Anatomia genomu człowieka
Spis treści
|
Dwie główne metody mapowania genów
- Mapowanie genetyczne
- Pomiar tendencji dwóch genów do bycia przekazywanymi (segregowania) razem w czasie mejozy
- Przeprowadzane w badaniach rodzin
- Ustalenie względnego położenia genów
- Mapowanie fizyczne
- Przypisanie genów specyficznym miejscom na chromosomie
- Przeprowadzane poprzez badania na komórkach somatycznych i ich materiale genetycznym
- Potrzebne jest przeprowadzenie pewnych pomiarów fizycznych
Definicje
- Locus (l.mn. loci)- pozycja genu na chromosomie
- Allel - jedna z odmian danego genu - wiele genów ma po kilka różnych odmian dających odmienne fenotypy
Mapowanie genetyczne
- Podstawy zostały opracowane na początku bieżącego wieku przez Morgana
- Pozwala na identyfikację genów, wykrywalnych tylko na podstawie ich efektu fenotypowego
- Można mapować geny nie znając ich funkcji w organizmie ani sekwencji
Mejoza i crossing-over - podstawy sprzężenia
- Tetrady są sparowanymi chromosomami homologicznymi, które w tym stadium składają się z dwóch chromatyd siostrzanych
- W czasie I podziału mejotycznego zachodzi proces crossing-over
- Regiony homologiczne chromatyd niesiostrzanych podlegają wymianie - powstają chromosomy zrekombinowane
Rekombinacja może być zaobserwowana pośrednio
Analizując fenotyp potomstwa można określić, czy rekombincja zaszła, czy też nie.
Sprzężone - dostatecznie bliskie siebie
Zakładając, że proces crossing-over zachodzi w losowo wybranych miejscach chromosomu, to częstość rekombinacji pomiędzy dwoma loci będzie odbiciem odległości pomiędzy tymi dwoma loci genowymi
Sprzężenie genetyczne
- Sprzężenie genetyczne to skłonność dwóch genów do nierekombinowania w czasie mejozy
- Pomiar tej skłonności pozwoliłby na ocenę genetycznej odległości pomiędzy dwoma loci
- Ważne: dwa geny na jednym chromosomie (tzw. synteniczne) nie muszą być sprzężone
Jednostka sprzężenia - 'Morgan'
- Jednostka sprzężenia genetycznego, Morgan, to taka długość genetyczna chromosomu, na której w każdej mejozie zachodzi 1 zdarzenie crossing-over
- Oznacza to, że na tej odległości prawdopodobieństwo wystąpienia crossing-over wynosi 100%
- Centymorgan (cM) = 1% prawdopodobieństwa rekombinacji
Długość genetyczna genomu człowieka
- Genom człowieka ma długość około 3000 cM, a składa się z około 3 miliardów par zasad
- 1 mln bp.z. ~ 1 cM
- Chromosomy mogą mieć około 100-300 cM długości i oznacza to 1 - 3 crossing-over na parę chromosomów w mejozie
Rodowody do analizy sprzężeń
Rodzina, w której chcemy mapować gen musi spełniać pewne kryteria
- Musi być informatywna - oznacza to, że rodzic, który ma allel powodujący chorobę musi być heterozygotą zarówno w locus choroby jak i w locus markerowym
- Musi być znana faza - oznacza to, że musimy wiedzieć jaki jest układ poszczególnych alleli: powodującego chorobę i markerowego
Nieprawdopodobnie skomplikowane prawdopodobieństwa lub wynik LOD
Aby na podstawie rodowodu ocenić, czy dwa loci są sprzężone należy:
- Obliczyć serię prawdopodobieństw, że dwa loci są sprzężone przy różnych wartościach ? (theta) mniejszych od 0,5, gdzie wartość theta=0.00 oznacza, a theta=0,50 - losowy rozdział
- Obliczyć prawdopodobieństwo, że loci te nie są sprzężone (theta>=0.50)
- Logarytm ilorazu tych dwóch wartości daje wartość LOD (ang. logarithm of odds, Z)
Obliczanie wartości LOD
rysunek
Ocena maksymalnego prawdopodobieństwa
- LOD >= 3 (równowartość szans 1000:1 za tym, że dwa locus są sprzężone) uważa się za dowód istnienia sprzężenia dwóch loci (przy danym theta)
- Wartość theta, przy którym LOD jest największy, uważa się za odległość genetyczną pomiędzy tymi dwoma loci
Kilka uwag na temat odległości genetycznej
- Odległości genetyczne są w przybliżeniu addytywne
- Odległość genetyczna (jednostka: Morgan) i fizyczna (jednostka pary zasad) nie są tym samym
- Częstość crossing-over w czasie oogenezy jest około dwa razy większa niż w czasie spermatogenezy
Gen zmapowany
- Zmapowanie genetyczne oznacza, że znamy położenie genu dla danej cechy względem innych genów
- Geny zmapowane genetycznie tworzą grupy sprzężeń wymagające przypisania określonym chromosomom!
- Zmapowanie fizyczne genu oznacza, że znamy lokalizację chromosomową dla danej cechy fenotypowej
Mapowanie - mapa drogowa
rysynek
Fragmentacja genomu
- Nie można zsekwencjonować całego genomu naraz
- Fragmentacja genomu jest etapem początkowym przed przygotowaniem biblioteki klonów
Klony w bibliotece?
- Po fragmentacji genomu poszczególne fragmenty są rozdzielane i umieszczane w tzw. wektorach, które zapewniają możliwość manipulacji i namnażania czyli klonowania w komórkach bakteryjnych
- Biblioteka klonów to zestaw wektorów z insertami obcego DNA uzyskanymi z określonego źródła
Zestawianie klonów
- Po uzyskaniu biblioteki poszczególne klony muszą być uszeregowane we właściwej kolejności czyli w takiej takiej kolejności, w jakiej są w genomie
- W tym celu stosowanych jest kilka metod m.in.:
- mapowanie za pomocą STS
- metoda restrykcyjnego odcisk palca (restriction enzyme fingerprinting)
- Zasada tych metod opiera się na obecności unikatowych sekwencji w poszczególnych klonach - stanowiących rodzaj genetycznych kamieni milowych
Mapowanie za pomocą STS
rysunek
Mapowanie z użyciem STS - 2
rysunek
Odkrywanie genów
Porównanie klonowania funkcjonalnego i pozycyjnego
Klonowanie pozycyjne - kroki

Gen sklonowany
- Gen sklonowany to taki gen, który został wyodrębniony fizycznie z genomu człowieka w postaci określonego odcinka DNA i tym samym jego sekwencja może być poznana
- Sklonowanie genu nie oznacza, że znamy jego funkcję w organizmie - możemy tylko powiedzieć, że istnieje związek przyczynowy pomiędzy mutacjami w tym genie a wystąpieniem określonego fenotypu
Zastosowanie mapowania genomu człowieka
- Pozwala na mapowanie i klonowanie genów powodujących choroby
- Testowanie hipotez dotyczących tła genetycznego chorób
- Informacja diagnostyczna w poradnictwie genetycznym (określenie ryzyka wystąpienia choroby, określenie nosicielstwa patologicznego genu, diagnostyka prenatalna)
FISH
- Mapowanie za pomocą fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ
rysunek
Projekt Poznania Genomu Człowieka
- Projekt Poznania Genomu Człowieka (Human Genome Project, HGP) jest międzynarodowym programem badawczym mającym na celu:
- Skonstruowanie szczegółowych map genetycznych i fizycznych całego genomu człowieka,
- Określenie pełnej sekwencji DNA genomowego człowieka
- Zlokalizowanie wszystkich genów w obrębie genomu człowieka, których liczbę ocenia się na 50 000 do 100 000
- Przeprowadzenie podobnych analiz na genomach organizmów modelowych
- wypracowanie metod przechowywania i udostępniania uzyskanych danych
- HUGO (Human Genome Organisation) -organizacja naukowców zaangażowanych w HGP
- wspiera wymianę danych i odczynników
- Zachęca do rozpowszechniania i dzielenia się technologiami
- Dostarcza informacji n/t różnych aspektów projektów związanych z HGP
- Służy jako pośrednik pomiędzy społeczeństwem naukowców a fundacjami dysponującym środkami na badania
wersja strony: 5, ostatnia edycja: 13 Sep 2008 14:34