det finns två distinkta typer av ”kartor” som används inom genomkartläggning: genetiska kartor och fysiska kartor. Medan båda kartorna är en samling av genetiska markörer och Gen loci, genetiska kartans avstånd är baserade på den genetiska kopplingsinformationen, medan fysiska kartor använder faktiska fysiska avstånd som vanligtvis mäts i antal baspar. Medan den fysiska kartan kan vara en mer” exakt ” representation av genomet, erbjuder genetiska kartor ofta insikter i naturen hos olika regioner i kromosomen, t. ex. det genetiska avståndet till det fysiska avståndsförhållandet varierar mycket vid olika genomiska regioner som återspeglar olika rekombinationshastigheter, och sådan hastighet är ofta en indikation på eukromatiska (vanligtvis genrika) vs heterokromatiska (vanligtvis genfattiga) regioner i genomet.
Gen mappingEdit
forskare börjar en genetisk karta genom att samla prover av blod., saliv eller vävnad från familjemedlemmar som bär en framträdande sjukdom eller egenskap och familjemedlemmar som inte gör det. det vanligaste provet som används vid genkartläggning, särskilt i personliga genomiska tester är saliv. Forskare isolerar sedan DNA från proverna och undersöker det noggrant och letar efter unika mönster i DNA hos familjemedlemmarna som bär sjukdomen som DNA hos dem som inte bär sjukdomen inte har. Dessa unika molekylära mönster i DNA kallas polymorfismer eller markörer.
de första stegen för att bygga en genetisk karta är utvecklingen av genetiska markörer och en kartläggningspopulation. Ju närmare två markörer är på kromosomen, desto mer sannolikt kommer de att vidarebefordras till nästa generation tillsammans. Därför kan” co-segregation ” – mönstren för alla markörer användas för att rekonstruera deras ordning. Med detta i åtanke registreras genotyperna för varje genetisk markör för båda föräldrarna och varje individ i följande generationer. Kvaliteten på de genetiska kartorna är till stor del beroende av dessa faktorer: antalet genetiska markörer på kartan och storleken på kartläggningspopulationen. De två faktorerna är sammanlänkade, eftersom en större kartläggningspopulation kan öka kartans ” upplösning ”och förhindra att kartan blir”mättad”.
i genmappning kan varje sekvensfunktion som troget kan särskiljas från de två föräldrarna användas som en genetisk markör. Gener representeras i detta avseende av ”egenskaper” som troget kan särskiljas mellan två föräldrar. Deras koppling till andra genetiska markörer beräknas på samma sätt som om de är vanliga markörer och de faktiska genlokalerna hålls sedan i en region mellan de två närmaste närliggande markörerna. Hela processen upprepas sedan genom att titta på fler markörer som riktar sig mot den regionen för att kartlägga genområdet till en högre upplösning tills ett specifikt orsakssamband kan identifieras. Denna process kallas ofta ”positionell kloning”, och den används i stor utsträckning i studien av växtarter. En växtart, i synnerhet där positionell kloning används är i majs. Den stora fördelen med genetisk kartläggning är att den kan identifiera genernas relativa position baserat enbart på deras fenotypiska effekt.
genetisk kartläggning är ett sätt att identifiera exakt vilken kromosom som har vilken gen och exakt identifiera var den genen ligger på den specifika kromosomen. Kartläggning fungerar också som en metod för att bestämma vilken gen som troligen rekombineras baserat på avståndet mellan två gener. Avståndet mellan två gener mäts i enheter som kallas centimorgan. En centimorgan är ett avstånd mellan gener för vilka en produkt av meios i hundra är rekombinant. Ju ytterligare två gener är från varandra, desto mer sannolikt kommer de att rekombineras. Om det var närmare skulle det motsatta inträffa.
fysisk kartläggningredigera
eftersom faktiska basparavstånd i allmänhet är svåra eller omöjliga att direkt mäta, är fysiska kartor faktiskt konstruerade genom att först krossa genomet i hierarkiskt mindre bitar. Genom att karakterisera varje enskilt stycke och montera ihop igen, skulle den överlappande banan eller ”kakelvägen” för dessa små fragment tillåta forskare att härleda fysiska avstånd mellan genomiska egenskaper. Fragmenteringen av genomet kan uppnås genom restriktionsenzymskärning eller genom att fysiskt krossa genomet genom processer som ultraljudsbehandling. När de har skurits separeras DNA-fragmenten genom elektrofores. Det resulterande mönstret för DNA-migration (dvs. dess genetiska fingeravtryck) används för att identifiera vilken DNA-sträcka som finns i klonen. Genom att analysera fingeravtryck monteras contigs av automatiserade (FPC) eller manuella medel (pathfinders) i överlappande DNA-sträckor. Nu kan ett bra val av kloner göras för att effektivt sekvensera klonerna för att bestämma DNA-sekvensen för organismen som studeras.
i fysisk kartläggning finns det inga direkta sätt att markera en specifik gen eftersom kartläggningen inte innehåller någon information som rör egenskaper och funktioner. Genetiska markörer kan kopplas till en fysisk karta genom processer som in situ hybridisering. Genom detta tillvägagångssätt kan fysiska kartkontiger ”förankras” på en genetisk karta. Klonerna som används i den fysiska kartan contigs kan sedan sekvenseras i lokal skala för att hjälpa ny genetisk markördesign och identifiering av orsakssambandet.
Makrorestriktion är en typ av fysisk kartläggning där DNA med hög molekylvikt smälts med ett restriktionsenzym med ett lågt antal restriktionsställen.
det finns alternativa sätt att bestämma hur DNA i en grupp kloner överlappar utan att helt sekvensera klonerna. När kartan är bestämd kan klonerna användas som en resurs för att effektivt innehålla stora sträckor av genomet. Denna typ av kartläggning är mer exakt än genetiska kartor.
kartläggning av mutationsställen inom en geneEdit
i början av 1950-talet var den rådande uppfattningen att generna i en kromosom är diskreta enheter, odelbara genom genetisk rekombination och ordnade som pärlor på en sträng. Under 1955 till 1959 utförde Benzer genetiska rekombinationsexperiment med användning av rII-mutanter av bakteriofag T4. Han fann att på grundval av rekombinationstester kunde mutationsställena kartläggas i linjär ordning. Detta resultat gav bevis för nyckeltanken att genen har en linjär struktur som motsvarar en längd av DNA med många platser som oberoende kan mutera.
1961 utförde Francis Crick, Leslie Barnett, Sydney Brenner och Richard Watts-Tobin genetiska experiment som visade den grundläggande naturen hos den genetiska koden för proteiner. Dessa experiment, som involverar kartläggning av mutationsställen inom riib-genen av bakteriofag T4, visade att tre sekventiella nukleobaser av genens DNA specificerar varje successiv aminosyra i dess kodade protein. Således visade sig den genetiska koden vara en triplettkod, där varje triplett (kallad kodon) specificerar en viss aminosyra. De erhöll också bevis för att kodonerna inte överlappar varandra i DNA-sekvensen som kodar för ett protein och att en sådan sekvens läses från en fast utgångspunkt.
Edgar et al. utförda kartläggningsexperiment med R-mutanter av bakteriofag T4 som visar att rekombinationsfrekvenser mellan rII-mutanter inte är strikt additiva. Rekombinationsfrekvensen från ett kors av två rII-mutanter (A x d) är vanligtvis mindre än summan av rekombinationsfrekvenser för intilliggande interna delintervall (A x b) + (b x c) + (c x d). Även om det inte var strikt additivt, visades ett systematiskt förhållande som sannolikt återspeglar den underliggande molekylära mekanismen för genetisk rekombination.
Genomsekvenserredigera
genomsekvensering kallas ibland felaktigt ”genomkartläggning” av icke-biologer. Processen med ”hagelgevärssekvensering” liknar processen med fysisk kartläggning: det krossar genomet i små fragment, karakteriserar varje fragment och sätter dem sedan ihop igen (nyare sekvenseringstekniker är drastiskt olika). Medan omfattningen, syftet och processen är helt annorlunda, kan en genommontering ses som den ”ultimata” formen av fysisk karta, genom att den på ett mycket bättre sätt ger all information som en traditionell fysisk karta kan erbjuda.