พันธะทางพันธุกรรม

พันธะทางพันธุกรรมคือแนวโน้มของอัลลีลที่ตำแหน่ง (loci) ซึ่งอยู่ใกล้กันบนโครโมโซมเดียวกันที่จะถูกถ่ายทอดไปพร้อมกันบ่อยกว่าที่คาดการณ์โดยบังเอิญ เป็นข้อยกเว้นของกฎการแยกตัวอย่างอิสระของเมนเดล และเป็นคุณสมบัติที่ทำให้สามารถทำแผนที่ยีนได้โดยการติดตามว่าเครื่องหมายที่อยู่ใกล้เคียงเคลื่อนที่ไปพร้อมกันในครอบครัวบ่อยเพียงใด

Definition

พันธะทางพันธุกรรมคือการถ่ายทอดร่วมกันของอัลลีลที่ตำแหน่งสองตำแหน่งขึ้นไปบนโครโมโซมเดียวกันด้วยความถี่ที่สูงกว่าที่คาดการณ์โดยการแยกตัวอย่างอิสระ ซึ่งสะท้อนถึงความใกล้ชิดทางกายภาพและโอกาสที่ต่ำที่การรวมกลุ่มใหม่จะแยกพวกมันออกจากกันในระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส

Scope

เนื้อหานี้ครอบคลุมถึงพันธะคืออะไร เหตุใดจึงเบี่ยงเบนจากการแยกตัวอย่างอิสระ สัดส่วนการเกิดการรวมกลุ่มใหม่ที่ใช้ในการวัดปริมาณ และกรอบการทำงานของคะแนน LOD ที่ใช้ในการทดสอบพันธะในแผนภูมิลำดับเครือญาติของมนุษย์ โดยถือว่าพันธะเป็นแนวคิดอ้างอิงในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและพันธุศาสตร์ทางการแพทย์ ไม่ใช่การทดสอบทางคลินิก

Core questions

• เมื่อใดที่ตำแหน่งสองตำแหน่งแยกตัวอย่างอิสระ และเมื่อใดที่พวกมันมีพันธะ?
• ความแข็งแรงของพันธะถูกวัดปริมาณอย่างไร?
• พันธะระหว่างเครื่องหมายกับตำแหน่งของยีนที่ก่อโรคสามารถระบุตำแหน่งยีนที่ก่อโรคได้อย่างไร?

Key concepts

• พันธะกับการแยกตัวอย่างอิสระ
• สัดส่วนการเกิดการรวมกลุ่มใหม่ (theta)
• ระยะคู่ควบ (cis) และระยะผลัก (trans)
• คะแนน LOD
• การวิเคราะห์พันธะในแผนภูมิลำดับเครือญาติ
• ตำแหน่งเครื่องหมาย

Mechanisms

กฎการแยกตัวอย่างอิสระของเมนเดลใช้ได้กับตำแหน่งบนโครโมโซมที่ต่างกันหรืออยู่ห่างกันมากบนโครโมโซมเดียวกัน เนื่องจากอัลลีลที่พวกมันมีอยู่นั้นถูกจัดเรียงลงในเซลล์สืบพันธุ์อย่างอิสระ เมื่อตำแหน่งสองตำแหน่งอยู่ใกล้กันบนโครโมโซมเดียว การไขว้เปลี่ยนตำแหน่ง (crossover) จะเกิดขึ้นระหว่างพวกมันไม่บ่อยนัก ดังนั้นการรวมกันของอัลลีลของพ่อแม่มักจะถูกถ่ายทอดไปอย่างสมบูรณ์ และการรวมกันแบบรวมกลุ่มใหม่จะเกิดขึ้นได้ยาก สัดส่วนการเกิดการรวมกลุ่มใหม่ (theta) ซึ่งเป็นสัดส่วนของการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสที่มีการรวมกลุ่มใหม่ระหว่างตำแหน่งต่างๆ มีค่าตั้งแต่เกือบ 0 สำหรับตำแหน่งที่มีพันธะแน่นหนาไปจนถึง 0.5 สำหรับตำแหน่งที่ไม่มีพันธะ ในพันธุศาสตร์ของมนุษย์ ซึ่งไม่สามารถทำการผสมพันธุ์แบบควบคุมได้ พันธะจะถูกตรวจพบทางสถิติ: คะแนน LOD ที่นำเสนอโดย Morton (1955) เปรียบเทียบความเป็นไปได้ของข้อมูลครอบครัวภายใต้สัดส่วนการเกิดการรวมกลุ่มใหม่ที่กำหนด กับความเป็นไปได้ภายใต้ไม่มีพันธะ โดยทั่วไปถือว่า LOD ที่ 3 เป็นหลักฐานของพันธะ

Clinical relevance

พันธะระหว่างเครื่องหมายทางพันธุกรรมกับตำแหน่งของยีนที่ก่อโรคเป็นพื้นฐานของการระบุตำแหน่งยีนโดยอาศัยข้อมูลครอบครัว การติดตามว่าอัลลีลของเครื่องหมายใดที่ถ่ายทอดร่วมกับโรคในแผนภูมิลำดับเครือญาติสามารถชี้ไปยังบริเวณโครโมโซมที่ยีนก่อโรคอยู่ได้ สิ่งนี้อธิบายถึงวิธีการสร้างหลักฐานการวิจัยสำหรับการระบุตำแหน่งยีนและเป็นข้อมูลอ้างอิง ไม่ใช่คำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษา

History

พันธะถูกรับรู้ครั้งแรกเมื่อการผสมพันธุ์ขัดต่อการแยกตัวอย่างอิสระ และกลุ่มของ Morgan ตีความว่าเป็นความสัมพันธ์ทางกายภาพของยีนบนโครโมโซม Sturtevant (1913) ได้เปลี่ยนความถี่การรวมกลุ่มใหม่ระหว่างปัจจัย Drosophila ที่มีพันธะให้เป็นแผนที่พันธุกรรมเชิงเส้นแรก สำหรับแผนภูมิลำดับเครือญาติของมนุษย์ ซึ่งไม่สามารถทำการผสมพันธุ์แบบทดลองได้ Morton (1955) ได้พัฒนาการทดสอบคะแนน LOD แบบต่อเนื่อง ซึ่งกลายเป็นวิธีการมาตรฐานสำหรับการตรวจจับพันธะ และด้วยเครื่องหมายโมเลกุล สำหรับการระบุตำแหน่งยีนก่อโรคในมนุษย์

Key figures

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

Seminal works

• sturtevant-1913
• morton-1955

Frequently asked questions

สัดส่วนการเกิดการรวมกลุ่มใหม่เท่าใดที่หมายความว่าตำแหน่งสองตำแหน่งไม่มีพันธะ?

สัดส่วนการเกิดการรวมกลุ่มใหม่ที่ 0.5 บ่งชี้ว่าเซลล์สืบพันธุ์แบบรวมกลุ่มใหม่และแบบไม่รวมกลุ่มใหม่มีความถี่เท่ากัน ซึ่งเป็นผลมาจากการแยกตัวอย่างอิสระ ดังนั้นตำแหน่งเหล่านั้นจึงไม่มีพันธะอย่างมีประสิทธิภาพ

คะแนน LOD ที่ 3 หมายความว่าอย่างไร?

มันสอดคล้องกับอัตราต่อรอง 1000 ต่อ 1 ที่สนับสนุนการมีพันธะที่สัดส่วนการเกิดการรวมกลุ่มใหม่ที่ทดสอบ เทียบกับการไม่มีพันธะ ซึ่งเป็นเกณฑ์ทั่วไปสำหรับการประกาศว่ามีพันธะอย่างมีนัยสำคัญในการศึกษาแผนภูมิลำดับเครือญาติ