การเชื่อมโยงและการทำแผนที่พันธุกรรม

ยีนที่อยู่ใกล้กันบนโครโมโซมมีแนวโน้มที่จะถูกถ่ายทอดไปพร้อมกันบ่อยกว่าที่โอกาสจะเอื้ออำนวย และอัตราที่การครอสซิงโอเวอร์แยกยีนเหล่านั้นออกจากกันเป็นตัวกำหนดลำดับของยีนตามแนวโครโมโซม

Definition

การทำแผนที่พันธุกรรมคือการจัดเรียงลำดับยีนและการประมาณระยะห่างระหว่างยีนเหล่านั้นตามแนวโครโมโซมจากความถี่ของลูกหลานที่เกิดจากการรีคอมบิเนชัน โดยหนึ่งหน่วยแผนที่ (เซนติมอร์แกน) จะสอดคล้องกับการเกิดรีคอมบิเนชันหนึ่งเปอร์เซ็นต์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการเชื่อมโยงทางพันธุกรรมและการเบี่ยงเบนจากการแยกตัวอย่างอิสระ การวัดความถี่ของการเกิดรีคอมบิเนชัน การแปลงเป็นระยะทางแผนที่ในหน่วยเซนติมอร์แกน การทดสอบแบบทูพอยต์และทรีพอยต์ การตรวจจับการครอสโอเวอร์ซ้ำซ้อนและการรบกวน และการสร้างแผนที่เชื่อมโยงเชิงเส้น โดยจะกล่าวถึงการทำแผนที่ในระดับของการเกิดรีคอมบิเนชันแบบไมโอซิสในการผสมแบบถ่ายทอด ส่วนวิธีการทำแผนที่ทางกายภาพและจีโนมิกส์จะครอบคลุมภายใต้จีโนมิกส์

Core questions

• ความถี่ของการเกิดรีคอมบิเนชันระหว่างสองตำแหน่งยีนสามารถแปลงเป็นระยะทางแผนที่พันธุกรรมได้อย่างไร?
• เหตุใดความถี่ของการเกิดรีคอมบิเนชันจึงเป็นมาตรวัดระยะทางที่เชื่อถือได้เฉพาะในช่วงสั้นๆ เท่านั้น?
• การทดสอบแบบทรีพอยต์สามารถกำหนดลำดับยีนและตรวจจับการครอสโอเวอร์ซ้ำซ้อนได้อย่างไร?
• การรบกวนคืออะไร และเผยให้เห็นอะไรเกี่ยวกับการจัดวางตำแหน่งของการครอสโอเวอร์?

Key concepts

• การเชื่อมโยงทางพันธุกรรมและลูกหลานที่เกิดจากการรีคอมบิเนชันเทียบกับลูกหลานจากพ่อแม่
• ความถี่ของการเกิดรีคอมบิเนชันและเซนติมอร์แกน
• การทดสอบแบบทูพอยต์และทรีพอยต์
• ลำดับยีนและการครอสโอเวอร์ซ้ำซ้อน
• การรบกวนและสัมประสิทธิ์ของการเกิดร่วมกัน

Mechanisms

เซลล์สืบพันธุ์ที่เกิดจากการรีคอมบิเนชันเกิดขึ้นจากการครอสซิงโอเวอร์ระหว่างซิสเตอร์โครมาทิดที่ไม่ใช่คู่กันของโครโมโซมคู่เหมือนในระหว่างระยะโปรเฟส I ของไมโอซิส; ความน่าจะเป็นที่การครอสโอเวอร์จะเกิดขึ้นระหว่างสองตำแหน่งยีนจะเพิ่มขึ้นตามระยะทางกายภาพที่แยกยีนเหล่านั้นออกจากกัน ทำให้ความถี่ของการเกิดรีคอมบิเนชันเป็นตัวประมาณระยะทางนั้น

Clinical relevance

การวิเคราะห์การเชื่อมโยงเป็นวิธีการหลักที่ใช้ในการระบุตำแหน่งยีนที่ก่อให้เกิดโรคในมนุษย์ก่อนที่จะมีการจัดลำดับจีโนมทั้งหมด และยังคงเป็นหัวใจสำคัญของการศึกษาที่อิงครอบครัว; ตรรกะของการเกิดรีคอมบิเนชันแบบเดียวกันนี้เป็นโครงสร้างของแผนที่พันธุกรรมที่เป็นจุดยึดสำหรับการประกอบจีโนมและโครงการปรับปรุงพันธุ์

History

หลังจากมอร์แกนสังเกตว่ายีนที่เชื่อมโยงกับเพศในแมลงหวี่ Drosophila ขัดแย้งกับการแยกตัวอย่างอิสระ สเตอร์เตแวนต์ซึ่งเป็นนักศึกษาระดับปริญญาตรีของเขาได้ให้เหตุผลในปี 1913 ว่าความถี่ของการเกิดรีคอมบิเนชันสามารถจัดเรียงลำดับยีนเป็นเส้นตรงได้ ซึ่งนำไปสู่การสร้างแผนที่พันธุกรรมแรกและยืนยันว่าการเกิดรีคอมบิเนชันเป็นมาตรวัดระยะทางของโครโมโซม

Key figures

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

Seminal works

• sturtevant1913

Frequently asked questions

เซนติมอร์แกนคืออะไร?

เซนติมอร์แกนคือหน่วยของระยะทางพันธุกรรมที่เท่ากับโอกาสหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของการเกิดรีคอมบิเนชันระหว่างสองตำแหน่งยีนในหนึ่งชั่วอายุคน; ในช่วงสั้นๆ จะสอดคล้องกับระยะทางกายภาพโดยประมาณ แต่ความสัมพันธ์จะแตกต่างกันไปตามจีโนม

เหตุใดความถี่ของการเกิดรีคอมบิเนชันจึงไม่สามารถเกินห้าสิบเปอร์เซ็นต์ได้?

ยีนที่อยู่ห่างกันมากบนโครโมโซม หรืออยู่บนโครโมโซมที่ต่างกัน จะเกิดการรีคอมบิเนชันราวกับว่ามีการแยกตัวอย่างอิสระ ซึ่งทำให้ได้จำนวนเซลล์สืบพันธุ์ที่เกิดจากการรีคอมบิเนชันและเซลล์สืบพันธุ์จากพ่อแม่เท่ากัน และจำกัดความถี่ของการเกิดรีคอมบิเนชันที่สังเกตได้ไว้ที่ห้าสิบเปอร์เซ็นต์