Mapování genomu

Mapování genomu je metoda, kterou získáváme co nejpřesnější představu o genových mapách. Základem mapování je zjištění počtu chromozomů, polohy genů na daných chromozomech a v jakém pořadí jsou geny umístěny (vzdálenost genů). Zjišťování přesné sekvence je možné pomocí metod mapování genomu a sekvenování genomu.

Jedním z hlavních úkolů lékařské genetiky je identifikovat geny, určit jejich funkci a odhalit změny, které způsobují onemocnění – nezbytným předpokladem k tomu je právě mapování genů.

K mapování lidského genomu jsou využívány dvě metody:

• genetické mapování
  • využívá frekvenci meiotických crossing-overů k odhadu vzdálenosti mezi lokusy

• fyzické mapování
  • využívá cytogenetické a molekulárně genetické techniky k přesné lokalizaci na chromosomu

Mapování genomu

Počet chromozomů jsme schopni zjistit běžnými metodami cytogenetického vyšetření karyotypu. Pro stanovení pořadí a vzdáleností genů se využívá zákonů genové vazby a tříbodového pokusu.

 Podrobnější informace naleznete na stránce Genová vazba.

 Podrobnější informace naleznete na stránce Tříbodový pokus.

Mezi další metody mapování patří například metoda hybridomová a mapování pomocí sond.

Hybridomová metoda

Dříve byla využívána, v dnešní době se od ní spíše upouští. Metoda je příliš zdlouhavá a vyžaduje zkušenosti.

Úspěšné pokusy byly u hybridů myší a lidských buněk. Byly vybírány myší linie s deficitem určitého enzymu, jehož funkci u potomstva zcela přebíral odpovídající lidský gen. Tito hybridé měli tendenci k eliminaci lidských chromozomů. Vyhodnocení probíhalo ve sledování přítomnosti produktu daného chromozomu. Pokud v buňce zbyl pouze jeden lidský chromozom a byl přítomen i jeho produkt, gen byl lokalizován právě na tento chromozom.

Touto metodou se podařilo lokalizovat genový komplex HLA systému člověka dle jeho antigenních produktů a translokace do distální části p-raménka chromozomu 6.

Metoda mapování pomocí sond

Pokud známe proteinový produkt nějakého genu, můžeme vyzkoušet molekulární sondu. Sestavíme sekvenci nukleotidů, které kódují frekvenci zkoumaného genu a můžeme zkusit vzájemnou hybridizaci.

V modifikaci DNA-RNA je použito vlákno mRNA, označené radioaktivním izotopem. Báze označená izotopem se hybridizuje s částí DNA, kde je odpovědný strukturní gen.

Metody sekvenování

Pro určení přesné sekvence nukleotidů v DNA byly vytvořeny Sangerova a Maxam & Gilbertova metoda. V dnešní době se více využívá metoda Sangerova.

Sangerova metoda

Sangerova metoda sekvenování, 5'TACAGTTTCAGGA3'

Využívá speciální vlastnosti speciálních nukleotidů - 2', 3' dideoxyribonukleotidtrifosfátů (ddATP, ddCTP, ddGTP a ddTTP), na jejichž konec nemůže být navázán další nukleotid.

Namnožíme jednovláknovou DNA, přidáme DNA polymerázu, příslušné primery a dostatek deoxyribonukleotidtrifosfátů (dATP, dCTP, dGTP a dTTP) (pro syntézu) a určité množství dalšího typu dideoxyribonukleotidtrifosfátu (např. ddATP). Primery nasednou na jednovláknovou DNA a polymeráza doplňuje sekvenci druhého vlákna. Při doplňování dATP do řetězce je určitá pravděpodobnost, že doplní ddATP, jejímž zařazením ukončí polymeraci. Takový produkt bude končit adeninem. V případě, že bude reakce probíhat s ddCTP, ddGTP a ddTTP, získáme směs oligonukleotidů zakončených příslušnou bází.

Následně provedeme elektroforézu dané směsi. Hodnocení elektroforézy provádíme odspodu a vyhodnocujeme sekvenci DNA.

 Podrobnější informace naleznete na stránce Polymerázová řetězová reakce.

 Podrobnější informace naleznete na stránce Sekvenování DNA.

Maxam & Gilbertova

Využívá specifického chemického štěpení DNA za určitými nukleotidy namísto polymerační reakce. Vyhodnocení probíhá elektroforeticky, stejně jako u metody Sangerovy.

Výsledky mapování

Pomocí znalosti přesných sekvencí jsme schopni zjistit původ nemoci. Gen, který dané postižení způsobuje vyřadíme z funkce cílenou mutací.

Z etických důvodů nelze provádět takové pokusy na člověku!.

Genomická mapa

Genetické mapy

Založeny na základu vazebné analýzy. K odhadu vzdálenosti mezi dvěma lokusy je využívána frekvence meiotických crossing-overů.

Vzdálenost příslušných genů na chromozomu (rekombinační zlomek) vyjadřujeme pomocí Morganova čísla:

$p={\frac {po{\check {c}}et\ rekombinant{\dot {u}}}{po{\check {c}}et\ v{\check {s}}ech}}*100$

Morganovo číslo vyjadřujeme v centimorganech [cM].

Fyzická mapa HLA komplexu

Fyzické mapy

Pomáhá určit 'přesné umístění genů v sekvenci DNA. Vzdálenosti mezi geny jsou vyjádřeny v párech bází. Tato metoda využívá technik cytogenetických a molekulárně genetických.

Odkazy

Související články

• Genom
• Klinická genetika

Externí odkazy

• HUGO - Humane Genome Mapping Organization
• Genetika -Biologie; Mapování genomu

Použitá literatura

• OTOVÁ, Berta, et al. Lékařská biologie a genetika I. díl. 1. vydání. Praha : Karolinum, 2008. 123 s. ISBN 978-80-246-1594-3.