ХРОМОСОМНАЯ КАРТА

ХРОМОСОМНАЯ КАРТА (греческий chroma цвет, окраска -f soma тело) — графическое изображение хромосомы с обозначением последовательности расположения на ней генов и относительных расстояний между ними. Процесс построения хромосомных карт называют картированием хромосом.

Поскольку величина отдельных генов (см. Ген) очень мала, они изображаются на хромосомной карте точками. Такие точки называются локусами (генетическими локусами). Локус может быть занят любым из аллелей данного гена (см. Аллели). Вследствие того, что гены расположены на хромосомах линейно, хромосому изображают в виде отрезка прямой с нанесенной на ней шкалой (обычно неравномерной), соответствующей местоположению известных генов. Такая хромосомная карта отражает не фактические расстояния между генами на хромосоме, а только результаты оценки их взаимоположения и относительных промежутков между ними, полученные генетическими методами, поэтому такие хромосомные карты называют генетическими картами хромосом (см. рис. 14 к ст. Бактерии, т. 2, ст. 486). В случаях, когда положение генов на хромосомной карте соотнесено с морфологическими особенностями хромосомы и обозначено на ее схематическом изображении, такие хромосомные карты называют цитологическими картами хромосом (см. рис. 5 к ст. Кариотип, т. 10, ст. 170).

Генетическое картирование хромосом — сложный, многоэтапный процесс. Исходной предпосылкой для построения генетических карт хромосом любого биол. вида является создание коллекции его наследственно различающихся форм (пород, сортов, разновидностей, штаммов, линий). На базе такой генетической коллекции устанавливают закономерности наследования каждого из признаков с помощью анализа потомства. Признаки, наследование которых в потомстве подчиняется законам Менделя (см. Менделя законы, Наследственность), отбираются для картирования контролирующих их генов. Затем выполняются серии скрещиваний между особями, различающимися по двум и более признакам, в результате которых выявляются группы сцепленно наследуемых признаков. Признаки, принадлежащие к одной группе сцепления, контролируются генами, локализованными в одной и той же паре гомологичных (структурно -и дентичных) хромосом. Соответственно признаки, относящиеся к разным группам сцепления, то есть наследуемые независимо друг от друга, контролируются генами, локализованными в разных хромосомах. Общее число групп сцепления у данного биол. вида равно числу хромосом гаплоидного (одинарного) набора. Распределение совокупности наследственных признаков по группам сцепления завершает первый этап построения генетических карт хромосом. После этого решается вопрос о соответствии каждой из групп сцепления определенной паре хромосом диплоидного хромосомного набора (см.). Проще всего это сделать для признаков, наследуемых сцепленно с полом, так как контролирующие их гены локализованы в половых хромосомах. Соответствие определенным хромосомам остальных групп сцепления обычно решается путем установления параллелизма между передачей исследуемого наследственного признака и передачей маркерных (меченых) хромосом. Хромосомными маркерами (метками) в этом случае могут служить вторичные перетяжки хромосом, их спутники и другие постоянные структурные особенности хромосом. Проблема маркирования не только целых хромосом, но и их отдельных участков существенно упростилась в результате разработки методов дифференциальной окраски хромосом (см. Хромосомы). Иногда в качестве цитологических маркеров хромосом используют их структурные перестройки, особенно межхромосомные обмены — транслокации (см.). В таких случаях переход наследственных признаков из одной группы сцепления в другую, прослеживаемый параллельно переносу материала одной хромосомы на другую, позволяет однозначно устанавливать локализацию генов, контролирующих данные признаки на соответствующих хромосомах.

Информативным оказалось прослеживание наследования и проявления признаков у лиц с анеуплоидией — отсутствием отдельных хромосом или их избыточным количеством. Отклонения в наследовании тех или иных признаков у таких больных позволяют сделать вывод о локализации соответствующих генов именно на тех хромосомах, которые присутствуют в наборе в избыточном или недостаточном количестве.

При генетическом картировании признаков человека особенно полезным оказался метод отдаленной гибридизации соматических клеток. Например, при гибридизации соматических клеток человека и мыши из ядер гибридных клеток в процессе клеточных делений постепенно элиминируются (исчезают) хромосомы человека. Если в культуре соматических клеток человека можно выявить какие-либо наследственные биохимические признаки (например, активность определенных ферментов, наличие видоспецифических белков и др.) то исчезновение таких признаков при элиминации соответствующих хромосом однозначно указывает на локализацию исследуемых генов на данных хромосомах. Этот и ряд других методов позволили установить у человека все 24 (22 аутосомные, X и Y) группы сцепления, соответствующие определенным цитологически идентифицируемым парам хромосом, и распределение по этим группам около 800 из примерно 2500 описанных у человека наследственных признаков. При этом использование молекулярно-генетических методов обеспечивает картирование многих генов в пределах узких сегментов хромосом.

Заключительным этапом генетического картирования хромосом является установление взаиморасположения генов и относительных (генетических) расстояний между ними. Наиболее удобна оценка взаимоположения генов и расстояний между ними по результатам скрещивания.

Мерой расстояния между генами на генетической карте служит частота обмена участков гомологичных хромосом (кроссинговера) при скрещивании (см. Мейоз), выраженная в процентах. В качестве единицы расстояния между генами используют длину участка хромосомы, в пределах которого вероятность кроссинговера составляет 1 % (единица хромосомной карты, единица кроссинговера, морган, морганида). Для коротких расстояний применяют также более мелкую единицу — сантиморган (0,01 моргана).

После построения генетических карт хромосом может быть осуществлено их сопоставление с цитологическими картами. Наиболее подробно это сделано для карт хромосом дрозофилы. В настоящее время к этому в известной мере приближается картирование хромосом человека. На генетических и цитологических картах хромосом сохраняется один и тот же порядок генов, но генетические расстояния обычно не совпадают с цитологическими, так как вероятность кроссинговера (см. Рекомбинация, хромосом) на разных участках хромосом различна (кроссинговер обычно затруднен в гетерохроматиновых — значительно спирализованных районах хромосом).

Рекомбинация (обмен) сцепленных генов (см. Рекомбинация) может иметь место и в митозе, хотя и значительно реже, чем в мейозе. Это позволяет строить митотические карты хромосом, на которых соблюдается тот же порядок генов, но расстояния между ними отличаются от значений, полученных в случае мейотических, и цитологических карт.

Исследование особенно больших выборок (десятки и сотни тысяч потомков) позволяет оценить частоту рекомбинации не только между генами, но и внутри отдельных генов и определять генетические расстояния. Рекомбинационные карты тонкой структуры генов дополняются их комплементационными картами, построение которых основано на оценке межаллельной комплементации (функционального взаимодополнения) серии аллелей одного локуса.

В медицинской генетике определение локализации генов на хромосомной карте позволяет дифференцировать клинически сходные, но по-разному наследуемые и имеющие разную вероятность повторения в потомстве формы наследственной патологии.

Построение хромосомной карты имеет большое теоретическое значение для изучения организации генетического материала и механизмов изменчивости (см. Изменчивость). При селекции наличие хромосомной карты дает возможность целенаправленно комбинировать генетический материал, получая новые породы, сорта, штаммы с требуемыми свойствами.

См. также Бактерии, генетика бактерий.

Библиогр.: Бочков Н. П., Захаров A. Ф. и И в а н о в В. И. Медицинская генетика, М., 1984; ГершензонС. М. Основы современной генетики, Киев, 1983; Захаров И. А. Генетические карты высших организмов, Л., 1979; К у ш е в B. В. Механизмы генетической рекомбинации, Л., 1971; С е р е б р о в с к и й А. С. Генетический анализ, М., 1970; Genetic variants and strains of the laboratory mouse, ed. by M. G. Green, Stuttgart—N. Y., 1981; McKusickV. A. The human gene map 1 December 1984, Clin. Genet., v. 27, p. 207, 1985. В. И. Иванов.



Популярные статьи

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание