Картирование хромосоом

- определение групп сцепления и определение расстояния между генами - только часть работы по составлению карты данного вида организмов. В итоге анализа результата скрещиваний определяют только группу сцепления и растояния между генами. Следующая задача - определить, какой конкретной хромосоме кариотипа соответствует установленная группа сцепления. Для решения этой задачи используют хромосомы с видимыми в микроскоп изменениями структуры. Далее проводят обычный анализ результатов дигибридного скрещивания, в котором один исследуемый признак - хромосома с изменненой структурой, а другой окраска. В том, случае, если наблюдают сцепленное наследование двух этих признаков, следует вывод об установлении связи с конкретной хромосомы с определённой группой сцепления. Карты, построенные по этому принципу, созданы для многих генетически хорошо изученных организмов: кукурузы, дрожжей, гороха, пшеницы, томата, плодовой мушки дрозофилы, мышей.

Некоторые клетки насекомых, в частности дрозофилы или комара хирономуса, оказались замечательным объектом для изучения расположения генов в хромосомах с помощью светового микроскопа. Дело в том, что в этих клетках существуют политенные хромосомы - хромосомы, которые в состоянии интерфазы подверглись многократному удвоению ДНК, не сопровождавшееся делением клетки и расхождением хроматид. Такие хромосомы состоят из сотен, а иногда из тысяч хроматид тесно прилегающих друг к другу. Это приводит к тому, что интерфазная хромосома становится видная в световой микроскоп или даже сильную лупу! Поскольку в каждой хромасоме чередуются более плотные и менее плотные участки, то в целом политенная хромосома оказывается поперечно исчерченной. При чередование плотных и рыхлых участков разной толщины постоянно для каждого участка хромосом данного вида насекомых, что позволяет узнавать каждую хромосоому "в лицо".

Построение генетических карт классическим методом -длительный и трудоёмкий процесс, осуществимый далеко не для всех биологических объектов. В 1970 году были развиты новые, дополнительные методы кариотипирования генов, позволяющие обойтись без гибридологического анализа:

Один из них основан на искусственном слиянии (гибридизации) в лабораторных условиях клеток, принадлежащих разным видам, например человеку и хомяку. Получившиеся в результате слияния гибридные клетки в процессе дальнейшего размножения в условиях клеточных культур, как правило утрачивают одну или несколько хромосом одного из видов. После тщательного хромосомного анализа отбирают 20- 30 клонов, отличающихся по набору хромосом изучаемого вида. Наиболее удобным, а иногда единственно возможнвми признаками, использующимися при построении генетических карт таким методом, являются белки. Метод клеточной гибридизации позволяет обнаружить определённый белок, кодируемый геном конкретной хромосомы. В том, случае, если во всех клонах, лишенных данной хромосомы, отсутствует изучаемый белок, а во всех клонах, её имеющих, он присутствует, делается вывод о сцеплении изучаемого признака с конкретной хромосомой. Использование этого метода позволяет за короткий срок создать или существенно расширить генетические карты человека и сельскохозяйственных и лабораторных животных.

В настоящее время широко используют прямое определение расположения того или иного участка ДНК в хромосомах. Для этого интересующий исследователя участок ДНК, выделенный из клетки с использованием методов генной инженерии, "метят", т.е. присоединяют к нему молекулы, которые можно увидеть под микроскопом. В основном используют флюорисцентные "метки" - молекулы, которые при освещении ультрафиолетом начинают светиться видимым светом. Такой меченный фрагмент ДНК наносят на цитологический препарат хромосом. Вся ДНК на препарате подвергается нагреванию, а потом охлаждению. При этом двуцепочечные молекулы сначала разделяются на отдельные цепочки (денатурируют), а затем при охлаждении начинают снова объединяться (ренатурировать). В это время меченные фрагменты ДНК могут присоединяться к молекулам ДНК в хромосомах, но не в любом месте, а только там, где есть комплементарные им участки, т.е. именно там, где находится изучаемый ген. На освещаемых ультрафиолетом хромосомах такая метка ярко светиться, её можно сфотографировать, а затем эти же хромосомы, окрашенные уже обычными красителями, проанализировать с помощью светового микроскопа. Этот процесс называют флюорисцентной гибридизацией.