Genetische Kopplung

Genetische Kopplung ist die Tendenz von Allelen an Loci, die eng beieinander auf demselben Chromosom liegen, häufiger gemeinsam vererbt zu werden, als es zufällig zu erwarten wäre. Sie stellt eine Ausnahme von Mendels Gesetz der unabhängigen Verteilung dar und ist die Eigenschaft, die es ermöglicht, Gene zu kartieren, indem man verfolgt, wie oft benachbarte Marker gemeinsam durch Familien weitergegeben werden.

Definition

Genetische Kopplung ist die gemeinsame Vererbung von Allelen an zwei oder mehr Loci auf demselben Chromosom mit einer Häufigkeit, die größer ist als durch unabhängige Verteilung vorhergesagt, was ihre physische Nähe und die geringe Wahrscheinlichkeit widerspiegelt, dass Rekombination sie während der Meiose trennt.

Scope

Der Eintrag behandelt, was Kopplung ist, warum sie von der unabhängigen Verteilung abweicht, den Rekombinationsanteil, der sie quantifiziert, und den LOD-Score-Rahmen, der zur Prüfung auf Kopplung in menschlichen Stammbäumen verwendet wird. Er behandelt Kopplung als Referenzkonzept in der Transmissions- und medizinischen Genetik, nicht als klinischen Test.

Core questions

• Wann verteilen sich zwei Loci unabhängig, und wann sind sie gekoppelt?
• Wie wird die Stärke der Kopplung quantifiziert?
• Wie kann die Kopplung zwischen einem Marker und einem Krankheitslocus ein Krankheitsgen lokalisieren?

Key concepts

• Kopplung versus unabhängige Verteilung
• Rekombinationsanteil (Theta)
• Kopplungsphase (cis) und Repulsionsphase (trans)
• LOD-Score
• Kopplungsanalyse in Stammbäumen
• Marker-Loci

Mechanisms

Mendels Gesetz der unabhängigen Verteilung gilt für Loci auf verschiedenen Chromosomen oder weit voneinander entfernten Loci auf demselben Chromosom, da die von ihnen getragenen Allele unabhängig voneinander in Gameten sortiert werden. Wenn zwei Loci eng beieinander auf einem Chromosom liegen, fällt selten ein Crossing-over zwischen sie, sodass die elterlichen Allelkombinationen in der Regel intakt übertragen werden und rekombinante Kombinationen selten sind. Der Rekombinationsanteil (Theta), der Anteil der Meiosen, die zwischen den Loci rekombinant sind, reicht von nahezu 0 für eng gekoppelte Loci bis 0,5 für ungekoppelte Loci. In der Humangenetik, wo kontrollierte Kreuzungen unmöglich sind, wird Kopplung statistisch nachgewiesen: Der von Morton (1955) eingeführte LOD-Score vergleicht die Wahrscheinlichkeit der Familiendaten unter einem gegebenen Rekombinationsanteil mit der Wahrscheinlichkeit unter keiner Kopplung, wobei ein LOD-Score von 3 konventionell als Evidenz für Kopplung angesehen wird.

Clinical relevance

Die Kopplung zwischen einem genetischen Marker und einem Krankheitslocus ist die Grundlage der familienbasierten Genlokalisierung; die Verfolgung, welche Marker-Allele mit der Krankheit in einem Stammbaum ko-segregieren, kann auf die Chromosomenregion hinweisen, in der ein Krankheitsgen liegt. Dies beschreibt, wie Forschungsergebnisse zur Genlokalisierung generiert werden, und ist Referenzhintergrund, keine Diagnose- oder Behandlungsempfehlung.

History

Kopplung wurde erstmals erkannt, als Kreuzungen die unabhängige Verteilung verletzten, und Morgans Gruppe interpretierte dies als die physikalische Assoziation von Genen auf Chromosomen. Sturtevant (1913) wandelte die Rekombinationsfrequenzen zwischen gekoppelten Drosophila-Faktoren in die erste lineare Genkarte um. Für menschliche Stammbäume, bei denen experimentelle Kreuzungen nicht möglich sind, entwickelte Morton (1955) den sequenziellen LOD-Score-Test, der zur Standardmethode für den Nachweis von Kopplung und, mit molekularen Markern, für die Lokalisierung menschlicher Krankheitsgene wurde.

Key figures

• Thomas Hunt Morgan
• Alfred Sturtevant
• Newton Morton
• Jurg Ott

Seminal works

• sturtevant-1913
• morton-1955

Frequently asked questions

Welcher Rekombinationsanteil bedeutet, dass zwei Loci ungekoppelt sind?

Ein Rekombinationsanteil von 0,5 zeigt an, dass rekombinante und nicht-rekombinante Gameten gleich häufig sind, was bei unabhängiger Verteilung der Fall ist, sodass die Loci effektiv ungekoppelt sind.

Was bedeutet ein LOD-Score von 3?

Er entspricht einer Wahrscheinlichkeit von 1000 zu 1 zugunsten der Kopplung bei dem getesteten Rekombinationsanteil gegenüber keiner Kopplung, der konventionellen Schwelle für die Erklärung einer signifikanten Kopplung in einer Stammbaumstudie.