Mapiranje gena

Mapiranje gena je realizacija svakog metoda koji je omogućava lociranje gena i njihove međusobne udaljenosi i rasporeda na hromosomu.^[1] Suština svih genomskih mapiranja je da se uspostavi kolekcija molekularnih markera na odgovarajućim pozicijama u genomu. Molekulski markeri su poželjni u svim oblicima. Geni se mogu posmatrati i kao jedna posebna vrsta genetičkih markera u izgradnji mape genoma, mapiranih na isti način kao i svaka drugi marker.^[2]^[2]^[3]

Odnos: genetičko mapiranje – fizičko mapiranje

Postoje dva karakteristična tipa "mapa" koje se koristi u oblasti mapiranja genoma:

genetičke mape i
fizičke mape.

Iako su obje mape je kolekcija genetičkih markera i genskih lokusa, genetičke mape su određene na osnovu međusobne udaljenosti i rasporeda gena, mjereno u centimorganima (CM), pri čemu je 1 Morgan ekvivalent za 1% rekombinacija između posmatranih lokusa. Fizičke mape pak koriste stvarne fizičke udaljenosti obično mjerene ubrojem baznih parova. Dok fizička mapa može biti "preciznija" u predstavljanju genoma, genetičke mape često nude uvid u prirodu različitih segmenata hromosoma, tj. genetičku udaljenost značajno se razlikuje od fizičke udaljenosti i varira u različitim genomskim regijama. One imaju različite stope rekombinacija, a takva stopa je često pokazatelj količine hromatina (koji je obično bogat genima) nasuprot [[hromatin|heterohromatskim (obično genima siromašnim) regijama genoma.

Genetičko mapiranje

Prvi koraci izgradnje genetičke karte su razvoj genetičkih markera i mapiranje populacije. Ako su dva markera bliže na hromosomu, veće su šanse da će se skupa prenijeti na sljedeću generaciju. Stoga se "ko-segregacijski" obrasci svih markera mogu koristiti za rekonstrukciju redoslijeda lokusa. Imajući to u vidu, genotipovi svakog markera se genetički evidentiraju za oba roditelja, kao i svake osobe u sljedećim generacijama. Kvalitet genetičke mape ju velikoj mjeri ovisi o ova dva faktora:

obuhvaćeni broj genetičkih markera na mapi i
veličina uzorka mapirana populacije.

Ti faktori su međusobno interaktivni: obimnije mapiranje populacije može povećati "rezoluciju" mape i preduprijediti njenu "razvučenost", tj. nejasnoću.

U genetičkom mapiranju, svako svojstvo koje se može lako razlikovati kod dva roditelja može se koristiti kao genetski marker. Geni, u tom smislu, predstavljeni su "osobinama" koje se mogu pouzdano razlikovati između dva roditelja. Njihova veza sa drugim genetičkim markerima se računa na isti način kao da su zajednički markeri i stvarni lokusi gena, pa se se potom uključuju u region između dva najbliža susjedna markera. Ovaj proces se zatim ponavlja gledajući više markera koji ciljaju tu regiju za mapiranje susjednih gena za višu rezoluciju do određenog prepoznatljivog lokusa. Ovaj proces se često naziva "položajno kloniranje" i intenzivno se koristi u studiji biljnih vrsta.

Fizičko mapiranje

Budući da je stvarnu osnovu za procjenu udaljenosti lokusa uglavnom teško ili nemoguće direktno izmjeriti, fizičke mape su zapravo izgrađene raščlanjivanjem genoma u hijerarhijski manje segmente. Karakterizacijom svakog pojedinog sgmenta i njihovo ponovno sklapanje zajedno, preklapa niz tih malih fragmenata, što će omogućiti istraživačima da procijene fizičke udaljenosti između genomskih obilježja. Fragmentacija genoma može se postići restrikcijskim enzimima rezanjem ili fizički razbijanjem genoma procesima kao što je sonikacija (ultrazvukom). Kada su DNK fragmenti izrezani, izdvajaju se putem elektroforeze. Dobijeni rezultati migracije DNK (tj. genetičkih otisaka prstiju) se koriste za identifikaciju putem umnožavanjem (kloniranjem) molekula DNK . Analizom tih rezultata fragmenti se sastavljaju primjenomautomatizirane FPC tehnike ili upotrebo sredstava za put preklapanja DNK nastavaka. Dobar izbor klonova može se dati njihovu dovoljnu količinu da se utvrdi DNK proučavanog organizma.

U fizičkom mapiranju, nema direktnih načina obilježavanja određenog gena jer to mapiranje ne sadrži nikakve informacije koje se odnose na osobine i funkcije. Genetički markeri mogu biti povezani sa fizičkim mapama u procesima kao što je in situ hibridizacija. Po ovom pristupu, fizička karta može biti "uvezana" u genetičku mapu. Klonovi koji se koriste u fizičkim mapama onda mogu biti sekvencirani na lokalnom nivou da pomognu konstrukciji novog genetičkog dizajna markera i identifikaciji uzročnih lokusa.

Macrorestrikcija je vrsta fizičkog mapiranja u kojoj se visoka molekulska težina jDNK digestira restrikcijskim enzimima koji imaju mali broj mjesta restrikcije. Postoje alternativni načini da se utvrdi kako se DNK u grupi klonova potpuno preklapa, bez sekvenciranja klonova. Kada se određuje mapa, klonovi se mogu koristiti kao resurs kao veliki resursi genoma. Ova vrsta mapiranja je precizniji od genetičkih mapa.

Sekvenciranje genoma

Sekvenciranje genoma ne-nebiolozi ponekad pogrešno nazivaju "genomsko mapiranje". Proces "sačmarica sekvenciranja", tj. nasumičnog sekvenciranja, podsjeća na proces fizičkog mapiranja: razbijenje genoma u male fragmente, karakteriziranje (sekvenciranje) svakog fragmenta i njihovo sastavljanje zajedno. (Noviji sekvenciranje tehnologije sekvenciranja su drastično različite.). Iako su opseg, svrha i proces potpuno različiti, a sklop genoma sklop se može posmatrati kao "krajnji" oblik fizičke mape, u smislu da pružanja svih informacija koje tradicionalna fizička karta može ponuditi na mnogo bolji način.

Primjena genskog mapiranja

Identifikacija gena je obično prvi korak u razumijevanju genoma jedne vrste organizama, a mapiranje gena je obično prvi korak u identifikaciji gena. Ovo mapiranje je obično polazište mnogih važnih studija, kako u stvaranju baza podataka, tako i u konkretnoj primjeni u mnogim oblastima.

Asocijacija bolesti

Proces identifikacije genetičkog elementa koji je odgovoran za određene bolesti se također naziva "mapiranjem". Ako je poznavanje posmatranog lokusa ograničeno, pretraga se naziva "fino mapiranje" gena. Ova informacija je izvedena iz rezultata istraživanja manifestacija bolesti u velikim oporodicama (genetička povezanost) ili populacijski baziranim istraživanjima genetičke asocijacije.

Reference

^ Hill L. (2013): Gene mapping - Glossary Entry.http://ghr.nlm.nih.gov/glossary=genemapping%7Cdate=2013-09-03%7Cwork=Genetics Home Reference|publisher=Lister Hill National Center for Biomedical Communications, an Intramural Research Division of the United States National Library of Medicine, Bethesda, MD.
^ ^a ^b King R. C., Stransfield W. D. (1998): Dictionary of genetics. Oxford niversity Press, New York, Oxford, ISBN 0-19-50944-1-7; ISBN 0-19-509442-5.
^ Hadžiselimović R., Pojskić N. (2005): Uvod u humanu imunogenetiku. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-3-4.

Također pogledajte

Vanjski linkovi

Human Genome Project
"Genetic Mapping Fact Sheet". National Human Genome Research Institute, National Institutes of Health, Bethesda, MD.
"Canada's Michael Smith Genome Sciences Centre". Vancouver, British Columbia. Pristupljeno 6. 9. 2013.

[1] Hill L. (2013): Gene mapping - Glossary Entry.http://ghr.nlm.nih.gov/glossary=genemapping%7Cdate=2013-09-03%7Cwork=Genetics Home Reference|publisher=Lister Hill National Center for Biomedical Communications, an Intramural Research Division of the United States National Library of Medicine, Bethesda, MD.

[King_R._C._1998-2] King R. C., Stransfield W. D. (1998): Dictionary of genetics. Oxford niversity Press, New York, Oxford, ISBN 0-19-50944-1-7; ISBN 0-19-509442-5.

[3] Hadžiselimović R., Pojskić N. (2005): Uvod u humanu imunogenetiku. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-3-4.

[1]

[2]

[3]