Сцепление и генетическое картирование

Гены, расположенные близко друг к другу на хромосоме, наследуются вместе чаще, чем это позволяет случайность, а частота кроссинговера, разделяющего их, служит мерой для определения порядка генов вдоль хромосомы.

Definition

Генетическое картирование — это определение порядка генов и оценка расстояний между ними вдоль хромосомы на основе частоты рекомбинантного потомства, при этом одна единица карты (сантиморган) соответствует одному проценту рекомбинации.

Scope

Эта тема охватывает генетическое сцепление и отклонение от независимого расщепления, измерение частоты рекомбинации, ее преобразование в картируемое расстояние в сантиморганах, двух- и трехточечные анализирующие скрещивания, обнаружение двойных кроссинговеров и интерференции, а также построение линейных карт сцепления. Она рассматривает картирование на уровне мейотической рекомбинации в трансмиссионных скрещиваниях; методы физического и геномного картирования рассматриваются в разделе геномики.

Core questions

• Как частота рекомбинации между двумя локусами преобразуется в генетическое картируемое расстояние?
• Почему частота рекомбинации является надежной мерой расстояния только на коротких интервалах?
• Как трехточечное анализирующее скрещивание устанавливает порядок генов и обнаруживает двойные кроссинговеры?
• Что такое интерференция и что она показывает о расположении кроссинговеров?

Key concepts

• Генетическое сцепление и рекомбинантное против родительского потомства
• Частота рекомбинации и сантиморган
• Двухточечные и трехточечные анализирующие скрещивания
• Порядок генов и двойные кроссинговеры
• Интерференция и коэффициент совпадения

Mechanisms

Рекомбинантные гаметы возникают в результате кроссинговера между несестринскими хроматидами гомологичных хромосом во время мейотической профазы I; вероятность того, что кроссинговер произойдет между двумя локусами, возрастает с физическим расстоянием, разделяющим их, что делает частоту рекомбинации оценкой этого расстояния.

Clinical relevance

Анализ сцепления был основным методом, используемым для локализации генов заболеваний человека до полногеномного секвенирования, и остается центральным в семейных исследованиях; та же логика рекомбинации лежит в основе генетических карт, которые служат основой для сборки геномов и программ селекции.

History

После того как Морган обнаружил, что сцепленные с полом гены у дрозофилы нарушают независимое расщепление, его студент Стертевант в 1913 году предположил, что частоты рекомбинации могут упорядочивать гены линейно, создав первую генетическую карту и установив рекомбинацию как меру хромосомного расстояния.

Key figures

• Thomas Hunt Morgan
• Alfred Sturtevant
• John B. S. Haldane

Seminal works

• sturtevant1913

Frequently asked questions

Что такое сантиморган?

Сантиморган — это единица генетического расстояния, равная одному проценту вероятности рекомбинации между двумя локусами в одном поколении; на коротких интервалах он примерно соответствует физическому расстоянию, но это соотношение варьируется по геному.

Почему частота рекомбинации никогда не может превышать пятидесяти процентов?

Гены, расположенные далеко друг от друга на хромосоме или на разных хромосомах, рекомбинируют так, как если бы они расщеплялись независимо, что приводит к равному количеству рекомбинантных и родительских гамет и ограничивает наблюдаемую частоту рекомбинации пятьюдесятью процентами.