การเชื่อมโยง, การรวมกลุ่มยีนใหม่, และการทำแผนที่ยีน
สาขานี้ครอบคลุมถึงวิธีการที่ยีนซึ่งอยู่บนโครโมโซมเดียวกันมีแนวโน้มที่จะถูกถ่ายทอดร่วมกัน การรวมกลุ่มยีนใหม่แบบไมโอซิสสับเปลี่ยนอัลลีลระหว่างยีนเหล่านั้น และวิธีการที่รูปแบบที่เกิดขึ้นถูกนำมาใช้เพื่อระบุตำแหน่งของยีนตามโครโมโซม แนวคิดเหล่านี้รวมกันเปลี่ยนโครโมโซมที่เป็นนามธรรมให้เป็นแผนที่ที่สามารถวัดได้ และเป็นพื้นฐานในการค้นหายีนที่เป็นสาเหตุของโรคทางพันธุกรรม
Definition
การเชื่อมโยงและการทำแผนที่ยีนคือทฤษฎีและวิธีการทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดร่วมกันของตำแหน่งยีนบนโครโมโซมเดียวกัน การรวมกลุ่มยีนใหม่ที่แยกพวกมันออกจากกัน และการอนุมานตำแหน่งสัมพัทธ์ของพวกมันบนโครโมโซมจากรูปแบบการถ่ายทอดและสหสัมพันธ์ที่สังเกตได้
Scope
สาขานี้จัดกลุ่มแนวคิดพื้นฐานของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและการทำแผนที่ยีน: การเชื่อมโยงทางพันธุกรรมระหว่างตำแหน่งยีน การรวมกลุ่มยีนใหม่และการไขว้เปลี่ยนที่ทำลายการเชื่อมโยง เซนติมอร์แกนเป็นหน่วยของระยะทางแผนที่ และความสัมพันธ์ของอัลลีลที่ไม่เป็นแบบสุ่มในระดับประชากรที่เรียกว่าภาวะไม่สมดุลของการเชื่อมโยง โดยถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นหัวข้ออ้างอิงในพันธุศาสตร์การแพทย์มากกว่าเป็นขั้นตอนทางคลินิก
Sub-topics
Core questions
- ตำแหน่งยีนสองตำแหน่งบนโครโมโซมอยู่ห่างกันเท่าใด และระยะทางนั้นประมาณการได้อย่างไร?
- การรวมกลุ่มยีนใหม่แบบไมโอซิสทำลายการเชื่อมโยงระหว่างยีนที่อยู่ใกล้เคียงกันได้อย่างไร?
- ข้อมูลครอบครัวหรือประชากรสามารถนำมาใช้เพื่อระบุตำแหน่งยีนที่ก่อให้เกิดโรคได้อย่างไร?
- เหตุใดการรวมกันของอัลลีลบางอย่างจึงเกิดขึ้นร่วมกันบ่อยกว่าที่โอกาสจะคาดการณ์ได้?
Key concepts
- การเชื่อมโยงทางพันธุกรรม
- การรวมกลุ่มยีนใหม่และการไขว้เปลี่ยน
- เศษส่วนการรวมกลุ่มยีนใหม่
- ระยะทางแผนที่พันธุกรรม (เซนติมอร์แกน)
- ภาวะไม่สมดุลของการเชื่อมโยง
- การวิเคราะห์การเชื่อมโยงและคะแนน LOD
- การทำแผนที่ความสัมพันธ์
Mechanisms
ตำแหน่งยีนที่อยู่ใกล้กันบนโครโมโซมมักจะถูกถ่ายทอดร่วมกันเนื่องจากมีเหตุการณ์การรวมกลุ่มยีนใหม่เกิดขึ้นน้อยมากระหว่างพวกมัน; ตำแหน่งยีนที่อยู่ห่างกันมาก หรืออยู่บนโครโมโซมที่แตกต่างกัน จะมีการแยกตัวอย่างเป็นอิสระมากขึ้น ในระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส โครโมโซมที่เป็นคู่กันจะจับคู่และแลกเปลี่ยนชิ้นส่วนที่จุดไขว้เปลี่ยน ทำให้เกิดเซลล์สืบพันธุ์ที่มีการรวมกลุ่มยีนใหม่ สัดส่วนของลูกหลานที่มีการรวมกลุ่มยีนใหม่ (เศษส่วนการรวมกลุ่มยีนใหม่) จะเพิ่มขึ้นตามระยะห่างทางกายภาพจนถึงขีดจำกัด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงสามารถแปลงเป็นหน่วยวัดระยะทางแผนที่แบบบวกได้ ในระดับประชากร การรวมกลุ่มยีนใหม่ตลอดหลายชั่วอายุคนจะค่อยๆ ทำลายความสัมพันธ์ระหว่างอัลลีลที่ตำแหน่งยีนใกล้เคียงกัน ดังนั้นความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นแบบสุ่มที่เหลืออยู่ (ภาวะไม่สมดุลของการเชื่อมโยง) จึงสะท้อนให้เห็นว่าการรวมกลุ่มยีนใหม่เกิดขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้และบ่อยเพียงใดในบริเวณนั้น
Clinical relevance
หลักการทำแผนที่อธิบายว่าตำแหน่งโครโมโซมของยีนที่เกี่ยวข้องกับโรคถูกอนุมานได้อย่างไรจากข้อมูลการถ่ายทอดและสหสัมพันธ์ หลักการเหล่านี้อธิบายตรรกะเบื้องหลังการศึกษาการเชื่อมโยงและการศึกษาความสัมพันธ์ทั่วทั้งจีโนมที่นักวิจัยใช้เพื่อระบุตำแหน่งยีนที่น่าจะเป็นไปได้ สาขานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงและพื้นฐานทางการศึกษาเกี่ยวกับวิธีการสร้างหลักฐานดังกล่าว และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล
History
สาขานี้เติบโตมาจากโรงเรียน Drosophila ของ Thomas Hunt Morgan ในช่วงทศวรรษ 1910 ซึ่ง Alfred Sturtevant (1913) ใช้ความถี่ของการรวมกลุ่มยีนใหม่เพื่อสร้างแผนที่พันธุกรรมแรก โดยจัดเรียงปัจจัยที่เชื่อมโยงกับเพศเป็นเส้นตรง การวิเคราะห์การเชื่อมโยงทางสถิติพัฒนาขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 และยุค DNA สายผสมได้เพิ่มเครื่องหมายโมเลกุล Lander และ Botstein (1989) แสดงให้เห็นว่าแผนที่เครื่องหมายที่หนาแน่นสามารถระบุตำแหน่งของยีนที่อยู่เบื้องหลังลักษณะเชิงปริมาณและลักษณะแบบเมนเดลได้อย่างไร ซึ่งนำไปสู่การทำแผนที่ทั่วทั้งจีโนมสมัยใหม่
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
- ความแตกต่างระหว่างระยะทางกายภาพและระยะทางพันธุกรรมคืออะไร?
- ระยะทางกายภาพวัดเป็นคู่เบสตาม DNA ในขณะที่ระยะทางพันธุกรรมวัดเป็นเซนติมอร์แกนจากความถี่ของการรวมกลุ่มยีนใหม่ ทั้งสองมีความสัมพันธ์กันแต่ไม่เหมือนกัน เนื่องจากอัตราการรวมกลุ่มยีนใหม่แตกต่างกันไปตามจีโนม
- เหตุใดยีนที่เชื่อมโยงกันจึงไม่ถูกถ่ายทอดร่วมกันเสมอไป?
- การรวมกลุ่มยีนใหม่ในระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสสามารถเกิดขึ้นระหว่างยีนเหล่านั้นได้ ยิ่งตำแหน่งยีนสองตำแหน่งอยู่ใกล้กันมากเท่าใด การไขว้เปลี่ยนก็จะแยกพวกมันออกจากกันน้อยลงเท่านั้น แต่ไม่มีตำแหน่งยีนที่แตกต่างกันสองตำแหน่งใดที่รอดพ้นจากการรวมกลุ่มยีนใหม่ได้อย่างสมบูรณ์