Cómo localizar genes en los cromosomas
De acuerdo con la posición del gen en la frecuencia de recombinación, cuanto mayor sea la distancia entre dos genes en el mismo cromosoma, más oportunidades de intercambio y más recombinantes habrá en la descendencia híbrida. Por lo tanto, la distancia entre genes relacionados se puede conocer midiendo el número de recombinantes en la descendencia híbrida, que es el método de mapeo genético más básico. A. H. Sturtevant definió la distancia entre dos genes con un 1% de recombinación en la descendencia híbrida como una unidad gráfica de distancia, que más tarde se denominó fractal en memoria de T. H. Morgan, quien propuso por primera vez el concepto de intercambio. El mismo principio se aplica al mapeo genético de microorganismos haploides.
Prueba de tres puntos
En un cruce genético que involucra dos pares de mapeo de genes, la distancia entre los dos genes se puede determinar mediante un cruce, y el orden de los tres genes y la distancia puede determinarse mediante tres hibridaciones. En un cruce que involucra tres pares de genes, se puede determinar el orden y la distancia de los tres genes. Este es el método de prueba de tres puntos iniciado por Sturtevant en 1913. Por ejemplo, el cromosoma X de Drosophila tiene un gen lúteo (cuerpo amarillo, y; cuerpo gris salvaje, y), un gen de ojo blanco (ojo blanco, w; ojo rojo de tipo salvaje, w) y un gen de ala corta (micro ala , m; alas largas de tipo salvaje, m ). Se cruzaron moscas hembras con cuerpos amarillos, ojos blancos y alas cortas con moscas macho de tipo salvaje (ywm++), y los híbridos hembra obtenidos se cruzaron con la descendencia masculina ywm para obtener individuos de segunda generación (Tabla 3).
Según los valores de la tabla:
La frecuencia de recombinación de los genes Y y W = 1,3%.
La frecuencia de recombinación del gen w y la Tabla 3m = 32,8%.
La frecuencia de recombinación entre los genes y y m
Por lo tanto, las posiciones relativas de estos tres genes en el cromosoma se muestran en la Figura 2. También se pueden utilizar experimentos de tres puntos o híbridos que involucran más genes para estudiar fenómenos como la diafonía y la interferencia de cromátidas.
Método de la distancia centromérica
La distancia entre un gen y su centrómero cromosómico se denomina distancia centrómero. La distancia centrómero se puede medir utilizando diferentes métodos en diferentes organismos. En Neurospora crassa, la distancia entre el centrómero y el gen se puede determinar basándose en el orden de las ascosporas en los ascomicetos, según CC, un genetista microbiano estadounidense. Lindlon en 1932. Una vez determinada la distancia del centrómero de dos genes en el mismo cromosoma, la distancia entre los dos genes se puede determinar como su suma o su diferencia.
Los ascomicetos tienen seis disposiciones, aaAA y AaAa se denominan primera división y separación, aAaA, AaaA, aAAa y AAaa se denominan segunda división y separación. No hay intercambio entre el primer gen A(a) y el centrómero, ni entre el último gen A(a) y el centrómero.
Por tanto, cuanto más frecuentemente se intercambien las posiciones genéticas de un determinado gen y el centrómero, más ascomicetos se aislarán durante la segunda división. Debido a que cada cruce hace que la mitad de las cromátidas se vuelvan del tipo recombinante, en plantas superiores como el trigo y el algodón, se pueden utilizar cromosomas telocéntricos derivados para determinar las distancias entre los centrómeros. Por ejemplo, un padre varón no sólo tiene un cromosoma centromérico normal, sino también un cromosoma telocéntrico derivado de su cromosoma homólogo. Si hay un gen recesivo para medir la distancia del centrómero en el cromosoma normal y hay un alelo de tipo salvaje en el cromosoma telocéntrico, el polen con el cromosoma telocéntrico carece de un brazo cromosómico, lo que le impide fertilizar con éxito. por lo que la mayoría de los gametos fertilizados tienen el gen recesivo, que es un cromosoma normal. Sólo cuando el gen que se va a analizar se intercambia con el gen del cromosoma centrómero se pueden obtener gametos con genes dominantes de tipo salvaje. Por lo tanto, la frecuencia de los cruces se puede inferir del número de individuos de tipo salvaje que emergen de los cruces entre dicho padre y una madre homocigótica recesiva y, por tanto, de la distancia centrómero del gen recesivo.
Método de intercambio de células somáticas
Tanto el test de tres puntos como el método de distancia centrómero miden el intercambio cromosómico durante la meiosis. En 1936, el genetista estadounidense C. Stern descubrió que las células somáticas también pueden sufrir un intercambio cromosómico durante la mitosis (ver vinculación e intercambio).
A mediados de la década de 1950, G. Pontecorvo y otros desarrollaron un método sistemático de mapeo genético utilizando la hibridación de células somáticas al estudiar Aspergillus crispatus. En las células diploides heterocigotas que sufren mitosis, la hibridación somática da como resultado la homocigosidad del gen recesivo en las células hijas, un proceso llamado homocigosidad.
Si varios genes en un brazo cromosómico de una célula diploide son heterocigotos, sus posiciones relativas se pueden inferir a partir de la frecuencia de homocigosidad de cada gen en las células hijas. Sólo se intercambian genes homocigotos recesivos más alejados del centrómero que la posición de intercambio, por lo que cuanto mayor sea la frecuencia homocigótica de un gen, más lejos estará del centrómero (Figura 3). Dado que la frecuencia de hibridación de células somáticas es mucho menor que la frecuencia de cruce durante la meiosis, este método generalmente solo se usa para mapear genes en organismos que no se reproducen sexualmente, como algunos hongos. Este método también se ha utilizado para mapear genes de cloroplastos en Chlamydomonas.
Según si el gen detectado existe en un segmento cromosómico conocido, si se conoce la posición de un determinado segmento del cromosoma y se mide la posición de un determinado gen en este segmento, entonces se determina la ubicación de este gen.
Localización de la deleción
Uno de los dos cromosomas homólogos de la célula tiene un gen mutado y el otro cromosoma tiene una deleción corta dentro de un rango conocido. Si la posición del gen mutado está dentro del rango de deleción, es imposible obtener un recombinante de tipo salvaje mediante recombinación. Si el gen mutado no está dentro del rango de deleción, se puede obtener un recombinante de tipo salvaje. Utilizando una serie de mutantes de deleción con posiciones y extensiones de deleción conocidas, se puede determinar la ubicación del gen mutado.
Método de rescate de marcadores
Este es un método de mapeo genético que combina mapeo físico y análisis genético, y es adecuado para organismos con genomas pequeños, como los virus. Tomando el fago de Escherichia coli φ Incubar en condiciones de renaturalización y luego usar cada muestra para transformar la bacteria receptora. Si aparece una gran cantidad de fagos de tipo salvaje en la bacteria receptora después del procesamiento de la muestra, significa que el fragmento Hind en la muestra contiene el gen amg de tipo salvaje correspondiente. Dado que se conocen las posiciones de los 13 fragmentos HindII en el mapa físico, se puede inferir la posición correspondiente del gen amg en el cromosoma. Mediante este método, se han mapeado al menos 19 genes en el mapa cromosómico circular de φ x 174.
De acuerdo con el posicionamiento genético de eventos concurrentes, los genes adyacentes muestran algunos comportamientos relacionados, y podemos inferir la relación de vinculación de los genes a partir de estos comportamientos.
* * *Método de transducción
Cada fago transductor tiene un tamaño determinado y sólo puede transportar una longitud determinada de ADN de la bacteria donante. Por ejemplo, la cabeza del fago PI de E. coli solo puede empaquetar ADN con un peso molecular de aproximadamente 5,8 × 10, mientras que el peso molecular del ADN cromosómico de E. coli es 2,5 × 10, por lo que el ADN que PI puede empaquetar es como máximo equivalente a dos minutos de diferencia en el mapa genético de moléculas de ADN de E. coli. Si se pueden transducir dos genes al mismo tiempo, entonces la distancia entre los dos genes debe ser cercana, cuanto más cercana sea la distancia, mayor será la frecuencia de transducción. Por lo tanto, la relación entre los genes se puede calcular a partir de la frecuencia de la distancia de transducción. . donde d es la distancia entre los dos genes del donante E. coli en minutos, y L es la longitud del ADN transducido en minutos, tomado como dos minutos. La mayoría de los genes en el mapa genético de E. coli se han mapeado utilizando el método de transducción **, por lo que el mapa genético resultante es más preciso que el medido mediante hibridación o recombinación interrumpida (consulte Conjugación bacteriana).
* * *Método de eliminación
La eliminación trae el mismo fenotipo que la mutación genética. La mutación causada por una deleción solo involucra genes adyacentes, por lo que la posición relativa de algunos genes puede determinarse a partir del análisis de las mutaciones genéticas causadas por la deleción. Este método se utiliza ampliamente para mapear genes mitocondriales en levaduras (consulte Herencia extracromosómica).
Dependiendo de la ubicación del comportamiento de un gen, ciertos comportamientos de un gen pueden reflejar su ubicación. Durante el proceso de conjugación bacteriana, los genes cromosómicos de las bacterias "masculinas" se transfieren secuencialmente a las bacterias "femeninas". Para algunos virus con genomas más pequeños, a menudo se transcribe el genoma completo. Por lo tanto, la secuencia de transferencia de genes durante el proceso de conjugación, la secuencia transcrita durante el proceso de transcripción o la secuencia de replicación del ADN se pueden utilizar como medio de localización de genes en algunos organismos especiales.
Métodos de localización de transcripciones
El genoma completo de muchos virus de ARN a menudo se transcribe como una unidad. A medida que avanza la transcripción, las proteínas codificadas por los genes del genoma también aparecen en la célula huésped. La aparición de proteínas virales es más pronunciada cuando la radiación UV inhibe la síntesis de proteínas de la célula huésped.
La irradiación UV también actúa para inhibir la transcripción del genoma viral. Después de que la luz ultravioleta daña una determinada parte de la molécula de ARN, la transcripción de la parte dañada y los genes detrás de ella se verán afectados, pero la transcripción de los genes anteriores a la parte dañada no se verá afectada. Debido a que la transcripción procede del extremo 3' al extremo 5' del ARN de cadena negativa, la transcripción de genes más cercanos al extremo 3' y la síntesis de sus proteínas codificadas en la célula huésped se ven menos afectadas por la radiación UV que aquellos más cercanos. hasta el extremo 5' La síntesis de genes y proteínas correspondientes en el extremo 'se inhibe más fácilmente por la radiación UV. Por lo tanto, siempre que el virus que se va a analizar se irradie con la misma dosis de luz ultravioleta y luego se mida la producción de varias proteínas codificadas por el virus en la célula huésped, se puede inferir la ubicación de cada gen del virus.