Карты генетического сцепления

Прежде всего заметим, что человеческая ДНК состоит, строго говоря, не только из генов. Ген, или экзон, - это экспрессируемый участок молекулы ДНК, иначе говоря, ее отрезок, на котором, как на станке, "штампуются" молекулы того или иного белка. Но подавляющее большинство нуклеотидных последовательностей в ДНК – интроны, не кодирующие ничего. Не всегда ясно, зачем они нужны и что делают, но – явно нужны и делают, иначе бы их не было.

Карта генетического сцепления составляется так. Сначала нужно выбрать маркеры – какие-нибудь признаки организма, о которых точно известно, что они наследственные, а не "благоприобретенные". Правда, признак годится на роль маркера, лишь если по нему имеются различия между индивидами и если эти различия легко выявить. Скажем, цвет глаз, или группа крови, или предрасположенность к некоей болезни.

После того как маркеры выбраны, начинается анализ их наследования. У генов есть одно любопытное свойство – они могут рекомбинировать, т.е. перераспределяться. Либо в процессе развития сперматозоидов и яйцеклеток цепочка ДНК случайным образом разрывается и воссоединяется в разных местах, либо просто две хромосомы, составляющие пару (гомологичные), обмениваются соответственными участками. В обоих случаях получается новое сочетание признаков – те, что обычно наследуются совместно, разделяются.

Так вот, известна закономерность: чем ближе друг к дружке расположены два гена на хромосоме, тем труднее им "распрощаться" при рекомбинации – один "тянет" за собой другой. На этом и основано построение карт сцепления. Чем реже происходит рекомбинация между данными двумя признаками-маркерами, тем меньше расстояние между генами, их кодирующими.

Правда, таким путем можно выяснить лишь взаимное расположение "действующих" геном (экзонов) – вернее, вычислить расстояние между ними на хромосоме по частоте рекомбинаций. Установлено, что если последняя равна 1%, дистанция между генами составляет примерно 1 млн. п.н., или 1 Мб (одну мегабазу – последнее слово и означает "миллион оснований", т.е. нуклеотидов). Одна мегабаза "на местности" соответствует 1 сМ на карте (одной сантиморганиде – название этой единице дали честь великого генетика Т.Х. Моргана).

Но аналогичным способом можно картировать и интроны. Для них маркерами обычно служат так называемые сайты узнавания. Дело в том, что существуют специальные ферменты, предназначенные для разрезания ДНК, - рестриктазы. Это белковые молекулы особого устройства. Грубо говоря, они попросту "шинкуют" ДНК, режут на отрезки, но не как попало, а в определенных местах. Всякая рестриктаза может опознать лишь одну стандартную последовательность из нескольких нуклеотидов. Последняя и становится сайтом узнавания для фермента. А уж как тот "покромсает" ДНК, зависит от того, сколь густо она "усеяна" сайтами узнавания. Молекулы рестриктазы химически связываются с ними и в этих местах рвут цепь ДНК.

Имеются сравнительно простые методы измерения длин участков, на которые порезала молекулу ДНК рестриктаза. Любое изменение сайта узнавания ведет к тому, что тот становится "невидимым" для фермента. А значит, ДНК разрезается в других местах и образуются иные по длине фрагменты.

Чем хорош метод картирования по генетическому сцеплению – его можно применять, не имея ни малейшего представления о структуре генов тех или иных признаков. Достаточно уверенности, что таковые гены есть, а дальнейшие мероприятия направлены на то, чтобы узнать, ГДЕ они, а не КАКИЕ они.