Сцепление, рекомбинация и картирование генов
Эта область охватывает то, как гены, расположенные на одной хромосоме, как правило, наследуются вместе, как мейотическая рекомбинация тасует аллели между ними, и как полученные закономерности используются для локализации генов вдоль хромосом. Вместе эти идеи превращают абстрактную хромосому в измеряемую карту и лежат в основе поиска генов, вызывающих наследственные заболевания.
Definition
Сцепление и картирование генов — это совокупность генетической теории и методов, касающихся совместного наследования локусов на одной хромосоме, рекомбинации, которая их разделяет, и вывода об их относительном хромосомном положении на основе наблюдаемых закономерностей наследования и ассоциации.
Scope
Эта область объединяет фундаментальные концепции генетики передачи и картирования: генетическое сцепление между локусами, рекомбинацию и кроссинговер, которые нарушают сцепление, сантиморган как единицу картографического расстояния и ненаправленную ассоциацию аллелей на популяционном уровне, известную как неравновесие по сцеплению. Она рассматривает их как справочные темы в медицинской генетике, а не как клинические процедуры.
Sub-topics
Core questions
- На каком расстоянии друг от друга находятся два локуса на хромосоме и как это расстояние оценивается?
- Как мейотическая рекомбинация нарушает сцепление между соседними генами?
- Как данные семьи или популяции могут быть использованы для локализации гена заболевания?
- Почему некоторые комбинации аллелей встречаются вместе чаще, чем можно было бы предсказать случайно?
Key concepts
- Генетическое сцепление
- Рекомбинация и кроссинговер
- Доля рекомбинации
- Генетическое расстояние на карте (сантиморган)
- Неравновесие по сцеплению
- Анализ сцепления и LOD-показатель
- Ассоциативное картирование
Mechanisms
Локусы, расположенные близко друг к другу на хромосоме, обычно передаются вместе, поскольку между ними происходит мало событий рекомбинации; локусы, расположенные далеко друг от друга или на разных хромосомах, сортируются более независимо. Во время мейоза гомологичные хромосомы спариваются и обмениваются сегментами в точках кроссинговера, производя рекомбинантные гаметы. Доля рекомбинантного потомства (доля рекомбинации) увеличивается с физическим расстоянием до определенного предела, поэтому ее можно преобразовать в аддитивную меру картографического расстояния. На популяционном уровне рекомбинация на протяжении многих поколений постепенно разрушает корреляцию между аллелями в соседних локусах, поэтому остаточная ненаправленная ассоциация (неравновесие по сцеплению) отражает, как недавно и как часто происходила рекомбинация в этом регионе.
Clinical relevance
Принципы картирования описывают, как хромосомное расположение генов, связанных с заболеваниями, выводится из данных о наследовании и ассоциации; они объясняют логику, лежащую в основе исследований сцепления и полногеномных ассоциативных исследований, которые исследователи используют для идентификации кандидатных локусов. Эта область является справочной и образовательной основой для понимания того, как генерируются такие доказательства, и не является основой для индивидуальной диагностики или лечения.
History
Эта область возникла в школе дрозофилы Томаса Ханта Моргана в 1910-х годах, где Альфред Стёртевант (1913) использовал частоты рекомбинации для построения первой генетической карты, упорядочивая сцепленные с полом факторы в линию. Статистический анализ сцепления развился в середине двадцатого века, а эра рекомбинантной ДНК добавила молекулярные маркеры; Ландер и Ботштейн (1989) показали, как плотные маркерные карты могут локализовать гены, стоящие за количественными и менделевскими признаками, что привело к современному полногеномному картированию.
Key figures
- Thomas Hunt Morgan
- Alfred Sturtevant
- Newton Morton
- Eric Lander
- David Botstein
Related topics
Seminal works
- sturtevant-1913
- lander-botstein-1989
Frequently asked questions
- В чем разница между физическим и генетическим расстоянием?
- Физическое расстояние измеряется в парах оснований вдоль ДНК, в то время как генетическое расстояние измеряется в сантиморганах на основе частоты рекомбинации; эти два понятия коррелируют, но не идентичны, поскольку скорости рекомбинации варьируются по геному.
- Почему сцепленные гены не всегда наследуются вместе?
- Между ними может происходить рекомбинация во время мейоза; чем ближе расположены два локуса, тем реже кроссинговер разделяет их, но никакие два отдельных локуса не полностью защищены от рекомбинации.