-сурет. Генетикалық карта

Алайда, геномның әртүрлі нүктелеріндегі рекомбинация жиілігі әртүрлі болғандықтан (рекомбинацияның «ыстық нүктелері», рекомбинация басылатын геномның аймақтары - хромосомалардың центромерлі және теломерлік аймақтары, конститутивтік гетерохроматин блоктары және т.б.) , бұл мән айтарлықтай өзгеруі мүмкін және нәтижесінде карта байланыстары хромосомалардағы маркерлер мен гендер арасындағы нақты физикалық қашықтықты көрсетпейді.

ХХ ғасырдың 70-жылдарының басына дейін адамның генетикалық картасын құру өте баяу қарқынмен дамыды. Отбасылардың шағын мөлшері, бір ұрпақтың ұзақ кезеңі, ақпараттық тұқымдық санның шектеулілігі және хромосомалардың барлық жұптарын тиімді цитогенетикалық талдау әдістерінің жоқтығы адам хромосомаларын мақсатты картаға түсіруді қиындатты. Осылайша, бірінші адам гені 1911 жылы Х хромосомасында, ал бірінші аутосомды ген тек 1968 жылы локализацияланды. 70-ші жылдардың ортасына қарай адам хромосомаларында 100-ден аз ген локализацияланды, олардың едәуір бөлігі Х-да локализацияланған. хромосома.

Адам геномын картаға түсіру прогресінде адамның әртүрлі тұқым қуалайтын ауруларын модельдейтін жануарлардың мутантты генетикалық желілері (көп жағдайда бұл тышқандардың мутант сызықтары) маңызды рөл атқарады. Эмбриондық дің жасушаларын өсіруге, гендердің белгілі бір жері бойынша жойылуына немесе оларға белгілі мутант аллельдерін in vitro енгізуге, генетикалық модификациялары бар клондарды іріктеуге және оларды ерте эмбриондарға трансплантациялауға негізделген генетикалық модельдерді мақсатты құрудың эксперименталды негіздері. жақсы дамыған. Осындай манипуляциялардың нәтижесінде белгілі бір гендерде мутация бар жануарлардың, атап айтқанда тышқандардың линияларын алуға болады. Қазіргі уақытта тәжірибелік жануарларда гендерді локализациялау және идентификациялау үшін жеткілікті тиімді тәсілдер әзірленді . Сүтқоректілер мен адамның гомологтық гендерінің кодтау аймақтары арасындағы нуклеотидтер тізбегіндегі ұқсастықтардың жоғары пайызы , сондай-ақ гендердің бірдей орналасуы бар консервативті байланыс топтарының үлкен саны, синтеникалық байланыс топтары деп аталатын модельдік объектілерде параллельді зерттеулер жүргізуге айтарлықтай мүмкіндік береді. адамның жеке гендерін картаға түсіру және молекулалық талдау тиімділігін жеделдету.

Генетикалық карта жасау саласындағы одан әрі ілгерілеу көбінесе ең қызықты және кең тұқымды ұсынатын жасуша мәдениеті банктерін құру бойынша ірі ғылыми орталықтардың қызметімен байланысты. Осылайша, адам полиморфизмін зерттеу орталығында - CEPH (француздық Centre d'Etudes du Polymorphysme Humain) - көп сатылы тұқымдары ондаған және тіпті жүздеген отбасы мүшелерінен алынған үздіксіз жасуша дақылдарының бірегей коллекциясы жасалды. жеке тұлғалардың. Эпштейн-Барр вирусымен трансформациялау арқылы үздіксіз жасуша сызықтары алынды. Мұндай лимфобластикалық жасушалар культура жағдайында шексіз өсуге қабілетті.

1.2. Цитогенетикалық карталау.

Б
айланыс топтары негізінде құрастырылған және ДНҚ маркерлері мен гендер арасындағы статистикалық қашықтықты беретін генетикалық карталардан айырмашылығы, физикалық карта әр хромосомадағы маркерлер арасындағы физикалық қашықтықты анықтауға мүмкіндік береді.Физикалық карталау әдістеріне шектеуді карталау, RH картасын жасау, YAC клондау жатады ( Ағылшын ашытқысының жасанды хромосомасынан), BAC (ағылшын тілінен бактериялық жасанды хромосома), космидалар, плазмидалар және басқа векторлар және олардың негізінде контиг картасын жасау, сонымен қатар ДНҚ секвенциясы.

4-сурет. Эмбриондық дің (ES) жасушаларының (Тышқанның 129/Ола сызығынан алынған HM-1 сызығы, оң жақта) ересек аналық тышқанның спленоциттерімен қосылуынан алынған түр ішілік гибридті жасушалардың плюрипотенттілігін сынайтын эксперименттердің нәтижелері (суреттегі DD сызығы). сол). Гибридті жасушаларды бластоцист қуысына енгізу арқылы (реципиенттік сызық C57BL/J, сол жақта) 5 химерлі тышқан алынды, олардың біреуі орталықтағы суретте көрсетілген. Сары дақтар гибридті жасушалардың көбеюі және олардың химера шаштарын қалыптастыруға қатысуы нәтижесінде пайда болды. Химерлердің биохимиялық талдауының нәтижелері (маркері Gpi-1, кодтаушы глюкоза-6-фосфат изомеразасы) гибридті жасушалар көптеген органдар мен тіндердің түзілуіне ықпал еткенін көрсетті.

Жасанды хромосомаларды пайдалану хромосомалық және субхромосомалық деңгейде физикалық картаға түсіруге негіз болады.

Геномды физикалық картаға түсірудің негізі физикалық карталарды құру болып табылады, т.б. физикалық маркерлердің ДНҚ молекуласы бойымен орналасу ретін анықтау . Физикалық маркерлер ретінде гендердің өздері, анонимді ДНҚ фрагменттері (D-сегменттері), рестриктазалардың көмегімен ДНҚ-ның ыдырау нүктелері және т.б.

Дегенмен, сүтқоректілердің геномдарының физикалық картасын жасау бойынша жұмыс алға жылжыған сайын, зерттеушілер карта деректерін біріктіруде қиындықтарға тап болды. Бұл мәселені шешу үшін 1989 жылы геномдағы белгіленген ДНҚ тізбегі үшін барлық белгілерді стандарттау ұсынылды, соның ішінде картаға түсірілген тізбектердің барлық түрлерін, бұл жай ғана беймәлім функцияның (D-сегменттері) салыстырылған ДНҚ сегменті болсын, әдеттен тыс шектеуі бар тізбек болсын . сайттар немесе полиморфизмді анықтайтын зонд , будандастыру кезінде белгілі бір «жолақпен» немесе STS маркерлерімен будандастырылатын тізбек (ағылшынша «тізбектелген тегтелген сайт» дегеннен).

STS маркерлерінің негізгі ерекшелігі, сонымен қатар оларға қойылатын негізгі талап олардың геномындағы бірегейлігі болып табылады. Бұл маркерлер генетикалық және молекулалық ақпаратты талдау және сақтау үшін әртүрлі карталық ақпаратты бір STS «тіліне» аударуды жеңілдетеді, сонымен қатар адам геномының физикалық картасын маркерлермен қанықтыру процесі оңтайландырылған. Осы уақытқа дейін жасалған электронды молекулалық-генетикалық деректер базалары зерттелетін кез келген түрдің реттілігін картаға түсіру және секвенирлеу бойынша ақпаратты іздеуді айтарлықтай жеңілдетеді және әртүрлі түрлердің геномдары арасындағы гомология және эволюциялық байланыс дәрежесін бағалауға мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта бұл саладағы негізгі бағыттардың бірі - барлық STS маркерлерін ПТР негізіне неғұрлым ыңғайлы пайдалану үшін көшіру. Бастапқы реттелген ДНҚ аймағы үшін праймер жұбы таңдалады, әдетте олардың арасындағы қашықтық 1 кб аспайтынын ескереді. ПТР ыңғайлылығы үшін. Егер аймақтың және оған арналған праймерлердің ағымдағы реттелген ДНҚ тізбегі бар дерекқорда аналогтары болмаса, онда праймерлер синтезделеді және олармен ПТР жүргізіледі, мұнда үлгі ретінде геномның жалпы ДНҚ пайдаланылады. Егер алынған күшейту бір геномға бір фрагмент болса, онда бұл тізбекті бірегей деп санауға және STS ретінде пайдалануға болады. Әрбір маркерге қатысты барлық ақпарат деректер қорларында (NCBI, EMBL, DDBJ, GDB және т.б.) сақталады. Ол праймерлердің нуклеотидтер тізбегі, ПТР реакциясының шарттары, күшейту өнімінің ұзындығы және оның нуклеотидтер тізбегі туралы ақпаратты қамтиды. Адам геномының халықаралық бағдарламасының нәтижелерінің бірі - әрбір 50 кб сайын олармен адам геномын түгел қамтуға болатын STS маркерлерінің санын құру болды. әрбір хромосома бойында (бүгінге дейін деректер қорларында 60 000-нан астам STS маркерлері тіркелген).

Картаны туралау гибридизацияны пайдалана отырып, физикалық карталарда көптеген клондалған генетикалық маркерлерді локализациялау, яғни нақты хромосомалық сегменттермен байланыстыру есебінен мүмкін болады. Бұл локустар генетикалық карталарды физикалық карталармен байланыстыруға қызмет етеді және центиоргандардағы генетикалық қашықтық пен мыңдаған нуклеотидтер жұптарымен көрсетілген физикалық қашықтықтардың арасындағы байланысты нақтылауға мүмкіндік береді.

4) Ірі қара мал геномының генетикалық картасын жасау

Ауылшаруашылық жануарларының гендерін картаға түсіруде отандық ғалымдар басымдыққа ие: 1926 жылы А.С.Серебровский мен Е.Т.Васина-Попова тауықтың жыныс хромосомасындағы гендердің орналасуын сипаттады. А.С.Серебровский сәтті жүргізген генетикалық карталау зерттеулері біздің елде ауылшаруашылық жануарларынан алынған материалды пайдалана отырып, тоқтатылды және әлі жалғасты. Сонымен қатар шетелде зертханалық және үй жануарларының генетикалық картасын жасауға қызығушылық артып келеді. Айтылғанның мысалы ретінде АҚШ-та ит геномын зерттеуге осы түрдің генетикалық картасын жасау үшін 5 жыл бойына 750 мың доллар бөлінгенін айтуға болады. доллар. Бұл жобаның мақсаты генетикалық картаға 400-ге дейін маркерді орналастыру болып табылады, бұл, атап айтқанда, кейбір тұқым қуалайтын аурулардың гендерінің локализациясын анықтауға мүмкіндік береді.

Әрине, ауыл шаруашылығы жануарларының маңызды түрлерінің геномдарын картаға түсіруге ерекше көңіл бөлінеді . 1990 жылы құрылған генетикалық карта жасау жобасы 1991 жылы 10 млн. доллар жылына. Жоспарланған зерттеудің бірінші нысаны ірі қара мал болса, келешекте қой, ешкі, шошқа, жылқы, тауық геномын зерттеу жоспарлануда. Бұл шолуда біз ірі қара малдың (ірі қара малдың) – Bos taurus биологиялық түрі геномының генетикалық картасын құруға арналған зерттеулердің қазіргі жағдайын қарастырамыз.

Ірі қара малда гендік карта жасауда үш әдіс зерттелуде. Оның біріншісі популяциялық- генеологиялық талдау. Дәл осы әдістің көмегімен ірі қара малда гендік байланыстың алғашқы жағдайы (сүт казеин гендерінің тығыз байланысы) ашылды. Ірі қара мал төмен құнарлы және баяу көбейетін жануарлар, сондықтан зертханалық жануарлардың геномдарын картаға түсіру үшін қолданылатын сол фермада стандартты генетикалық талдау бұл жағдайда мүмкін емес. Қолданылатын тәсіл адам генетикасының арсеналынан алынған және екі ген арасындағы байқалған рекомбинация жиілігінің 0,5-тен ауытқуының сенімділігін анықтаудан тұрады, яғни байланыстың болуы анықталады. Сәйкес статистикалық тест lod-score-test деп аталады. Бұл сынақты пайдаланған кезде талданатын гендердегі сегрегация анықталған әрбір отбасы үшін z мәні есептеледі: