de markeri genetici și loci genici, distanțele hărților genetice se bazează pe informațiile de legătură genetică, în timp ce hărțile fizice folosesc distanțe fizice reale măsurate de obicei în număr de perechi de baze. În timp ce harta fizică ar putea fi o reprezentare mai „exactă” a genomului, hărțile genetice oferă adesea informații despre natura diferitelor regiuni ale cromozomului, de ex. raportul distanța genetică la distanța fizică variază foarte mult la diferite regiuni genomice, ceea ce reflectă rate diferite de recombinare, iar o astfel de rată este adesea indicativă a regiunilor euchromatice (de obicei bogate în gene) vs heterocromatice (de obicei sărace în gene) ale genomului.
cartografierea Geneloredit
cercetătorii încep o hartă genetică prin colectarea de probe de sânge., salivă sau țesut de la membrii familiei care poartă o boală sau trăsătură proeminentă și membri ai familiei care nu. cel mai frecvent eșantion utilizat în cartografierea genelor, în special în testele genomice personale este saliva. Oamenii de știință izolează apoi ADN-ul din probe și îl examinează îndeaproape, căutând modele unice în ADN-ul membrilor familiei care poartă boala pe care ADN-ul celor care nu poartă boala nu o au. Aceste modele moleculare unice din ADN sunt denumite polimorfisme sau markeri.
primii pași ai construirii unei hărți genetice sunt dezvoltarea markerilor genetici și a unei populații de cartografiere. Cu cât sunt mai apropiați doi markeri pe cromozom, cu atât este mai probabil ca aceștia să fie transmiși generației următoare împreună. Prin urmare, modelele de” co-segregare ” ale tuturor markerilor pot fi folosite pentru a reconstrui ordinea lor. Având în vedere acest lucru, genotipurile fiecărui marker genetic sunt înregistrate atât pentru părinți, cât și pentru fiecare individ în generațiile următoare. Calitatea hărților genetice depinde în mare măsură de acești factori: numărul de markeri genetici de pe hartă și dimensiunea populației de cartografiere. Cei doi factori sunt interconectați, deoarece o populație mai mare de cartografiere ar putea crește „rezoluția” hărții și ar împiedica „saturarea”hărții.
în cartografierea genelor, orice caracteristică de secvență care poate fi distinsă fidel de cei doi părinți poate fi utilizată ca marker genetic. Genele, în acest sens, sunt reprezentate de „trăsături” care pot fi distinse fidel între doi părinți. Legătura lor cu alți markeri genetici este calculată în același mod ca și cum ar fi markeri obișnuiți, iar locii genei reale sunt apoi între paranteze într-o regiune între cei doi markeri apropiați. Întregul proces este apoi repetat prin analizarea mai multor markeri care vizează acea regiune pentru a cartografia vecinătatea genei la o rezoluție mai mare până când poate fi identificat un locus cauzal specific. Acest proces este adesea denumit „clonare pozițională” și este utilizat pe scară largă în studiul speciilor de plante. O specie de plante, în special în care se utilizează clonarea pozițională, este în porumb. Marele avantaj al cartografierii genetice este că poate identifica poziția relativă a genelor bazată exclusiv pe efectul lor fenotipic.
cartografierea genetică este o modalitate de a identifica exact ce cromozom are ce genă și de a identifica exact unde se află acea genă pe acel cromozom particular. Cartografierea acționează, de asemenea, ca o metodă în determinarea genei care este cel mai probabil recombinată pe baza distanței dintre două gene. Distanța dintre două gene este măsurată în unități cunoscute sub numele de centimorgan. Un centimorgan este o distanță între gene pentru care un produs al meiozei din o sută este recombinant. Cu cât alte două gene sunt una de cealaltă, cu atât este mai probabil să se recombine. Dacă ar fi mai aproape, s-ar întâmpla contrariul.
cartografiere Fizicăedit
deoarece distanțele reale ale perechilor de baze sunt în general greu sau imposibil de măsurat direct, hărțile fizice sunt de fapt construite prin spargerea mai întâi a genomului în bucăți ierarhic mai mici. Prin caracterizarea fiecărei piese și asamblarea înapoi împreună, calea suprapusă sau „calea de tigla” a acestor fragmente mici ar permite cercetătorilor să deducă distanțe fizice între caracteristicile genomice. Fragmentarea genomului poate fi realizată prin tăierea enzimei de restricție sau prin spargerea fizică a genomului prin procese precum Sonicare. Odată tăiate, fragmentele de ADN sunt separate prin electroforeză. Modelul rezultat al migrației ADN-ului (adică amprenta sa genetică) este utilizat pentru a identifica ce întindere de ADN este în clonă. Prin analiza amprentelor digitale, contigurile sunt asamblate prin mijloace automate (FPC) sau manuale (pathfinders) în întinderi de ADN suprapuse. Acum se poate face o alegere bună a clonelor pentru a secvența eficient clonele pentru a determina secvența ADN a organismului studiat.
în cartografierea fizică, nu există modalități directe de marcare a unei gene specifice, deoarece cartografierea nu include nicio informație care se referă la trăsături și funcții. Markerii genetici pot fi legați de o hartă fizică prin procese precum hibridizarea in situ. Prin această abordare, contigurile hărții fizice pot fi” ancorate ” pe o hartă genetică. Clonele utilizate în contigurile hărții fizice pot fi apoi secvențiate la scară locală pentru a ajuta la proiectarea unui nou marker genetic și identificarea locilor cauzali.
Macrorestricția este un tip de cartografiere fizică în care ADN-ul cu greutate moleculară mare este digerat cu o enzimă de restricție având un număr redus de situri de restricție.
există modalități alternative de a determina modul în care ADN-ul dintr-un grup de clone se suprapune fără a secvențializa complet clonele. Odată ce Harta este determinată, clonele pot fi utilizate ca resursă pentru a conține în mod eficient întinderi mari ale genomului. Acest tip de cartografiere este mai precis decât hărțile genetice.
cartografierea siturilor mutaționale dintr-o genăedit
la începutul anilor 1950, opinia predominantă era că genele dintr-un cromozom sunt entități discrete, indivizibile prin recombinare genetică și aranjate ca margele pe un șir. În perioada 1955-1959, Benzer a efectuat experimente de recombinare genetică folosind mutanți rII ai bacteriofagului T4. El a descoperit că, pe baza testelor de recombinare, siturile mutației ar putea fi cartografiate într-o ordine liniară. Acest rezultat a furnizat dovezi pentru ideea cheie că gena are o structură liniară echivalentă cu o lungime de ADN cu multe site-uri care pot muta independent.
în 1961, Francis Crick, Leslie Barnett, Sydney Brenner și Richard Watts-Tobin au efectuat experimente genetice care au demonstrat natura de bază a codului genetic pentru proteine. Aceste experimente, care implică cartografierea siturilor mutaționale din cadrul genei rIIB a bacteriofagului T4, au demonstrat că trei nucleobaze secvențiale ale ADN-ului genei specifică fiecare aminoacid succesiv al proteinei sale codificate. Astfel, codul genetic s-a dovedit a fi un cod triplet, unde fiecare triplet (numit codon) specifică un anumit aminoacid. De asemenea, au obținut dovezi că codonii nu se suprapun între ei în secvența ADN care codifică o proteină și că o astfel de secvență este citită dintr-un punct de plecare fix.
Edgar și colab. au fost efectuate experimente de cartografiere cu mutanți r ai bacteriofagului T4 care arată că frecvențele de recombinare între mutanții rII nu sunt strict aditivi. Frecvența de recombinare dintr-o cruce de doi mutanți rII (a X d) este de obicei mai mică decât suma frecvențelor de recombinare pentru subintervalele interne adiacente (a X b) + (b x c) + (c x d). Deși nu este strict aditiv, s-a demonstrat o relație sistematică care reflectă probabil mecanismul molecular de bază al recombinării genetice.
secvențierea Genomuluiedit
secvențierea genomului este uneori denumită în mod eronat „cartografierea genomului” de către non-biologi. Procesul de „secvențiere a puștii” seamănă cu procesul de cartografiere fizică: distruge genomul în fragmente mici, caracterizează fiecare fragment, apoi le pune la loc (tehnologiile de secvențiere mai recente sunt drastic diferite). În timp ce scopul, scopul și procesul sunt total diferite, un ansamblu de genom poate fi privit ca forma „ultimă” a hărții fizice, prin faptul că oferă într-un mod mult mai bun toate informațiile pe care le poate oferi o hartă fizică tradițională.