The tärkein ero geneettisen ja fyysisen kartoituksen välillä geneettisten karttojen etäisyydet riippuvat geneettisen sidoksen tiedoista, mutta fyysiset kartat perustuvat todellisiin fyysisiin etäisyyksiin mitattuna perusparien lukumäärällä. Lisäksi geneettiset markkerit ja kartoituspopulaation koko ovat geneettisen kartoituksen kaksi tärkeää tekijää. Fyysiseen kartoittamiseen liittyy kuitenkin genomin pirstoutuminen joko restriktiohajotuksen tai genomin fyysisen hajottamisen kautta. Lisäksi geneettiset kartat tarjoavat usein tietoa kromosomin eri alueiden luonteesta, kun taas fyysiset kartat ovat tarkempi esitys genomista.

Lyhyesti sanottuna geneettinen ja fyysinen kartoitus ovat kaksi erillistä karttatyyppiä, joita käytetään genomikartoituksessa. Molemmat käyttävät kokoelmaa molekyylimarkkereita, joilla on vastaavat sijainnit genomissa.

FISH, Geneettinen kartoitus, Genomin kartoitus, Merkit, Fyysinen kartoitus, Rajoitusten kartoitus, STS -kartoitus

Mikä on geneettinen kartoitus

Yleinen kartoitus on tekniikka, joka vastaa geenien järjestelyn ja niiden suhteellisten etäisyyksien osoittamisesta kromosomissa rekombinaatiotaajuuksien avulla. Tässä kartoituksessa geenit toimivat markkereina, ja siksi nämä kartat ovat populaatiokohtaisia. Siksi populaation kartoittamisesta tulee tärkeä tekijä geneettisessä kartoituksessa.

Kuva 1: Kytkentä ja kytkentätasapaino

Merkit

1900-luvun alkukymmeninä geenit toimivat ensimmäisinä merkkinä organismien, kuten hedelmäkärpäsen, geneettisessä kartoituksessa. Pohjimmiltaan geeni, joka on DNA: n segmentti, on abstrakti kokonaisuus, joka vastaa perinnöllisten ominaisuuksien siirtämisestä vanhemmilta jälkeläisille. Lisäksi jokaisella geenillä on vähintään kaksi vaihtoehtoista muotoa, joita kutsutaan alleeleiksi, jotka lopulta tuottavat spesifisiä fenotyyppejä. Ja nämä fenotyypit toimivat visuaalisina markkereina ja osoittivat siten geenien sijainnin kehon väriä, silmien väriä, siiven muotoa ja vastaavaa varten ensimmäisessä hedelmäkärpäskartassa.

Kuva 2: Thomas Hunt Morganin Drosophila melanogaster Genetic Linkage Map

Kuitenkin myöhemmin geneettinen kartoitus perustui biokemiallisiin fenotyyppeihin, kuten veren tyypitykseen. Myös suuremmille genomeille, kuten selkärankaisten ja kukkivien kasvien genomeille, muut DNA -sekvenssin ominaisuudet ovat hyödyllisiä. Esimerkiksi restriktiofragmentin pituiset polymorfismit (RFLP), yksinkertaiset sekvenssin pituiset polymorfismit (SSLP) ja yksittäisen nukleotidin polymorfismit (SNP).

Tekniikat

Silti kaikki geneettisen kartoituksen tekniikat riippuvat geneettisestä yhteydestä, joka on peräisin Gregor Mendelin 1800 -luvun puolivälissä tekemistä perimätiedoista. Hänen löydöksensä tehtiin herneiden jalostuskokeiden tuloksista. Näissä kokeissa tietyn geenin kaksi alleelia johtivat joko homotsygoottisuuteen tai heterotsygoottisuuteen. Lisäksi tämän yksinkertaisen hallitsevan-resessiivisen säännön monimutkaisiin tilanteisiin kuuluu epätäydellinen määräävä asema, kodominanssi jne. Lisäksi hänen ensimmäisessä laissaan todetaan, että alleelit erottuvat satunnaisesti kun taas toinen laki sanoo sen alleeliparit erottuvat toisistaan ​​itsenäisesti. Yleensä kromosomit ovat kuitenkin ehjiä perintöyksiköitä ja niiden alleelijoukko periytyy yhdessä, mikä on osittainen yhteys. Pääasiassa osittainen kytkentä selittää kromosomien käyttäytymisen meioosissa, kuten Thomas Hunt Morgan on kuvannut.

Kuva 3: Vaihdot

Joskus kaikki kromosomin alleelit eivät välttämättä periydy yhdessä risteyksen esiintymisen kanssa meioosin aikana. Itse asiassa ylittäminen on satunnainen tapahtuma, joka voi erottaa kaksi geeniä samasta kromosomista suhteellisen etäisyyden mukaan. Tästä syystä rekombinaatiotaajuuksia voidaan käyttää kahden geenin välisen etäisyyden määrittämiseen. Näin ollen geneettinen kartta voidaan rakentaa tutkimalla useiden geeniparien rekombinaatiotaajuuksia. Myös suunniteltu jalostus kasveissa ja sukutauluanalyysi ihmisillä ovat menetelmiä rekombinaatiotaajuuksien saamiseksi.

Mikä on fyysinen kartoitus

Fyysinen kartoitus on toisaalta tekniikka, jota käytetään kahden geenin fyysisen etäisyyden osoittamiseen. Yleensä geneettisten karttojen alhainen resoluutio, joka johtuu vähäisemmistä risteyksistä, sekä niiden rajallinen tarkkuus tekevät fyysisestä kartoituksesta tärkeän. Lisäksi se antaa todellisen etäisyyden merkkien välillä nukleotidien lukumäärän avulla. Periaatteessa fyysisen kartoitustekniikan tärkeimpiä muotoja ovat restriktiokartoitus, FISH (fluoresoiva in situ -hybridisaatio) ja STS (sekvenssimerkityt kohdat) -kartoitus.

Rajoitusten kartoitus

Restriktiokartoituksessa restriktiokohdat toimivat DNA -markkereina. Näistä polymorfisia restriktiokohtia on käytetty muutamia, mutta ei-polymorfisia restriktiokohtia on lukuisia. Yleensä yksinkertaisin tapa rakentaa restriktiokartta on verrata DNA -molekyylin digestoinnin tuottamia fragmenttikokoja kahteen erilaiseen restriktioentsyymiin, joilla on erilaiset kohdesekvenssit. Restriktiokartoitusta voidaan kuitenkin soveltaa paremmin lyhyisiin DNA -fragmentteihin, joissa on suhteellisen vähän leikkauskohtia. Silti on olemassa mahdollisuus analysoida kokonaisia ​​yli 50 kb: n genomeja käyttämällä harvinaisia ​​leikkureita, joilla on harvinaisia ​​leikkauskohtia. Lisäksi optinen kartoitus on toinen tekniikka järjestettyjen, genomin laajuisten, korkean resoluution restriktiokarttojen rakentamiseksi, joita kutsutaan ”optisiksi kartoiksi” yksittäisistä, värjätyistä DNA-molekyyleistä.

Kuva 4: Optinen kartoitus

KALASTAA

Fluoresoiva in situ -hybridisaatio mahdollistaa markkerin aseman suoran visualisoinnin kromosomissa. Tätä varten se käyttää joko radioaktiivisten tai fluoresoivien koettimien hybridisaatiota. Lisäksi se käyttää metafaasikromosomeja, jotka ovat erittäin tiivistyneet. Tämä johtaa kuitenkin matalan resoluution kartoittamiseen. Siten mekaanisesti venytettyjen metafaasikromosomien tai ei-metafaasikromosomien käyttö lisäisi resoluutiota.

Kuva 5: KALA

STS -kartoitus

Järjestys merkitty kartoitus on korkean resoluution, nopea ja teknisesti vähemmän vaativa kartoitus. Siksi se on tehokkain fyysinen kartoitustekniikka ja se, joka on vastannut suurimpien genomien yksityiskohtaisimpien karttojen tuottamisesta. Normaalisti STS tai sekvenssimerkitty kohta on lyhyt DNA-sekvenssi, jonka pituus on 100–500 emäsparia, ja se on helposti tunnistettavissa ja esiintyy vain kerran tietyssä kromosomissa tai genomissa. Siksi STS -kartta voidaan luoda käyttämällä kokoelmaa päällekkäisiä DNA -fragmentteja yhdestä kromosomista.

Geneettisen ja fyysisen kartoituksen samankaltaisuudet

Ero geneettisen ja fyysisen kartoituksen välillä

Määritelmä

Geneettinen kartoitus viittaa prosessiin, jossa määritetään järjestys ja suhteellinen etäisyys kromosomin geneettisten merkkien välillä niiden perintymallista. Mutta fyysinen kartoitus viittaa tekniikkaan, jota käytetään DNA -emäsparien välisen järjestyksen ja fyysisen etäisyyden löytämiseen DNA -merkkien avulla.

Merkkien tyypit

Geenit (geneettiset markkerit) ovat geneettisessä kartoituksessa käytettäviä markkereita, mutta restriktioiden tunnistamispaikat (DNA -markkerit) ovat fyysisessä kartoituksessa käytettäviä markkereita.

Merkintöjen merkitys

Geneettiset kartat riippuvat geneettisestä sidoksesta, mutta fyysiset kartat käyttävät visuaalisia markkereita, jotka ovat lyhyitä DNA -sekvenssejä.

Luottaa

Geneettiset kartat perustuvat rekombinaatioon ja risteykseen, kun taas fyysiset kartat perustuvat genomin DNA -sekvenssiin.

Tekniikat

Geneettiset kartat perustuvat rekombinaatiotaajuuksiin, mutta fyysiset kartat perustuvat restriktiohajotukseen.

Tarkoitus

Geneettiset kartat määrittävät kahden pisteen väliset rekombinaatiotapahtumien todennäköisyydet, kun taas fyysiset kartat määrittävät kahden pisteen välisen emäksen määrän.

Tekijät

Geneettiset markkerit ja kartoitettavan populaation koko ovat geneettisen kartoituksen kaksi tärkeää tekijää. Samaan aikaan fyysinen kartoitus sisältää genomin pirstoutumisen joko restriktiohajotuksen tai genomin fyysisen hajottamisen kautta.

Tarkkuus

Geneettiset kartat ovat verrattain epätarkkoja kuin fyysiset kartat.

Merkitys

Geneettiset kartat tarjoavat vahvaa näyttöä geneettisistä häiriöistä, jotka liittyvät yhteen geeniin (esim. Kystinen fibroosi ja lihasdystrofia) tai kahteen geeniin (esim. Diabetes, syöpä ja astma). Toisaalta fyysiset kartat ovat tärkeitä sairauksien alkuperän tunnistamiseksi riippumatta siitä, ovatko ne perittyjä vai syntyneet sattumanvaraisen mutaation vuoksi.

Johtopäätös

Geneettinen kartoitus on tekniikka, joka kuvaa lokusten suhteellisia sijainteja rekombinaation asteesta riippuen. Siksi se tutkii ominaisuuksien perintöä tai valikoimaa geneettisen analyysin avulla. Siksi geneettisessä kartoituksessa käytetyt markkerityypit ovat geenejä. Sitä vastoin fyysinen kartoitus on toinen tekniikka, joka määrittää todellisen etäisyyden lokusten välillä käyttämällä nukleotidien lukumäärää. Sitä varten se käyttää molekyylibiologian tekniikoita, kuten restriktiohajotusta ja DNA -sekvensointia. Myös rajoitusten tunnistamispaikat toimivat DNA -markkereina fyysisessä kartoituksessa. Tästä syystä tärkein ero geneettisen ja fyysisen kartoituksen välillä on merkkiaineiden tyyppi ja kartoituksessa käytetyt tekniikat.

Viitteet:

1. Ruskea TA. Genomit. 2. painos. Oxford: Wiley-Liss; 2002. Luku 5, Genomien kartoitus. Saatavana täältä.

Kuva:

1. ”Linkit ja kytkentätasapaino” William S. Bush, Jason H. Moore (CC BY 3.0) Commons Wikimedian kautta 2. “Drosophila Gene Linkage Map”, Twaanders17-Oma työ (CC BY-SA 4.0) Commons Wikimedia 3: n kautta "Kuva 17 02 01" CNX OpenStaxin (CC BY 4.0) kautta Commons Wikimedia 4. "Optinen kartoitus" Fong Chun Chan ja Kendric Wang - Oma työ (CC BY 3.0) Commons Wikimedia 5. "FISH (Fluorescent In Situ) Hybridisaatio) ”MrMatze-Oma työ (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedian kautta