华中科技大学远程教学课件

第十一章基因定位(GeneMapping)每个单倍体DNA含有3.2×109

bp，分布在22条常染色体和X，Y性染色体上。编码蛋白质的结构基因大约有50,000-100，000个。基因定位是用一定的方法将基因确定到染色体的实际位置。将不同的基因确定于染色体的具体位置之后，即可绘制出基因图（genemap）。人类染色体的基因制图(genemapping)：（1）物理制图(physicalmapping)：是从DNA分子水平制作基因图。它表示不同基因（包括遗传标记）在染色体上的实际距离，是以碱基对为衡量标准。（2）遗传作图(geneticmapping)：是以研究家族的减数分裂，了解两个基因分离趋势或重组频率为基础来绘制基因座位间的距离，它表明基因之间连锁关系和相对距离，并以重组率来计算和表示，以厘摩（centi-morgan,cM）为单位。两个遗传座位间1％的重组率即为1厘摩。细胞遗传图：从细胞遗传学水平，用染色体显带等技术在光学显微镜下观察，将基因定位不同染色体的具体区带，又称区域定位，而把基因只定位到某条染色体上称为染色体定位。基因定位的方法一、体细胞杂交（somaticcellhybridization）又称细胞融合（cellfusion），是将来源不同的两种体细胞融合成一个新细胞。大多数体细胞杂交是用人的细胞与小鼠、大鼠或仓鼠的体细胞进行杂交。这种新产生的融合细胞称为杂种细胞（hybridcell）。杂种细胞有一个重要的特点是在其繁殖传代过程中出现保留啮齿类一方染色体而人类染色体则逐渐丢失，最后只剩一条或几条。Miller等培育出一种杂种细胞，此类杂种细胞的存活需要胸苷激酶（TK）。后来发现凡含有人第17号染色体的杂种细胞都因有TK活性而存活，反之则死亡。从而推断TK基因定位于第17号染色体上。这是首例用细胞杂交法进行的基因定位。鼠人XTK-HPRT+TK+HPRT-鼠人鼠人鼠人TK+HPRT+173173173TK+TK+TK-HATTK,胸苷激酶HPRT,次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶HAT，次黄嘌呤氨基蝶呤胸苷微细胞（microcell）技术：将含有一条正常Chr的微细胞与肿瘤细胞融合，可抑制肿瘤，这为寻找肿瘤抑制基因提供线索。二、克隆嵌板法（clonepanelmethod

）应用杂种细胞保留或丢失人类染色体有时有重叠现象而设计的一种简便有用的基因定位方法。

克隆嵌板示意杂种克隆保留的人染色体12345678A++++----B++--++--C+-+-+-+-半乳糖激酶（GK）、尿苷-磷酸激酶（UMPK）和氨基己糖苷酶A（HEXA）的基因就是用此法分别定位于人的17号、1号和15号染色体上的。

三、染色体原位杂交

（chromosomeinsituhybridization）是分子杂交技术在基因定位中的应用，也是一种直接进行基因定位的方法。四、连锁分析(linkageanalysis)在减数分裂时，一对同源染色体上的两个相邻的基因可发生交换，距离较远，发生交换的机会较多，则出现基因重组；若两者较近，重组机会较少。一些相互邻近的基因或遗传标记趋向于在一起共同遗传或相互连锁构成单体型(haplotype)。

利用某个拟定位的基因是否与某个遗传标记或单体型存在连锁关系，就能将该基因定位到染色体的一定部位。

在人类基因组中存在大量的微卫星(microsatellite)标记和单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)标记。有足够数量的家系。当比较两个随机个体的7号染色体上的一段DNA序列时，在2200个核甘酸中出现两个单核甘酸多态性(SNP)位点。人基因组中，平均约每1200个碱基就会有一个碱基的不同。

单核甘酸多态性(SNP)标记（a）在多个个体的DNA样品中鉴定单核苷酸多态性（SNPs）；（b）将群体中频率大于1%的那些共同遗传的相邻SNPs组合成单体型；（c）在单体型中找出用于识别这些单体型的标签SNPs。通过对图中的三个标签SNPs进行基因分型，研究者可以确定每个个体拥有图示的四个单体型中的哪一个。微卫星DNA标记简短串联重复(shorttandemrepeat,STR)。1-4个碱基的重复,如(A)n,(CA)n,(CAG)n和(CATG)n。微卫星DNA数量多且均匀分布在基因组中。据估计，在基因组中平均30—50kb就存在一个微卫星。微卫星DNA具有丰富的多态性。PCR方法对个体进行微卫星(CArepeat)多态性分型PCR或DNA复制过程中的链滑(strandslippage)机制Fortheindicatedindividuals,thegenotypes(inbrackets)areasfollows:1(3,6);2(1,5);3(3,5);4(2,5);5(3,6);6(2,5);7(3,5);8(3,6);9(3,5);10(5,7);11(3,3);12(2,4);13(3,3);14(3,6);15(3,3);16(3,4).D17S800(CArepeat)标记对一个家系的16成员进行多态分型Thefigureshowshaplotypeanalysisintwopedigreeswithadominantlyinheritedskindisorder,Darier-Whitedisease,whichhadpreviouslybeenmappedto12q.五、染色体缺失X连锁和常染色体微小缺失综合征最小重叠区最小重叠区最小重叠区最小重叠区对多个RB患者Chr缺失鉴定，最后将RB基因定位于13q14六、染色体易位研究者们通过对几个假肥大型肌营养不良症(Duchennemusculardystrophy,DMD)女性患者的细胞遗传学研究发现每个病例受累的常染色体不同但在X染色体上的断裂点总是p21。X(p21)与常染色体易位破坏DMD基因而引发DMD女性患者基因定位的应用基因定位和基因图对遗传学、医学和人类及生物进化的研究都有十分重要的意义。可指导遗传病的诊断，亦可以指导致病基因的克隆。一、连锁分析指导遗传病的诊断通过遗传连锁图可以在不知晓基因产物的情况下对遗传病进行诊断。遗传图对疾病诊断的价值最明显的是当某一基因已被定位于某染色体，但尚未被克隆时。运用一个或多个遗传标记进行限制性片断长度多态性(restrictionfragmentlengthpolymorphism,RFLP)连锁分析来诊断遗传病。A1A2A2A1限制性酶切片断长度多态性的形成应用RFLP进行临床诊断

二、进行基因克隆（genecloning）（1）功能克隆（functionalcloning）：即已知基因编码产物的克隆方法。将蛋白质纯化后测定其N端一段氨基酸序列,根据蛋白质密码子编码规律和密码子偏爱原则,反向推算出mRNA序列,然后据此人工合成一段寡核苷酸作探针,利用同位素或其它方法标记后筛选基因组文库(genomicDNAlibrary),筛选阳性克隆,并通过染色体步行(chromo