醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)/基因定位

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醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)基礎(chǔ)

基因組是生物的生殖細(xì)胞中所含全部基因的總和。人類基因組具有極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因大約有100 000個(gè)，每個(gè)單倍體 DNA含有3.2×109bp，分布在24條常染色體和X，Y性染色體上。此外，還含有大量的非編碼的重復(fù)DNA序列。基因定位（gene location）是用一定的方法將基因確定到染色體的實(shí)際位置。這是現(xiàn)代遺傳學(xué)的重要研究內(nèi)容之一。將不同的基因確定于染色體的具體位置之后，即可繪制出基因圖（gene map）。

有兩種基本方式制作人類染色體的基因圖：即物理作圖和遺傳作圖。物理作圖（physical mapping）是從DNA分子水平制作基因圖。它表示不同基因（包括遺傳標(biāo)記）在染色體上的實(shí)際距離，是以堿基對(duì)為衡量標(biāo)準(zhǔn)，所以物理圖譜（physical map）最終是以精確的DNA堿基對(duì)順序來表達(dá)，從而說明基因的DNA分子結(jié)構(gòu)。從細(xì)胞遺傳學(xué)水平，用染色體顯帶等技術(shù)在光學(xué)顯微鏡下觀察，將基因定位不同染色體的具體區(qū)帶，又稱區(qū)域定位（regiona assignmer），而把基因只定位到某條染色體上稱為染色體定位（chromosomalassignment）。這個(gè)水平上的基因圖譜又稱細(xì)胞遺傳圖（cytogenetical map）。分辨率可達(dá)5Mb至1Mb。遺傳作圖（geneticmapping）是以研究家族的減數(shù)分裂，以了解兩個(gè)基因分離趨勢為基礎(chǔ)來繪制基因座位間的距離，它表明基因之間連鎖關(guān)系和相對(duì)距離，并以重組率來計(jì)算和表示，以厘摩（cM）為單位。兩個(gè)遺傳座位間1％的重組率即為1厘摩。人類精細(xì)的遺傳圖水平可達(dá)1cM即100kb(1Mb)左右。

根據(jù)系譜分析和少數(shù)血型分析，就可確定某些基因位于X染色體上。X連鎖關(guān)系確定后，再依重組率計(jì)算兩者之間的相對(duì)距離，便可將兩個(gè)基因定位于XX染體的相對(duì)位置上，1961年紅綠色盲就是通過這種方法定位于X染色體上。

1968年Donahue依據(jù)系譜分析的原理，第一次將Duffy血型基因定位于第1號(hào)常染色體上。它在中期染色體時(shí)，發(fā)現(xiàn)1號(hào)染色體長臂1區(qū)的異染色質(zhì)區(qū)有變異特征。繼后，他發(fā)現(xiàn)在一些家族中，凡是具有這種形態(tài)特征的染色體都是Duffy血型者，從而將此血型的基因定位于第1號(hào)染色體上。伴隨分子生物學(xué)和細(xì)胞分子遺傳學(xué)的進(jìn)展，基因定位的新方法不斷出現(xiàn)，特別是體細(xì)胞雜交、分子雜交、DNA重組和DNA體外擴(kuò)增（PCR）等技術(shù)后出現(xiàn)與應(yīng)用，產(chǎn)生了許多定位新技術(shù)，如脈沖場凝膠電泳、染色體顯微攝影、染色體步移和酵母人工染色體（YAC）克隆等，使基因定位的研究工作得到迅速發(fā)展。

自1973年第一次國際人類基因組制圖（human genome mapping,HGM）會(huì)議召開以來，每隔2-3年就舉行一次會(huì)議。在第一次HGM會(huì)議上，人類基因定位只有31個(gè)，而今迅速進(jìn)展到已定位的基因4000多個(gè)，而且有一大批克隆基因和DNA遺傳標(biāo)記被定位，如表7-1所示。這些成果有力地推動(dòng)了遺傳咨詢、基因診斷和基因治療的進(jìn)展，對(duì)醫(yī)學(xué)理論和臨床實(shí)踐的發(fā)展起著十分重要的作用。

表7-1 HGM會(huì)議定位的克隆基因和DNA多態(tài)標(biāo)記

	HGM11（1999年）	CCM（1992年）	HGM12/CCM93（1993年）
基因總數(shù) 克隆基因多態(tài)標(biāo)記	2778 1524 622	3301 713	4183 3808 850
DNA節(jié)段總數(shù) 多態(tài)標(biāo)記克隆DNA	6974 2608 9760	12376 3250 16277	25640 5114 29833
多態(tài)標(biāo)記總數(shù) 微衛(wèi)星	3230 312	3963 812	5964 2427