Картирование генома

 

где - вероятность встретить семью с данной картиной расщепления, предполагая, что r (частота рекомбинации) меньше 0,5, а - то же для r=0,5. Значит z суммируют для ряда изученных родословных, принимая последовательно r=0,05; 0,1; 0,2 и т. д. В результате находят максимально вероятную оценку величины рекомбинации. Все необходимые расчеты выполняют на ЭВМ. Примером использования этого метода может служить работа, в которой изучали наличие сцепления между 20 маркерами в геноме КРС (маркерами служили группы крови, случаи белкового и ДНК-полиморфизма).

Никифоров и Степанюк усовершенствовали рассматриваемый метод, предусмотрев возможность использования в генетическом анализе племенных записей, содержавших ошибочное сведения о происхождении животных (такие ошибки практически неизбежны при зоотехническом учете). Эти же авторы опубликовали соответствующие алгоритмы и компьютерные программы расчетов силы сцепления.

Современные достижения цитологии, обеспечившие возможность идентификации всех хромосом КРС, являлись базой второго  метода картирования геномов  - метода гибридизации. При этом в качестве зондов используются радиоактивно меченные последовательности ДНК, которые гибридизуются  в хромосомной ДНК на цитологических препаратах. Этот метод позволяет не только определять хромосому, в которой находится ген, но и найти его местоположение по длине  хромосомы. Хотя применительно к геному КРС этот метод начал использоваться совсем недавно, с его помощью уже определена локализация нескольких генов.

До настоящего времени, однако, основным методом картирования генов остается метод гибридизации соматических клеток, который применительно к геному  КРС успешно принимается с 1978 г. и позволяет разбить анализируемые  гены на группы синтении, соответствующие отдельным хромосомам, причем порядок генов в таких группах остается неизвестным. Первая группа синтении, соответствующая Х-хромосоме , была описана в 1978г. в ней было локализовано 4 гена. На карте, опубликованной в 1986г. уже 35 генов были распределены по 24 группам синтении. Наконец, в 1986г.  64 локуса было каптировано в 29 группах синтении, из них 7 привязаны к конкретным хромосомам – X, Y и пяти аутосомам. Идентификация аутосом, которой соответствует та или иная группа синтении, была достигнута в результате применения метода гибридизации.   

Сводка последних опубликованных результатов картирования генов  КРС представлена в таблице и  на рисунке. Число идентифицированных групп синтении (27 аутосомных) уже  приблизилось к числу цитологически  выявленных хромосом (для КРС n=30), а общее число картированных генов выводит КРС на третье-четвертое место среди млекопитающих по степени генетической изученности, после, безусловно лидирующих человека и

мыши.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изучение локализации генов  в геноме КРС показало, что в  процессе эволюции хромосомы КРС и человека сохранили достаточно высокую гомологию. Этот неожиданный и в высшей степени интересный факт позволяет вести целенаправленные иследования по сравнительному генетическому картированию, беря за основу информацию о расположении генов в хромасомах человека и используя и используя в качестве зондов клонированные фрагменты генома человека.

 

 

 

  Рис.7 Картирование генов Xist, Pgk, G6pd, Gla и Hprt на Х -хромосомы  M. arvalis (i), M. kirgisorum (ii), M. transcaspicus (iii), M. rossiaemeridionalis (iv) и M. agrestis (v). Верхний ряд: представительные Х -хромосомы с двойным сигналом от пары проб генов. Нижний ряд: G-подобный бэндинг тех же хромосом, полученный путем компьютерной обработки окрашивания DAPI.

a - Xist (красный) и Pgk1 (зеленый); b - G6pd (зеленый) и Gla (красный); c - G6pd (красный) и Hprt (зеленый); d - схема,  иллюстрирующая сравнительное положение  картированных генов на Х -х  ромосомах мыши, человека, M. Arvalis(A), M. Kirgisorum(K), M. transcaspicus (T), M. Rossiaemeridionalis (R) и  M. Agrestis (AG). Cen, центромера. Серый цвет  соответствует блокам конститутивного  гетерохроматина на Х -хромосомах . Примечательно различное мечение  зонда G6pd в комбинациях с дигоксигенин-меченным Hprt (b) и биотин-меченным Gla (c). Масштаб  Ai = 5mm< /p >

Традиционно используемые в генетическом анализе признаков – морфологические особенности, группы крови, изозимы – не позволяют набрать достаточное число маркеров, необходимое для построения детальной генетической карты. В связи с этим внимание генетиков сейчас привлечено к поиску маркеров «нового поколения» - случаев ДНК-  полиморфизма, число которых потенциально неограничено. Такой полиморфизм выявляется с применением двух методов – блотгибридизации с использования клонированных последовательности ДНК в качестве зондов и полимеразной цепной реакции (ПЦР); последний метод является наиболее простым и дешевым. Особый перспективный класс ДНК-маркеров выявляется с использованием в качестве зондов последовательностей, гомологичных умеренно повторяющимся последовательностям в геноме . Чсло маркеров последнего вида пока невелико, но в дальнейшем может быть значительно улучшено.

Каково может быть практическое значение иследований по генетическому  картированию? При достаточной насыщенности генетической карты маркерами такая  карта существенно облегчила  бы селекционный процесс. Применительно  к КРС стало бы возможность  так называемая селекция с помощью  генетических маркеров (marker-assisted-selection), которая по сути дела является реализацией выдвинутого в свое время А. С. Серебровским принципа «сигналей». Важное преимущество в этой связи ДНК-маркеров – возможность определения генотипа у молодых животных или даже у эмбрионов (когда сам признак, интересующий селекционера, еще не проявился) или возможность определения генотипа быка по признакам, реализующимся только у коров.

 

Первый пример попытки реализовать  этот подход содержится в работе бельгийских  авторов. ДНК-маркеры были использованы или для поиска сцепления с  генами двух хозяйственно важных признаков – мышечной гипертрофии (ген MH) и чалой окраски (ген R) является главным фактором развития наследственного заболевания (болезнь White Heifer). Авторам удалось найти ДНК-маркер, показавший сцепление с локусом MH.

Что в связи  с вышесказанным можно считать достаточной полнотой генетические карты? Общая длинна генома КРС может быть принята такой же, как у человека, т. е. около 3000 сМ  (сМ – сантимогран, единица частоты рекомбинации). Для картирования любого нового гена, который может интересовать селекционера, маркеры на карте болжны распологаться не реже чем, на расстоянии 40сМ. Последнее утверждение связано с тем, что при реально доступных численностях животных популяционно-генеалогический метод может обнаружить сцепление, не превышающее 20 единиц рекомбынации. Посколько взятые наугад маркеры будут по карте распределяться неравномерно, практически их требуется значительно больше, чем 75 (т. е. 3000 : 40), не менее 200-400, для того чтобы максимальное расстояние между ними не привышало 40 сМ.

Хотя чисто локализованных генов  КРС уже составило 250, в подавляющем  большинстве случаев они привязаны  лишь к отдельным хромасомам (группам  синтении), и установление их порядка  внутри групп есть дело будущего.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5) Словарь

QTL - Quantitative Trait Loci - локусы количественных признаков

СЕРН - Центр по Изучению Полиморфизма Человека

ПЦР - полимеразная цепная реакция

FISH -  метод гибридизация с использованием флюоресцентной метки

PRINS - метод, сочетающий гибридизацию на метафазных хромосомах специфических праймеров с последующей ПЦР, включающей меченый биотином нуклеотид в продукт амплификации

CMGT - перенос генов, опосредованный хромосомой

IFGT - перенос генов в процессе слияния облученной клетки-донора с необлученным реципиентом

сМ – сантиморган

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6)Список литературы

1) генетические карты хромосом человека, мыши, сельскохозяйственных животных и многих других организмов ; компьютерные базы данных: NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/mapview/), Genethon (carbon.wi.mit.edu:8000/cgi-bin/contig/phys_map), CEPH-Genethon (www.cephb.fr/bio/ceph-genethon-map.html), GDB (Genome Data Base) (http://www.gdb.org/)

2) Аульченко Ю. С. (2000) Развитие методов сегрегационного анализа: комплексные признаки и родословные. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Новосибирск, Институт цитологии и генетики.

3)Жданова Н.С. // Генетика. 2002. Т. 38. № 5. С. 581.

4)Забаровский Е.Р. // Молекулярная биология. 2001. Т. 35. № 2. С. 224.

5)Забаровский Е.Р., Домнинский Д.А., Киселев Л.Л. // Молекулярная биология. 1994. Т. 28. В. 6. С. 1231.

6)Захаров И.А. Генетические карты высших организмов // Л. Наука. 1979. 158 с.

7)Лобашев М.Е. Генетика. Курс лекций // Изд. Ленинградского Университета. 1967. 489 с.

8)Свищева Г.Р. // Генетика. 1999. Т. 35. № 1. С. 95.

9) http://www.humanities.edu.ru/db/msg/71612 Метод картирования QTL

10) http://www.ict.nsc.ru/ws/show_abstract.dhtml?ru+37+2844 Система генетического анализа комплексных признаков

11) http://scholar.google.com/scholar_host?q=info:YoVONvesSZUJ:scholar.google.com/&output=viewport&pg=67  Генетическое картирование генома крупного рогатого скота

12) http://www.lab-cga.ru

 

12.05.2011                                                         подпись ________________________