-сурет. Геномды картаға түсіру тәсілі

Соңғы уақытқа дейін картографиялауда белгілі бір тұқым қуалайтын белгінің негізінде жатқан биохимиялық полиморфизм туралы кейбір ақпараттың априорлы болуына негізделген функционалдық тәсіл басым болды . Әдістемелік тұрғыдан мұндай карталау геннің ақуыздық өнімін оның таза күйінде бөліп алудан басталады. Содан кейін ол үшін аминқышқылдарының реттілігі негізінде дегенерацияланған праймерлер таңдалады және геномдық кітапханалардың ПТР скринингі жүргізіледі. Дегенмен, бұл ақпарат толық болған гендердің тізімі қазір іс жүзінде таусылды және қызметі белгілі болған гендердің көпшілігі қазірдің өзінде клондалған және локализацияланған.

Функционалдық және кандидаттық картаға жақын. Бұл жағдайда функционалдық өзгеріс туралы ақпарат генді дәл анықтау үшін жеткілікті толық емес, бірақ функция немесе хромосомалық позиция бойынша ықтимал кандидаттар туралы аз немесе аз білімді болжамдар жасауға жеткілікті. Функционалдық және кандидаттық тәсілдерде генді клондау, әдетте, геномда оның нақты локализациясынан бұрын болатынын атап өту маңызды, яғни. картаға түсіру. Бұл тәсілдерде генді локализациялау оның қызметінен хромосомадағы (позициясы) орналасуына өтуді білдіреді. Бұл жол «тікелей генетика» стратегиясының көрінісі болып саналады, сонымен қатар генетикалық және цитогенетикалық карталаудың дәстүрлі әдістеріне тән. Соңғы уақытқа дейін басқа жол іс жүзінде мүмкін емес еді.

1980 жылдардың аяғында көптеген жоғары полиморфты ДНҚ маркерлерінің пайда болуы қарама-қарсы бағытта - хромосомалық картадан функцияға өтуге мүмкіндік берді. Гендерді іздеуге қолданылатын «кері генетика» стратегиясы позициялық картада бейнеленген, бұл ген туралы функционалдық ақпарат болмаған кезде оны оқшаулауды білдіреді. Бұл жағдайда оның картадағы орны геннің бұрын локализацияланған генетикалық маркерлермен байланысын талдау нәтижелері бойынша белгіленеді, содан кейін геномның маркердің жанындағы аймағы егжей-тегжейлі зерттеледі.

Позициялық тәсілдің негізгі шектеуі генетикалық карталардың ажыратымдылығының төмендігі болып табылады - ген локализацияланған екі көрші маркер арасындағы интервал тым үлкен және физикалық картаға қол жетімсіз болуы мүмкін.

Локализацияланған гендердің көпшілігі құрылымдық аномалиялармен сипатталады (әдетте, бұл адамның тұқым қуалайтын ауруларына жауапты гендер), бұл генді іздеудің соңғы кезеңін - генді оқшаулауды және оқшаулауды айтарлықтай жеңілдетеді.

Позициялық карталаудың шектеулерін жеңу жолы кері генетикалық стратегияны кандидаттық тәсілдің артықшылықтарымен біріктіру болып табылады. Позициялық кандидаттық карта деп аталатын бұл карталау әдісі позициялық әдісті біртіндеп ауыстырады және геномның анықталған аймағында сәйкес кандидат гендерін іздеуден тұрады.

Сәтті позициялық карталаудың маңызды талабы жоғары ажыратымдылықтағы генетикалық карталарды және егжей-тегжейлі транскрипциялық картаны жасау болып табылады. Бұл карталар физикалық карталау әдістерімен жасалады, олар төменде сипатталады.

3) Сүтқоректілердің геномдарын картаға түсіру әдістері

Сүтқоректілердің геномдарын картаға түсіру әдістері ең алдымен адам геномын зерттеу үшін әзірленді және қолданылды. Кейінірек дәл осындай тәсілдер мен әдістер басқа сүтқоректілердің геномдарын картаға түсіру үшін қолданылды. Сондықтан, осы шолуда генетикалық карталарды құрудың көптеген әдістері адам геномын картаға түсіру мысалында сипатталатын болады.

Екі түрлі популяцияның (тұқымның) өкілдерін айқастыру арқылы алынған жануарлардың асыл тұқымдылығын талдау үшін дисперсия-компоненттік талдауды пайдалана отырып, күрделі белгілер гендерін (QTL) картаға түсіру әдісі кеңейтілді . Сонымен қатар, бұл әдістің комбинациясы мал шаруашылығында кеңінен танымал, екі тұқым өкілдерін айқастыру арқылы алынған мәліметтерді талдауда қолданылатын Хейли регрессия әдісімен жасалды . Бұл әдіс маркерлер арасында тұқым ішіндегі полиморфизм болғанымен, тұқымдар балама QTL аллельдері үшін гомозиготалы болып табылады деп болжайды. Бұл болжамның әрқашан шындыққа жанаспайтыны анық. Біз ұсынып отырған аралас әдіс ондай болжам жасамайды және осылайша дұрысырақ талдауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, QTL аллельдері үшін тұқымның гомозиготалығы туралы болжам бұзылған кезде ұсынылған әдіс жеткілікті күшті, ал Хейли әдісінің күші тез төмендейді.

Хейли әдісі

Хейли әдісі QTL коэффиценттерін есептеуге негізделген - будандастырушы будандастырудың екінші ұрпағында жеке адамның ата-аналық тұқымдардың бірінің 2, 1 немесе 0 аллельдерін алып жүруінің кейінгі ықтималдықтары. Бұл коэффициенттерді есептеудің қарапайым және жылдам әдісі ұсынылды. Дегенмен, бұл әдіс жеке адамның тікелей ата-бабалары туралы ақпаратты ғана пайдаланады және күрделі жағдайларды қарастырмайды. Сонымен қатар, коэффициенттер әрбір маркер үшін бөлек есептеледі, содан кейін нәтижелер маркер аралық интервалдарға экстраполяцияланады. Сонымен қатар, жануарлардың тұқымдары көбінесе өте күрделі және ақпараттық құрылымға ие; Көп нүктелік талдаудың уақыт типті талдаудағы +бір маркерден артықшылығы көп екені белгілі. Барлық қолда бар ақпаратты пайдалана отырып QTL коэффициенттерін есептеу үшін біз Марков тізбектерін (Markov Chain Monte Carlo, MCMC) қолдануға негізделген әдісті әзірледік. Бірқатар жағдайларда біз ұсынған әдіс талдаудың күшін (қуатты екі есе арттыруға дейін) айтарлықтай арттыра алатыны көрсетілді. Сонымен қатар, Хейли алгоритмі шешімді қамтамасыз етпейтін жағдайлар бар, ал біз ұсынған әдіс жақсы жұмыс істейді.

С
оңғы уақытқа дейін адамның да, басқа сүтқоректілердің де геномдарын зерттеу тек генетикалық талдау арқылы мүмкін болды - генетикалық карталарды немесе байланыс карталарын құру. Хромосоманың генетикалық картасы – бір байланыс тобындағы гендердің салыстырмалы орналасуы. Генетикалық карталарды құрудың алғашқы қадамы гендердің байланыс топтарын қалыптастыру және олардың салыстырмалы орналасуын зерттеу болып табылады. Байланыс карталарын құрудың негізгі әдісі классикалық генетикалық талдау болып табылады, яғни. асыл тұқымды белгілердің тұқым қуалауын талдау, сонымен қатар мейозда гендік локустардың рекомбинациялану жиілігін зерттеу. Байланыс карталары хромосомадағы гендер мен маркерлердің сызықтық орналасу ретін және олардың арасындағы генетикалық қашықтықты рекомбинацияның пайызбен – центиморган (см) түрінде көрсетеді (2-сурет). Хромосомадағы екі геннің арақашықтығы 1см деп есептеледі, егер мейоз кезінде олардың арасындағы рекомбинация ықтималдығы 1% болса. Генетикалық байланыс картасы ерлер үшін шамамен 2809 см және әйелдер үшін 4782 см. Аталық геномның кішірек «өлшемі» сперматогенездегі рекомбинация жиілігі оогенезге қарағанда төмен болуымен түсіндіріледі. Адам геномының орташа ұзындығы генетикалық қашықтық бірлігінде шамамен 3300 см құрайды. Бұл мәнді шамамен 2,91 миллиард б.б. деп бағаланған адамның гаплоидты геномының өлшемімен салыстыра отырып, генетикалық картаның 1 см-ге орташа есеппен 1 ​​миллион б.б. азырақ деген қорытынды жасауға болады. Геномның физикалық картасындағы ДНҚ.