Lập bản đồ di truyền (genetic mapping)

Lập bản đồ di truyền (genetic mapping)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...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lập bản đồ di truyền (genetic mapping) Lập bản đồ di truyền (genetic mapping)Việc lập bản đồ gene là một bước quan trọng trong việc tìm hiểu, chẩn đoánvà điều trị các bệnh di truyền. Hiện nay đã có trên 14.000 gene trong sốkhoảng từ 30.000 đến 40.000 gene trong genome của người đã được xác địnhvị trí trên nhiễm sắc thể và chỉ khoảng 1.500 bệnh do đột biến gene đã xácđịnh được đột biến trên các gene đặc hiệu. Như vậy rõ ràng là vẫn còn rấtnhiều việc phải làm để tìm hiểu các biến đổi xảy ra trên gene làm gây ranhững bệnh di truyền.Có hai cách lập bản đồ gene chính: (1) Lập bản đồ di truyền (geneticmapping) là phương pháp trong đó tần số hoán vị giữa các locus trên NSTqua giảm phân được sử dụng để đánh giá khoảng cách giữa các locus và (2)lập bản đồ vật lý (physical mapping) liên quan tới việc sử dụng các kỹ thuậtphân tử và di truyền tế bào để xác định vị trí vật lý của các gene trên NST.1.Hiện tượng trao đổi chéo (crossing over) giữa các gen liên kếtTrong giảm phân giữa các NST tương đồng đôi khi xảy ra sự trao đổi cácđoạn DNA trong kỳ đầu của lần phân bào I gọi là trao đổi chéo. Một NST cókích thước trung bình sẽ có từ 1 đến 2, 3 vị trí trao đổi chéo trong giảm phânqua đó có thể làm xảy ra sự tái kết hợp của các allele trên cặp NST tươngđồng.2. Tần số hoán vịSự trao đổi chéo xảy ra giữa các locus nằm xa nhau trên 1 NST nhiều hơngiữa các locus nằm cạnh nhau (hình 2). Như vậy khoảng cách giữa 2 locus cóthể được tính toán được bằng cách đánh giá tần số tái tổ hợp xảy ra trong cácgia đình (hiện tượng hoán vị gene). Nếu trong một số lượng lớn các lần giảmphân được nghiên cứu trên các gia đình, các allele A và B đã trãi qua tái tổhợp 5% lần thì tần số hoán vị giữa A và B sẽ là 5% (0,05).Khoảng cách di truyền giữa 2 locus được đo bằng đơn vị centiMorgan (cM)để tưởng nhớ tới Morgan, người đã phát hiện ra hiện tượng bắt chéo của cácNST vào năm 1910. Một cM tương đương với 1% tần số hoán vị, mỗi 1cMtương ứng với khoảng độ 1 triệu bp (1Mb). Nếu 2 locus liên kết cách nhau50cM thì được coi như là không liên kết, vì trong trường hợp này tần số hoánvị của chúng bằng với khi chúng di truyền phân ly độc lập với nhau.3. Cách tính tần số hoán vịTần số hoán vị được đánh giá thông qua việc khảo sát sự di truyền các genetrong phả hệ.Hình 1 là một phả hệ của bệnh u xơ thần kinh type 1 (NF1) trong đó cácthành viên được phân loại theo một RFLP có hai allele gọi là 1F10 (ký hiệulà 1 và 2), RFLP này cùng nằm trên NST 17 với gene NF1. Kiểu gene 1F10được 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 phải liên kếtvới allele 1 của 1F10 trên cùng 1 NST trong gia đình này, vì cá thể I-2 đồnghợp tử về allele 2 (2,2) không mắc bệnh. Người bố mắc bệnh (I-1) dị hơp tử ởlocus 1F10 (1,2) đã truyền một NST chứa cả allele bệnh và allele1 của 1F10cho con gái (II-2). A, Một phả hệ của bệnh NF1 trong đó mỗi thành viên được phân loại dựa trên tính đa hình của 1F10. Kiểu gene của locus marker gồm 2 allele này được ghi dưới mỗi cá thể trongphả hệ. Các thành viên trong phả hệ bị mắcbệnh được bôi đen. B, Hình phóng xạ tự chụp của các allele của marker 1F10 trong phả hệ này.Sự sắp xếp của các allele này trên mỗi NST được gọi là phase liên kết(linkage phase). Khi đã biết về phase liên kết rồi thì kiểu gene của cô con gáiII-2 khi đó sẽ là N1/n2 (với N là allele gây bệnh NF1 và n là allele bìnhthường). Chồng của cô này (II- 1) không mắc bệnh và đồng hợp tử về allele 2ở locus 1F10 (2,2) do đó có kiểu gene là n2/n2. Những đứa con của cuộc hônnhân này (thế hệ III) nếu mắc bệnh NF1 thì sẽ mang allele bệnh N đi cùngvới allele 1 của locus 1F10 trong khi đó những đứa trẻ không mang bệnh sẽmang allele 2 của locus 1F10 đi cùng với allele lành n.7 trong 8 đứa trẻ củathế 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 số này giữa cáclocus không allele đã hỗ trợ cho giả thuyết về sự liên kết giữa locus NF1 và1F10. Nếu ở đây xuất hiện một tần số tái tổ hợp là 50% sẽ hỗ trợ cho giảthuyết là hai locus này không liên kết với nhau tức là di truyền phân ly độclập với nhau.Trong thực tế một mẫu lớn hơn gồm nhiều gia đình sẽ được sử dụng để đảmbảo giá trị về mặt thống kê của kết quả này. Như vậy việc đánh giá tần số táikết hợp bằng cách khảo sát sự di truyền của các allele trong nhiều gia đình vàviệc xác định phase liên kết đã giúp nghiên cứu vị trí của các gene trên NSTvà qua đó lập được bản đồ gene.4. Vai trò của các markerHiện tượng đa hình (polymorphism) trên locus 1F10 được sử dụng để theodõi một gene bệnh nào đó trong gia đình được gọi là các marker. Chúng đượcdùng để đánh dấu NST có mang allele bệnh. Vì các marker này có thể đượcxác định trong mỗi một cá th ...