ZSO 18: Genkartering
Genetisch kartering is het in kaart brengen van de relatieve posities van de genen langs de chromosomen.
Genetische kartering
Koppeling van genen
Een chromosoom is een lineaire koppelingsgroep van genen = linkage group op eenzelfde chromosoom
liggen talrijke genen.
Voorbeeld gekoppelde genen= twee X-gebonden kenmerken.
Notatie: AB
AB
Alle genen die aan dezelfde kant van de lijn liggen liggen op één chromosoom (AB/ab)
Genen gescheiden door een lijn op het homologe paar
Detectie van koppeling door testkruisingen
Koppeling van 2 genen kan rechtstreeks onderzocht worden met testkruisingen.
Een dubbele heterozygoot met een dubbele homozygoot recessieve partner. = AB ab X ab ab
Bij volledig gekoppelde genen: (in feite alleen maar parentale fenotypes (dus geen recombinatie)
o Theoretisch: 2 groepen van parentale eigenschapscombinatie
o Werkelijkheid: 4 groepen
2 meerderheidsgroepen van gelijke omvang = parentale eigenschapscombinaties
2 minderheidsgroepen van gelijke geringe omvang= herschikte
eigenschapscombinaties = recombinanten
Als tussen genen een recombinatiefrequentie kleiner is dan 50% komen de genen gekoppeld voor op
hetzelfde chromosoom
Twee genene die onafhankelijk asorteren (= 50% recombinatiefrequentie) liggen op verschillende niet
homologe chromosomen of ver op hetzelfde chromosoom
Genen zijn syntenisch als ze gelegen zijn op hetzelfde chromosoom.
Principe van een genetische kaart:
Als een individu met 2 fenotypsich dominante en gekoppelde genen dubbel heterozygoot zijn 2
configuraties= koppelingsfases
1) Cis-configuratie = koppelingsfase (AB/ab)
o De dominante allen A en B van beide genen liggen op eenzelfde homoloog
o Recessieve allelen a en b van beide genen liggen op het andere homoloog
2) Trans-configuratie (Ab/aB)
o Dominant allel van een van de genen samen met het recessieve allel van het andere gen.
o = repulsieconfiguratie
Een groep allelen die op eenzelfde chromosoom liggen = haplotype
Recombinatie tussen twee genenparen vindt plaats met dezelfde
frequentie bij cis-als bij trans configuratie
Recombinatie is het gevolg van een reciproke uitwisseling tussen
homologen chromosomen
, Recombinatiefrequentie tussen twee genenparen is constant voor een paar maar verschilt tussen
verschillende genenparen onderling. kan verschillen van soort en geslacht
Merk op: recombinatie is mogelijk tussen alle autosomale homologenparen en tussen homologen
geslachtschromosomen MAAR treedt niet of nauwelijks op tussen X en Y aangezien ze beperkte
homologie vertonen.
Recombinante afstammelingen ontstaan uit recombinate gameten tijdens de eerste meiotische deling.
Om twee gekoppelde genen te recombineren crossing over treedt op in profase 1 tussen 2 niet
zusterchromatiden van een homoloog chromosomenpaar.
Één enkele crossing over ontstaan: 2 recombinante en 2 niet recombinante gameten
Dit proces = homologe recombinatie (onderscheid maken tussen niet gekoppelde genen)
Plaats van crossing over:
o Toeval
o Hoe groter de afstand tussen twee genen op een chromosoom meer kans op crossing
over tussen de genen meer kans op recombinatie van allelen
De kaarteenheid van en genetische kartering = centimorgan 1cM = 1mu = 1% recombinanatie (f=0,01)
Twee genen liggen op een onderlinge afstand van 1cM als er per 100 gameten een recombinante
gameet is.
Genetische kartering d.m.v tweepuntstestkruisingen
aantal recombinanten
Het recombinatiepercentage uit een testkruising = x 100 %
totaal aantal nakomelingen
De afstand is enkel correct gelijk te stellen aan de recombinatiepercentage als een tweede crossing-overs
tussen beide genen het recombinatie effect van de eerste crossing over niet teniet doet.
Hoe groter de afstand tussen genen hoe groter de kans op meer dan één crossing over.
Recombinatiepercentages zijn enkel betrouwbaar als ze kleiner zijn dan 10% bij grotere
percentages werkelijke afstand is groter
Om 3 genen a,b en c in de correcte volgorde te zetten moet men de afstand bepalen tussen:
a en de twee andere genen
tussen b en c onderling
Dus door de afstand te bepalen kan men per chromosoom een genetische kaart opstellen. Men gebruikt
hiervoor fenotypsiche kenmerken.
Fenotypsiche kenmerken waarbij de locatie gekend is = genetische merkers
Aan de hand van moleculaire merkers kan men:
1) een gedetaillerde genetische kaart opstellen
2) macroscopische kenmerken in kaar brengen via koppeling aan moleculaire merkers.
Fysische kaarten: hierbij worden de kenmerken gelokaliseerd ten opzichte van zichtabare
bandenpatronen op het chromosoom ten opzichte van DNA-sequenties
Er is GEEN uniform verband tussen genetische kaartafstand en fysiche afstand want:
crossingovers niet gelijkmatig over de hele fysiche lengte gespreidt. frequentere crossing over
in euchromatische gebieden dan in heterochromatische gebieden (bv: telomeren en zones bij
centromeren).
, Bij een gebied met weinig krossing over genetische afstand veel korter. En fysische grootte in
werkelijkheid groter
Genetische kaartafstand tussen gekoppelde genen is niet te bepalen als er tyssen gekoppelde genen
geen recombinatie opgetreden is!
Meervoudige crossovers (bemoeilijken genetische analyse)
Ze leiden tot een onderschating van intergenetische afstand.
Er kunnen meer dan twee chromatiden betrokken zijn
Als in het gebied tussen twee gekoppelde genen a+b+/ab een crossing over is ontstaan nieuwe
recombinante halotypes= a+b en ab+ welke zusterchromatiden de crossing over gaan ondergaan=
toeval
Als tussen dezelfde chromatiden een 2de crossover gebeurt in het gebied tussen de recombinante genen
halotypes a+b en ab+ herstelt = two strand dubbel crssover
Als crossing over gebeurt in een van de twee chromatiden (die al hebben overcrost) met een andere
‘nieuwe) chromatide ontstaan twee parentale en 2 chromatiden met recombinante halotypes 2de
crossing over heeft weinig effect (resultaat verschilt niet van eerste krosover) = three strand dubbel
crosover
Als de eerste crossover twee willekeurige niet zusterchromatiden betreft en de tweede crossover de
beide overigen (waar nog geen crosover heeft plaatsgevonden) er worden enekel recombinanten
gevormd = 4 strengen dubbele crossingover= 4 strand dubbe crossover
Verschillen fysische en genetische kaarten
Fysische kaarten:
Tonen de werkelijke afstand exacte plaats van een gen
Genetische kaarten
Genetisch kartering is het in kaart brengen van de relatieve posities van de genen langs de chromosomen.
Genetische kartering
Koppeling van genen
Een chromosoom is een lineaire koppelingsgroep van genen = linkage group op eenzelfde chromosoom
liggen talrijke genen.
Voorbeeld gekoppelde genen= twee X-gebonden kenmerken.
Notatie: AB
AB
Alle genen die aan dezelfde kant van de lijn liggen liggen op één chromosoom (AB/ab)
Genen gescheiden door een lijn op het homologe paar
Detectie van koppeling door testkruisingen
Koppeling van 2 genen kan rechtstreeks onderzocht worden met testkruisingen.
Een dubbele heterozygoot met een dubbele homozygoot recessieve partner. = AB ab X ab ab
Bij volledig gekoppelde genen: (in feite alleen maar parentale fenotypes (dus geen recombinatie)
o Theoretisch: 2 groepen van parentale eigenschapscombinatie
o Werkelijkheid: 4 groepen
2 meerderheidsgroepen van gelijke omvang = parentale eigenschapscombinaties
2 minderheidsgroepen van gelijke geringe omvang= herschikte
eigenschapscombinaties = recombinanten
Als tussen genen een recombinatiefrequentie kleiner is dan 50% komen de genen gekoppeld voor op
hetzelfde chromosoom
Twee genene die onafhankelijk asorteren (= 50% recombinatiefrequentie) liggen op verschillende niet
homologe chromosomen of ver op hetzelfde chromosoom
Genen zijn syntenisch als ze gelegen zijn op hetzelfde chromosoom.
Principe van een genetische kaart:
Als een individu met 2 fenotypsich dominante en gekoppelde genen dubbel heterozygoot zijn 2
configuraties= koppelingsfases
1) Cis-configuratie = koppelingsfase (AB/ab)
o De dominante allen A en B van beide genen liggen op eenzelfde homoloog
o Recessieve allelen a en b van beide genen liggen op het andere homoloog
2) Trans-configuratie (Ab/aB)
o Dominant allel van een van de genen samen met het recessieve allel van het andere gen.
o = repulsieconfiguratie
Een groep allelen die op eenzelfde chromosoom liggen = haplotype
Recombinatie tussen twee genenparen vindt plaats met dezelfde
frequentie bij cis-als bij trans configuratie
Recombinatie is het gevolg van een reciproke uitwisseling tussen
homologen chromosomen
, Recombinatiefrequentie tussen twee genenparen is constant voor een paar maar verschilt tussen
verschillende genenparen onderling. kan verschillen van soort en geslacht
Merk op: recombinatie is mogelijk tussen alle autosomale homologenparen en tussen homologen
geslachtschromosomen MAAR treedt niet of nauwelijks op tussen X en Y aangezien ze beperkte
homologie vertonen.
Recombinante afstammelingen ontstaan uit recombinate gameten tijdens de eerste meiotische deling.
Om twee gekoppelde genen te recombineren crossing over treedt op in profase 1 tussen 2 niet
zusterchromatiden van een homoloog chromosomenpaar.
Één enkele crossing over ontstaan: 2 recombinante en 2 niet recombinante gameten
Dit proces = homologe recombinatie (onderscheid maken tussen niet gekoppelde genen)
Plaats van crossing over:
o Toeval
o Hoe groter de afstand tussen twee genen op een chromosoom meer kans op crossing
over tussen de genen meer kans op recombinatie van allelen
De kaarteenheid van en genetische kartering = centimorgan 1cM = 1mu = 1% recombinanatie (f=0,01)
Twee genen liggen op een onderlinge afstand van 1cM als er per 100 gameten een recombinante
gameet is.
Genetische kartering d.m.v tweepuntstestkruisingen
aantal recombinanten
Het recombinatiepercentage uit een testkruising = x 100 %
totaal aantal nakomelingen
De afstand is enkel correct gelijk te stellen aan de recombinatiepercentage als een tweede crossing-overs
tussen beide genen het recombinatie effect van de eerste crossing over niet teniet doet.
Hoe groter de afstand tussen genen hoe groter de kans op meer dan één crossing over.
Recombinatiepercentages zijn enkel betrouwbaar als ze kleiner zijn dan 10% bij grotere
percentages werkelijke afstand is groter
Om 3 genen a,b en c in de correcte volgorde te zetten moet men de afstand bepalen tussen:
a en de twee andere genen
tussen b en c onderling
Dus door de afstand te bepalen kan men per chromosoom een genetische kaart opstellen. Men gebruikt
hiervoor fenotypsiche kenmerken.
Fenotypsiche kenmerken waarbij de locatie gekend is = genetische merkers
Aan de hand van moleculaire merkers kan men:
1) een gedetaillerde genetische kaart opstellen
2) macroscopische kenmerken in kaar brengen via koppeling aan moleculaire merkers.
Fysische kaarten: hierbij worden de kenmerken gelokaliseerd ten opzichte van zichtabare
bandenpatronen op het chromosoom ten opzichte van DNA-sequenties
Er is GEEN uniform verband tussen genetische kaartafstand en fysiche afstand want:
crossingovers niet gelijkmatig over de hele fysiche lengte gespreidt. frequentere crossing over
in euchromatische gebieden dan in heterochromatische gebieden (bv: telomeren en zones bij
centromeren).
, Bij een gebied met weinig krossing over genetische afstand veel korter. En fysische grootte in
werkelijkheid groter
Genetische kaartafstand tussen gekoppelde genen is niet te bepalen als er tyssen gekoppelde genen
geen recombinatie opgetreden is!
Meervoudige crossovers (bemoeilijken genetische analyse)
Ze leiden tot een onderschating van intergenetische afstand.
Er kunnen meer dan twee chromatiden betrokken zijn
Als in het gebied tussen twee gekoppelde genen a+b+/ab een crossing over is ontstaan nieuwe
recombinante halotypes= a+b en ab+ welke zusterchromatiden de crossing over gaan ondergaan=
toeval
Als tussen dezelfde chromatiden een 2de crossover gebeurt in het gebied tussen de recombinante genen
halotypes a+b en ab+ herstelt = two strand dubbel crssover
Als crossing over gebeurt in een van de twee chromatiden (die al hebben overcrost) met een andere
‘nieuwe) chromatide ontstaan twee parentale en 2 chromatiden met recombinante halotypes 2de
crossing over heeft weinig effect (resultaat verschilt niet van eerste krosover) = three strand dubbel
crosover
Als de eerste crossover twee willekeurige niet zusterchromatiden betreft en de tweede crossover de
beide overigen (waar nog geen crosover heeft plaatsgevonden) er worden enekel recombinanten
gevormd = 4 strengen dubbele crossingover= 4 strand dubbe crossover
Verschillen fysische en genetische kaarten
Fysische kaarten:
Tonen de werkelijke afstand exacte plaats van een gen
Genetische kaarten
