Chương 12: Lập bản đồ gene

Việc lập bản đồ gene là một bước quan trọng trong việc tìm hiểu, chẩn đoán và điều trị các bệnh di truyền. Hiện nay đã có trên 14.000 gene trong số khoảng từ 30.000 đến 40.000 gene trong genome của người đã được xác định vị trí trên nhiễm sắc thể và chỉ khoảng 1.500 bệnh do đột biến gene đã xác định được đột biến trên các gene đặc hiệu. Như vậy rõ ràng là vẫn còn rất nhiều việc phải làm để tìm hiểu các biến đổi xảy ra trên gene làm gây ra những bệnh...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 12: Lập bản đồ gene Chương 12 Lập bản đồ gene Việc lập bản đồ gene là một bước quan trọng trong việc tìm hiểu,chẩn đoán và điều trị các bệnh di truyền. Hiện nay đã có trên 14.000 genetrong số khoảng từ 30.000 đến 40.000 gene trong genome của người đãđược xác định vị trí trên nhiễm sắc thể và chỉ khoảng 1.500 bệnh do độtbiến gene đã xác định được đột biến trên các gene đặc hiệu. Như vậy rõràng là vẫn còn rất nhiều việc phải làm để tìm hiểu các biến đổi xảy ra trêngene làm gây ra những bệnh di truyền. Có hai cách lập bản đồ gene chính: (1) Lập bản đồ di truyền(genetic mapping) là phương pháp trong đó tần số hoán vị giữa các locustrên NST qua giảm phân được sử dụng để đánh giá khoảng cách giữa cáclocus và (2) lập bản đồ vật lý (physical mapping) liên quan tới việc sửdụng các kỹ thuật phân tử và di truyền tế bào để xác định vị trí vật lý củacác gene trên NST.I. Lập bản đồ di truyền (genetic mapping)1.Hiện tượng trao đổi chéo (crossing over) giữa các gen liên kết Trong giảm phân giữa các NST tương đồng đôi khi xảy ra sự traođổi các đoạn DNA trong kỳ đầu của lần phân bào I gọi là trao đổi chéo.Một NST có kích thước trung bình sẽ có từ 1 đến 2, 3 vị trí trao đổi chéotrong giảm phân qua đó có thể làm xảy ra sự tái kết hợp của các allele trêncặp NST tương đồng.2. Tần số hoán vị Sự trao đổi chéo xảy ra giữa các locus nằm xa nhau trên 1 NSTnhiều hơn giữa các locus nằm cạnh nhau (hình 2). Như vậy khoảng cáchgiữa 2 locus có thể được tính toán được bằng cách đánh giá tần số tái tổhợp xảy ra trong các gia đình (hiện tượng hoán vị gene). Nếu trong một sốlượng lớn các lần giảm phân được nghiên cứu trên các gia đình, các alleleA và B đã trãi qua tái tổ hợp 5% lần thì tần số hoán vị giữa A và B sẽ là5% (0,05). Khoảng cách di truyền giữa 2 locus được đo bằng đơn vịcentiMorgan (cM) để tưởng nhớ tới Morgan, người đã phát hiện ra hiệntượng bắt chéo của các NST vào năm 1910. Một cM tương đương với 1%tần số hoán vị, mỗi 1cM tương ứng với khoảng độ 1 triệu bp (1Mb). Nếu 2locus liên kết cách nhau 50cM thì được coi như là không liên kết, vì trongtrường hợp này tần số hoán vị của chúng bằng với khi chúng di truyền 1phân ly độc lập với nhau.3. Cách tính tần số hoán vị Tần số hoán vị được đánh giá thông qua việc khảo sát sự di truyềncác gene trong phả hệ. Hình 1 là một phả hệ của bệnh u xơ thần kinh type 1 (NF1) trong đócác thành viên được phân loại theo một RFLP có hai allele gọi là 1F10 (kýhiệu là 1 và 2), RFLP này cùng nằm trên NST 17 với gene NF1. Kiểu gene1F10 được ghi ở phía dưới mỗi cá thể trong phả hệ. Khảo sát thế hệ thứ nhất và thế hệ thứ hai cho thấy gene NF1 phảiliên kết với allele 1 của 1F10 trên cùng 1 NST trong gia đình này, vì cáthể I-2 đồng hợp tử về allele 2 (2,2) không mắc bệnh. Người bố mắc bệnh(I-1) dị hơp tử ở locus 1F10 (1,2) đã truyền một NST chứa cả allele bệnhvà allele1 của 1F10 cho con gái (II-2).Hình 1: A, Một phả hệ của bệnh NF1 trong đó mỗi thành viên được phân loạidựa trên tính đa hình của 1F10. Kiểu gene của locus marker gồm 2 allele nàyđược ghi dưới mỗi cá thể trongphả hệ. Các thành viên trong phả hệ bị mắc bệnhđược bôi đen. B, Hình phóng xạ tự chụp của các allele của marker 1F10 trongphả hệ này. Sự sắp xếp của các allele này trên mỗi NST được gọi là phase liênkết (linkage phase). Khi đã biết về phase liên kết rồi thì kiểu gene của cô 2con gái II-2 khi đó sẽ là N1/n2 (với N là allele gây bệnh NF1 và n là allelebình thường). Chồng của cô này (II- 1) không mắc bệnh và đồng hợp tử vềallele 2 ở locus 1F10 (2,2) do đó có kiểu gene là n2/n2. Những đứa concủa cuộc hôn nhân này (thế hệ III) nếu mắc bệnh NF1 thì sẽ mang allelebệnh N đi cùng với allele 1 của locus 1F10 trong khi đó những đứa trẻkhông mang bệnh sẽ mang allele 2 của locus 1F10 đi cùng với allele lànhn.7 trong 8 đứa trẻ của thế hệ thứ ba cho thấy điều này hoàn toàn đúng. Tuy nhiên đã có một truờng hợp xảy ra hiện tượng tái kết hợp(người III-6). Điều này cho thấy một tần số hoán vị 1/8 hay 12,5%. Tần sốnày giữa các locus không allele đã hỗ trợ cho giả thuyết về sự liên kết giữalocus NF1 và 1F10. Nếu ở đây xuất hiện một tần số tái tổ hợp là 50% sẽhỗ trợ cho giả thuyết là hai locus này không liên kết với nhau tức là ditruyền phân ly độc lập với nhau. Trong thực tế một mẫu lớn hơn gồm nhiều gia đình sẽ được sử dụngđể đảm bảo giá trị về mặt thống kê của kết quả này. Như vậy việc đánh giátần số tái kết hợp bằng cách khảo sát sự di truyền của các allele trongnhiều gia đình và việc xác định phase liên kết đã giúp nghiên cứu vị trí củacác gene trên NST và qua đó lập được bản đồ gene.4. Vai trò của các marker Hiện tượng đa hình (polymorphism) trên locus 1F10 được sử dụngđể theo dõi một gene bệnh nào đó trong gia đình được gọi là các marker.Chúng được dùng để đánh dấu NST ...