Рекомбинантный инбредный штамм
Рекомбинантный инбредный штамм или рекомбинантная инбредная линия ( RIL ) представляет собой организм с хромосомами, которые включают в себя практически постоянный набор событий рекомбинации между хромосомами, унаследованными от двух или более инбредных штаммов . Поколения F1 и F2 получены путем скрещивания инбредных штаммов; затем пары потомства F2 спариваются для создания инбредных линий посредством долгосрочного инбридинга. [1]
Семейства рекомбинантных инбредных штаммов численностью от 25 до 5000 часто используются для картирования мест различий в последовательностях ДНК ( локусов количественных признаков ), которые способствовали различиям в фенотипе модельных организмов. Рекомбинантные инбредные штаммы или линии были впервые разработаны с использованием инбредных линий мышей, но в настоящее время используются для изучения широкого спектра организмов — Saccharomyces cerevisiae (дрожжи), Zea mays (кукуруза), ячмень , Drosophila melanogaster , C. elegans и крыса .
История
[ редактировать ]Происхождение и история рекомбинантных инбредных штаммов описаны Кроу . [1] Хотя потенциальная полезность рекомбинантных инбредных штаммов для картографического анализа сложных полигенных признаков была очевидна с самого начала, небольшое количество штаммов делало возможным картирование только количественных признаков с очень большими эффектами (квази-менделевские локусы). Одной из первоначальных причин использования рекомбинантных инбредных штаммов является возможность накопления и повторного использования дорогостоящих данных о генотипах, что значительно упрощает картографические исследования. [2] Другим фактором является точность картирования, которая может быть достигнута с использованием этих штаммов по сравнению с типичным потомством интеркроссов F2. [3]
По мере того, как генотипирование становилось все менее дорогим и более точным, основное преимущество использования рекомбинантных инбредных штаммов и других генетических эталонных панелей сместилось в возможность собирать массивные и последовательные базы данных по фенотипам (например, веб-сервис GeneNetwork ) и использовать эти согласованные открытые базы данных. наборы исходных данных для крупномасштабных совместных исследовательских проектов в области прогностической медицины , а также исследований растений и животных.
Использовать
[ редактировать ]Рекомбинантные инбредные штаммы в настоящее время широко используются в системной генетике и для изучения взаимодействий генов и окружающей среды . [4] [5] [6] [7] Можно накопить обширные генетические и фенотипические данные для каждого члена семейства рекомбинантных инбредных штаммов в нескольких различных условиях (например, исходная среда или стрессовая среда). Каждый штамм имеет один фиксированный геном, и также можно повторно отбирать образцы данного генотипа несколько раз в разных средах, чтобы получить высокоточные оценки генетических и экологических эффектов и их взаимодействия.
Генетика
[ редактировать ]Хромосомы рекомбинантных инбредных штаммов обычно состоят из чередующихся гаплотипов различной длины, которые унаследованы в неизмененном виде от родительских штаммов. В случае типичного рекомбинантного инбредного штамма мыши, полученного путем скрещивания материнского штамма BALB/cBy (C) с отцовским штаммом C57BL/6By (B), называемого рекомбинантным инбредным штаммом CXB, хромосома обычно включает от 2 до 5 чередующихся гаплотипов блоков с лежащим в их основе генотипы, такие как BBBBBCCCCBBBCCCCCCCC, где каждая буква представляет один генотип (например, SNP ), где серии идентичных генотипов представляют собой гаплотипы, и где переход между гаплотипами представляет собой событие рекомбинации между родительскими геномами. Обе хромосомы (в любой хромосомной паре) будут иметь один и тот же чередующийся набор гаплотипов, и все маркеры будут гомозиготными. Каждая из разных хромосом (Chr 1, Chr 2 и т. д.) будет иметь разный набор гаплотипов и рекомбинаций. Единственным исключением являются Y-хромосома и митохондриальный геном, которые унаследованы в неизмененном виде от отцовского и материнского штамма соответственно. Чтобы штамм RI был полезен для целей картирования, приблизительное положение рекомбинаций вдоль каждой хромосомы должно быть четко определено либо с точки зрения положения сантиморгана, либо с точки зрения положения пары оснований ДНК. Точность, с которой картируются эти рекомбинации, зависит от количества и положения генотипов, используемых для типирования хромосом — 20 в приведенном выше примере.
Картирование
[ редактировать ]При прочих равных условиях, чем больше семейство рекомбинантных инбредных штаммов, тем с большей силой и разрешением можно картировать фенотипы в хромосомных местоположениях. Первый набор из восьми штаммов, семейство CXB, был создан Дональдом Бэйли в лаборатории Джексона в результате скрещивания самки мыши BALB/cBy (сокращенно C) и самца мыши C57BL/6By в 1960-х годах. Небольшая панель из 8 штаммов CXB первоначально использовалась для определения того, является ли локус главной гистосовместимости (MHC) на проксимальной хромосоме 17 ключевым фактором в различных иммунных реакциях, таких как отторжение тканей. Методы, используемые для определения местоположения рекомбинаций, основывались на видимых маркерах (фенотипах цвета шерсти, таких как локусы C и B) и электрофоретической подвижности белков. Несколько более крупные семейства рекомбинантных инбредных штаммов были одновременно созданы Бенджамином Тейлором для картирования менделевских и других локусов с основным эффектом. В 1990-х годах возможности рекомбинантных инбредных штаммов для картирования были значительно улучшены благодаря более высокой плотности генотипов, что стало возможным благодаря использованию микросателлитных маркеров. В период с 2005 по 2007 год практически все существующие рекомбинантные инбредные линии мышей и крыс были регенотипированы по многим тысячам маркеров SNP, что позволило получить высокоточные карты рекомбинаций.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Джеймс Ф. Кроу (2007). «Холдейн, Бейли, Тейлор и рекомбинантно-инбредные линии» . Генетика . 176 (2): 729–732. дои : 10.1093/генетика/176.2.729 . ПМК 1894602 . ПМИД 17579238 .
- ^ Уильямс Р.В., Гу Дж., Ци С., Лу Л. (2001). «Генетическая структура рекомбинантных инбредных мышей: консенсусные карты высокого разрешения для комплексного анализа признаков» . Геномная биология . 2 (11): ИССЛЕДОВАНИЕ0046. doi : 10.1186/gb-2001-2-11-research0046 . ПМК 59991 . ПМИД 11737945 .
- ^ Броман К.В. (2005). «Геномы рекомбинантных инбредных линий» . Генетика . 169 (2): 1133–1146. doi : 10.1534/genetics.104.035212 . ПМЦ 1449115 . ПМИД 15545647 .
- ^ Кадармидин Х.Н., фон Рор П., Янсс Л.Л. (2006). «От генетической геномики к системной генетике: потенциальные применения в количественной геномике и селекции животных» . Геном млекопитающих . 17 (6): 548–564. дои : 10.1007/s00335-005-0169-x . ПМЦ 3906707 . ПМИД 16783637 .
- ^ Морахан Дж., Уильямс Р.В. (2007). «Системная генетика: следующее поколение генетических исследований?». Расшифровка геномного контроля иммунных реакций . Симпозиумы Фонда Новартис. Том. 281. стр. 181–188. дои : 10.1002/9780470062128.ch15 . ISBN 9780470062128 . ПМИД 17534074 .
- ^ Эйролс Дж.Ф., Карбон М.А., Стоун Э.А., Джордан К.В., Лайман Р.Ф., Магвайр М.М., Роллманн С.М., Дункан Л.Х., Лоуренс Ф., Анхольт Р.Р., Маккей Т.Ф. (2009). «Системная генетика сложных признаков Drosophila melanogaster» . Природная генетика . 41 (3): 299–307. дои : 10.1038/ng.332 . ПМК 2752214 . ПМИД 19234471 .
- ^ Надо Дж. Х., Дадли А. М. (2011). «Генетика. Системная генетика» . Наука . 331 (6020): 1015–1016. дои : 10.1126/science.1203869 . ПМК 4042627 . ПМИД 21350153 .