| نقشه برداری ژنی به معنای تعیین محل کردن ژنها بر روی کروموزومها و تعیین پیوسته یا ناپیوسته بودن آنها بهم می‌باشد. کاربرد اصلی نقشه برداری ژنی در ژنتیک پزشکی ، تعیین محل و شناسایی ژنهای بیماری می‌باشد. |
دید کلی
دو روش اساسا متفاوت برای جمع بندی نقشه‌های ژنی کروموزومهای انسان وجود دارد. نقشه برداری فیزیکی و نقشه برداری ژنتیکی.
نقشه برداری فیزیکی با استفاده از سنجشهایی که نمایانگر فاصله فیزیکی بین ژنهای می‌باشند، محل ژنها را روی جایگاههای خاص در طول کروموزوم تعیین می‌کند.
نقشه برداری ژنتیکی از شیوه تجزیه و تحلیل پیوستگی برای تعیین فواصل بین ژنها استفاده می‌کند. همانطور که اشاره شد کاربرد نقشه برداری ژنی بیشتر در مورد تعیین جایگاه ژنهای بیماری می‌باشد. آنگاه نشانگرهای پیوسته به ژنهای بیماری می‌توانند به عنوان علامتهایی برای نقشه‌های فیزیکی مورد استفاده جهت دودمان بندی ژنهای مسئول بیماریهای ژنتیکی عمل کنند.
آگاهی از محل نشانگرهای چند شکل مورد استفاده در تجزیه و تحلیل پیوستگی روی نقشه فیزیکی ، به نقشه برداری ژنتیکی کمک می‌کند. تلاشهای نقشه برداری فیزیکی برای تعیین دقیق محل یک ژن را می‌توان از طریق وجود
تبادلات متقاطع میوزی خاص که به عنوان بخشی از تجزیه و تحلیلهای پیوستگی شناسایی می‌شوند و می‌توانند حدود محل قرارگیری ژن بیماری را تعیین کنند، هدایت کرد. نقشه‌های ژنتیکی و نقشه‌های فیزیکی به یکدیگر وابسته و مکمل هم هستند.
نقشه برداری ژنهای بیماری بوسیله تجزیه و تحلیل پیوستگی
اهمیت مطالعات خانوادگی
نقشه برداری ژنهای بیماری با شناسایی و ثبت نام چندین خانواده به تعداد کافی جهت تعیین پیوستگی آغاز می‌شود. افراد خانواده را با دقت بررسی می‌کنند تا تعیین شود چه کسی مبتلا به بیماری است. برای تهیه
DNA از
گویچه‌های سفید خون استفاده می‌شود. وقتی وضعیت تمام اعضا از نظر ابتلا به بیماری مشخص شد، از نمونه‌های DNA برای یافتن ژنوتیپ آنها در تعدادی از نشانگرهای چند شکل ژنوم استفاده می‌شود آنگاه می‌توان ژن مسئول فنوتیپ بیماری را از نظر پیوستگی به هر یک از نشانگرهای چند شکل مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.
حد 10 سانتی‌مورگان
در عمل در
ژنتیک انسانی می‌توان امیدوار به یافتن پیوستگی صرفا در فاصله‌ای حدود 10 سانتی‌مورگان یا کمتر بود. زیرا در فواصل بیشتر موارد خانوادگی کافی جهت ایجاد شواهد حائز اهمیت برای پیوستگی وجود ندارد. به عبارت دیگر ، یک نشانگر چند شکل عموما باید در محدود فاصله‌ای حدود
7.5 میلیون جفت باز از ژن بیماریزایی مورد نظر داشته باشد تا پیوستگی شناسایی شود. برای صفت اتوزومی ، 7.5 میلیون باز تقریبا برابر 400/1
ژنوم است که بطور متوسط 400/1 نشانگرهای چند شکل با فاصله مناسب ، به عنوان گروه نشانگرهای کافی جهت آزمایش پیوستگی در مجموعه خانواده عمل می‌کند.
نقشه برداری با قدرت تفکیک زیاد
فنون مورد استفاده در نقشه برداری فیزیکی می‌توانند محل ژنها را روی مناطقی که اندازه آنها از یک کروموزوم کامل گرفته تا یک قطعه کروموزومی به طول حدود
350 هزار جفت باز یا تقریبا 0.7 - 0.1 درصد طول خطی یک کروموزوم معمول است، تعیین کنند.افزایش دقت جهت تعیین دقیق محل ژنهای مسئول بیماری و مقدور ساختن شناسایی و جدا سازی آنها ، نیاز به روشهای نقشه برداری با قدرت تفکیک بالا دارد تا نواحی DNA تا حد نوکلئوتیدی که قدرت تفکیکی کمتر از محدوده روشهای ژنتیک سلولی پیوستگی است، نقشه برداری و دودمان بندی شوند.
کانتینگهای کروموزومهای مصنوعی
نقشه برداری با قدرت تفکیک زیاد ، متکی بر جداسازی گروهی از قطعات بزرگ همپوشانی کننده DNA است که کانتینگ نامیده می‌شوند که در تمام قطعه ممتد DNA حاوی ژن مورد نظر و نیز نشانگرهای ژنتیکی مورد استفاده برای نقشه برداری این ژن ، گسترده شده است.
کروموزومهای مصنوعی مخمر حاوی قطعاتی تا طول هزار کیلوباز می‌باشند. جداسازی یک کانتینگ از این کروموزوم ، حاوی تمام نشانگرهای مجاور ژن مورد نظر ، روش سریعی برای جدا کردن طول قابل توجهی از DNA ژنومی به شکل دودمان بندی شده مناسب جهت تجزیه و تحلیلهای جزئی بعدی است. با این روش می‌توان حتی توالی واقعی DNA شامل جهشهای مسئول بیماری را تعیین کرد.
نقشه برداری ژنی انسان و شناسایی ژن بیماری
کاربرد نقشه برداری ژنی در ژنتیک پژشکی با موفقیتهای زیادی همراه بوده است. استراتژی کلی یعنی نقشه‌برداری از محل یک ژن بیماری به کمک تجزیه و تحلیل پیوستگی جهت تعیین نشانگرها برای استفاده در تشخیص بیماری و
مشاوره ژنتیکی و سپس تلاش در جهت دودمان بندی ژن بر پایه محل آن در نقشه ، به بهترین وجه با مثالهای خاص توضیح داده می‌شود.
بیماری دیستروفی ماهیچه‌ای دوشن
ژن دیستروفی ماهیچه‌های دوشن (DMD) وابسته به جنس است که جهشهای آن باعث دیستروفی ماهیچه‌ای دوشن می‌شود. یکی از اولین ژنهای بیماری بود که مکان آن توسط تجزیه و تحلیل پیوستگی ژنتیکی تعیین شد و یکی از اولین ژنهای دودمان بندی شده به روش مکانی بود. با روش تجزیه و تحلیل پیوستگی ، محل ژن در روی
بازوی کوتاه کروموزوم 21 تعیین شد. دودمان بندی ژن متکی بر رویدادهایی است که از DNA بیماران نامعمول مبتلا به DMD که بیماریشان نتیجه اختلالات ساختمان
کروموزوم x بود، استفاده می‌کردند. دودمان بندی ژن DMD مطالعه این اختلال و نقص پایه آن را مقدور ساخته است. اکثر جهشها در DMD به علت حذف شدگیهای نسبی ژن می‌باشد.
بیماری رتینیت پیگمنتوزا
این بیماری یکی از علل اصلی
نابینایی در انسان است. نقشه برداری ژن این بیماری اتوزومی غالب روی بازوی بزرگ کروموزوم 3 ، ژن نامزدی را برای جایگاه این بیماری مطرح کرد:
ژن رودوپسین که نوعی پروتئین مهم حساس به نور در گیرنده‌های نوری استوانه‌ای
شبکیه چشم می‌باشد. جهش ژن رودوپسین را مسئول این بیماری می‌دانند.
رویکرد به ژن نامزد
شناسایی رودوپسین به عنوان ژن زمینه ساز حداقل یکی از اشکال رتینیت پیگمنتوزا اتوزومی غالب ، نشان می‌دهد که چگونه ژنهایی با عملکرد شناخته شده می‌توانند نامزدی قوی برای جایگاههای بیماری باشند. موفقیت رویکرد ژن نامزد ، ارزش نقشه برداری ژنی را به زیبایی نشان می‌دهد. رویکرد ژن نامزد ، مطرح کردن و آزمایش فرضیه‌ها در مورد علت یک بیماری ارثی را بر پایه فنوتیپ بیماری ، مکانهای جایگاه بیماری و ژن نامزد در نقشه و نقش پروتئینهای نامزد در بافت مربوطه را مقدور می‌سازد.
چشم انداز بحث
با تمرکز پروژه ژنوم انسانی بر نقشه برداری و تعیین توالی انسانی ، نقشه‌ای از 50 هزار ژن تخمینی انسان شامل توالی کاملی از حداقل یک ژنوم انسان بدست آمد. رویکرد ترکیبی تجزیه و تحلیل پیوستگی جهت تعیین محل یک ژن خاص برای نوعی بیماری ارثی روی یک ناحیه کروموزومی خاص و سپس روشهای ژن نامزد یا دودمان بندی مکانی جهت شناسایی ژن مسئول و اثبات نقص یا نقایص مولکولی باید ادامه یابد تا به بار بنشیند.
مباحث مرتبط با عنوان
