Сцепленное наследование. Генетические карты

Геном клетки включает две системы генов с различной организацией и разным механизмом наследования: ядерный геном и митохондриальный геном. В ядрах клеток человека содержатся 70-80000 генов, которые расположены по длине 46 молекул ДНК, что соответствует 46 хромосомам диплоидного набора. Каждая хромосома содержит в среднем 2000 генов. Гены на хромосоме расположены линейно, один за другим, и разделены некодирующими последовательностями (сателлитная ДНК, спейсеры). Гены одной хромосомы передаются от поколения поколению блоком, феномен называется сцепленное наследование. Каждая хромосома представляет одну группу сцепления. Митохондриальный геном организован в виде кольцевой ДНК, содержит 37 генов, которые расположены компактно и передаются по материнской линии.

У человека 25 групп сцепления:

- 22 группы аутосом (гомологичные хромосомы имеют одинаковые группы сцепления);

- 1 группа сцепления X хромосомы;

- 1 группа сцепления У хромосомы;

- 1 группа - митохондриальные гены.

Феномен сцепления проявляется только в отношении генов одной хромосомы, в то время когда гены, расположенные на разных хромосомах, наследуются независимо, по законам Менделя. Изучение механизмов наследования показало, что не всегда гены одной группы сцепления передаются сцеплено. Исключение объясняется возможностью рекомбинации гомологичных хромосом - кроссинговером, который возможен в мейозе. Во время кроссинговера происходит реципрокный обмен аллелями между хромосомами одной пары - гомологичными хромосомами.

Частота кроссинговера является разной для различных локусов, варьирует от 0% до 50% и коррелирует с расстоянием между генами. При показателях свыше 50% уже происходит не рекомбинация, а независимая сегрегация. На основании наблюдений установлено, что между генами, которые расположены очень близко друг к другу, возможность образования хиазмы и соответственно кроссинговера является малой, а между генами, расположенными дальше друг от друга возможность кроссинговера возрастает до 50%. Таким образом, определение частоты генных рекомбинаций в % является критерием для определения локализации генов на хромосоме а, соответственно, составления генетических карт.

Генетические карты составляются на основании феномена сцепления, кроссинговера, линейного расположения генов на хромосоме. Эти карты отражают относительное расположение генов, которые образуют различные группы сцепления (1% кроссинговера = 1сМ (сантиМорганида)).

В настоящее время, благодаря методам молекулярной генетики, были разработаны физические карты хромосом: точное расположение генов на хромосоме; длина генов и расстояние между генами указаны в парах нуклеотидов.

Определение групп сцепления генов и феномена сцепления признаков очень важно в медицинской генетике. Прослеживается совместная передача определенных нормальных и патологических признаков. Нормальный признак служит маркером (указателем) патологии, и это особенно важно для болезней, которые проявляются позже с возрастом. Примерами групп сцепления могут быть: гены Rh и эллиптоцитоза; гены АВО и xeroderma pigmentosum (XM); гены групп крови Duffo и врожденной катаракты; гены групп крови Lutheran, секреторного статуса и миопатии; гены группы MNSs и dentinogenesis imperfecta-l (DI-1); гены группы крови Xg и дальтонизма (Dalt); и.т.д.