Цитогенетические карты генов

Цитогенетические карты генов

Выявление большого количества генов, ассоциированных с определенными фенотипическими признаками, и создание мутантных генетических линий, проходившие параллельно с изучением структурной организации хромосом, явились основой для построения цитогенетических карт генов. Цитогенетические карты определяют принадлежность генов к отдельным хромосомам и их взаимное расположение внутри хромосомы относительно друг друга и видимых хромосомных маркеров, таких как центромера, теломеры, участки гетерохроматина, бэнды. Возможность построения карт генов обусловлена линейным характером и стабильностью расположения генов в хромосомах. Так же как кариотип, карты генов являются видовым признаком, то есть каждый вид характеризуется своей картой генов.

Основным методом построения карт генов является классический генетический анализ или анализ наследования признаков в родословных.  Мы уже упоминали, что признаки, контролируемые генами, локализованными в разных хромосомах, наследуются независимо друг от друга, так как в процессе мейоза происходит независимое расхождение негомологичных хромосом по гаметам. При локализации генов в одной хромосоме они чаще всего вместе попадают от родителя в половую клетку. В разных половых клетках родительские аллели оказываются только в том случае, если между соответствующими генами проходит кроссинговер. Частота этого события является мерой расстояния между генами, исчисляемого в сантиморганах.

При построении карт генов на первом этапе проводят скрещивания между мутантными особями двух разных генетических линий и определяют, насколько независимо комбинируют признаки в поколениях, то есть, сцеплены ли соответствующие гены.  Таким образом, выявляют группы сцепления и определяют расстояния между генами. На следующем этапе необходимо сопоставить группы сцепления с хромосомами. В этом случае эффективным оказалось использование особей, несущих небольшие структурные перестройки, чаще всего делеции, индуцированные путем облучения или под действием других мутагенов. Если облучению подвергались особи, гетерозиготные по доминантному признаку,  и этот признак исчезал при возникновении делеции, это означало, что соответствующий ген локализован в той же цитогенетической области, которая подверглась делеции.  Эффективность построения и точность карт генов резко возрастает при увеличении числа картированных генов, а также других генетических маркеров. В настоящее время подробные цитогенетические карты построены для всех экспериментальных объектов (бактерий, дрожжей, многих растений, дрозофилы, мыши и т.д.).

Построение карт генов человека продвигалось очень медленными темпами из-за небольшого размера семей, длительного периода одного поколения, ограниченного числа информативных родословных и отсутствия методов цитогенетического анализа всех пар хромосом. Достаточно сказать, что принадлежность первого гена человека (гена цветовой слепоты) к Х-хромосоме была определена в 1911 г., а картирование  аутосомных генов началось  только спустя более полувека. Однако появление во второй  половине XX века новых биологических технологий, возможность работы на культурах клеток, а также успехи в области цитогенетики и молекулярной генетики резко ускорили этот процесс. В настоящее время степень детализации карт генов человека не только не уступает, но даже превосходит степень детализации карт генов хорошо изученных экспериментальных объектов, таких как дрозофила или мышь. Картирование генов является одним их наиболее значимых этапов их идентификации и изучения ассоциации с определенными  заболеваниями человека.