Lập bản đồ gen vật lý (physical mapping) (Phần 1)

Lập bản đồ gen vật lý (physical mapping) (Phần 1)Việc phân tích liên kết chỉ cho chúng ta xác định khoảng cách tương đối giữa các locus, nhưng không cho phép xác định các vị trí đặc hiệu của các marker hay các gene bệnh. Việc lập bản đồ vật lý cho phép giải quyết hạn chế này. Tới nay đã có nhiều tiến bộ đáng kể về mặt kỹ thuật cho phép thực hiện được việc lập bản đồ vật lý với độ phân giải cao. 1. Lập bản đồ dựa trên hình thái nhiễm sắc thể Một phương...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lập bản đồ gen vật lý (physical mapping) (Phần 1) Lập bản đồ gen vật lý (physical mapping) (Phần 1)Việc phân tích liên kết chỉ cho chúng ta xác định khoảng cách tương đối giữacác locus, nhưng không cho phép xác định các vị trí đặc hiệu của các markerhay các gene bệnh. Việc lập bản đồ vật lý cho phép giải quyết hạn chế này.Tới nay đã có nhiều tiến bộ đáng kể về mặt kỹ thuật cho phép thực hiện đượcviệc lập bản đồ vật lý với độ phân giải cao.1. Lập bản đồ dựa trên hình thái nhiễm sắc thểMột phương pháp trực tiếp và đơn giản để lập bản đồ của các gene bệnh làxác định sự kết hợp hằng định giữa một bệnh với một bất thường di truyền tếbào học, như nhân đoạn, mất đoạn hoặc những bất thường khác của NST.Những bất thường như vậy có thể tự nó không có hậu quả trên lâm sàng (dođó nó có thể đóng vai trò như một marker) hoặc có thể gây bệnh.Tính dị hình (heteromorphisms)Tính dị hình là một biến dị trong hình thái của một NST. Sự dị hình cũngtương tự như tính đa hình, chúng là những biến dị tự nhiên xảy ra giữa các cáthể trong quần thể. Tuy nhiên sự khác biệt cơ bản ở đây là tính dị hình có thểphát hiện được bằng kính hiển vi quang học còn tính đa hình không thể pháthiện được bằng phương tiện này.Tính dị hình cũng tương tự như các locus marker, không gây ra một biến dịhay một bệnh di truyền nào cả nhưng nó có thể luôn luôn đi kèm với mộtbiến dị hay một bệnh di truyền nào đó trong gia đình và qua đó giúp xác địnhvị trí của gene. Tuy nhiên do không phổ biến nên trong việc lập bản đồ ditruyền tính dị hình chỉ có ích trong một vài trường hợp.Hiện tượng mất đoạn (deletion)Khác với tính đa hình, hiện tượng mất đoạnNST là nguyên nhân trực tiếp của một số bệnhdi truyền. Karyotype của những bệnh nhân mắcbệnh di truyền đôi khi cho thấy có liên quanđến mất đoạn của một số vùng đặc hiệu trênmột NST. Đột biến này cung cấp một mối liênhệ mật thiết giữa vị trí của locus mang genebệnh với vùng bị mất đoạn.Mức độ mất đoạn có thể thay đổi giữa các bệnhnhân mắc cùng một bệnh. Sự mất đoạn được sosánh giữa các bệnh nhân khác nhau để có thểxác định vùng bị mất chung giữa tất cả cácbệnh nhân, vì vậy sẽ thu hẹp được vùng có khảnăng mang gene bệnh. Định vị một gene bệnh thông qua hiện tượng mất đoạn.Vùng mất đoạn đã được sử dụng để lập bản đồdựa trên sự mất đoạn của các gene chịu trách nhiệm cho bệnh u nguyên bàovõng mạc (retinoblastoma), hội chứng Prader-Willi và Angelman, U Wilm(một loại u của thận ở trẻ em có thể gây ra do đột biến trên NST số 11).Cần lưu ý là hiện tượng mất đoạn chỉ ảnh hưởng trên một trong hai NSTtương đồng và bệnh nhân có biểu hiện dị hợp tử vềMột loạt các trường hợpmất đoạn gây ra cùng một kiểu bệnh gối lên nhau được nghiên cứu. Vị trítương đối của gene bệnh sẽ nằm trên vùng gối lên nhau của 6 trường hợp mấtđoạntình trạng mất đoạn. Thường nếu có một vùng bị mất có kích thước đủ lớn đểquan sát bằng kính hiển vi quang học xảy ra trên cả hai NST tương đồng sẽcó tác dụng gây chết cho các cá thể mang kiểu đột biến đó.Hiện tượng chuyển đoạn (translocation)Hiện tượng chuyển đoạn cân bằng thường không gây hậu quả trên kiểu hìnhdo vẫn giữ được nguyên vẹn vật liệu di truyền. Tuy nhiên nếu đột biến nàylàm đứt ngang một gene nào đó nó có thể gây ra một bệnh di truyền. Dựa vàođặc điểm này có thể xác định được ví trí tương đối của gene bệnh trên vùngbị đứt gãy của NST.Bằng việc phân tích liên kết đã lập được bản đồ của gene NF1 một cáchphỏng chừng trên nhánh dài của NST 17. Vị trí chính xác hơn của gene nàyđược xác định dựa trên hai bệnh nhân trong đó một bệnh nhân mang chuyểnđoạn cân bằng giữa NST 17 và 22 và một bệnh nhân khác mang chuyển đoạncân bằng giữa NST 17 và 1. Các điểm gãy của những chuyển đoạn này trênNST 17 nằm rất gần với vùng được gợi ý qua việc phân tích liên kết. Hiệntượng này đã cung cấp một điểm mốc vật lý cho các thí nghiệm từ đó dẫn đếnviệc dòng hóa được gene này.2. Lập bản đồ bằng phương pháp lai tại chỗ (in situ hybridization)Phương pháp lai tại chỗ là một phương pháp đơn giản cho phép lập bản đồcủa các đoạn DNA một cách trực tiếp. Do có độ phân giải cao và dễ sử dụngnên kỹ thuật FISH đã được sử dụng rộng rãi để lập bản đồ vật lý của gene.Giả sử chúng ta có một đoạn DNA mang một một gene bệnh mà chúng tamuốn biết vị trí, DNA này sẽ được dòng hóa để làm probe, sau đó probe nàysẽ được cho tiếp xúc với tiêu bản mang các NST ở kỳ giữa với các DNA đãđược tách xoắn. Probe gắn huỳnh quang sẽ bắt cặp theo nguyên tắc bổ sungvới DNA đã tách xoắn của NST tại một vị trí đặc hiệu do đó có thể định vịmột cách chính xác vị trí của probe trên NST với độ phân giải khoảng 1Mb.Bằng cách sử dụng các NST trong gian kỳ, do trong kỳ này NST ít kết đặchơn so với trong kỳ giữa nên độ phân giải trong kỹ thuật FISH sẽ có thể lêntới 25 ...