pautan dan pemetaan pada eukaryot

Sumber: Principle of Genetics, 7th ed

by Tamarin , 2001

OBJEKTIF:

Teknik analisis mencari posisi relatif gen pada kromosom organisme diploid

Teknik analisis mencari posisi relatif gen pada kromosom manusia

DIPLOID MAPPING

Two-point cross

Test cross: menyilangkan suatu individuberfenotip dominan hasil persilangan galurmurni vs. individu berfenotip resesif

Tujuan test cross: menguji keterpautan, heterozigositas genotipe dari individu

Fenotip dominan bisa muncul pada individuheterozigot

Two-point cross: dua sifat beda, dua gen, dualokus

Contoh two-point test cross:

Drosophila melanogaster memiliki gen bandresesif (bn) yang menyebabkan muncul pita pada thoraks dan gen detached (det) menyebabkan hilangnya crossvein pada venasi sayapnya

Genotipe individu

wild-type: det+ det+

Genotip individu

detached : det det

Fenotip parental/non-rekombinan: sama dengan fenotip P1

Fenotip non-parental/rekombinan: kombinasi dari dua fenotip P1

Non-rekombinan: jumlah paling banyak

Rekombinan: jumlah paling sedikit

Dari contoh di atas diperoleh, frekuensi non-rekombinan = 99,5% dan frekuensi rekombinan = 0,5%

Fenotip rekombinan muncul karena pindah silang (cross over)

Kita bisa gunakan persentase hasil testcross untuk mengestimasi jarak lokus pada kromosom

1% keturunan rekombinan sama dengan satu map unit (atau satu centimorgan, untuk menghormati T. H. Morgan, ahli genetik yang pertama kali memenangkan Nobel)

Meski map unit bukan jarak fisik, tapi memungkinkan kita untuk mengetahui urutan dan jarak relatif antara loci pada satu kromosom

Hubungan antara centimorgan (cM) dan DNA base pairs sangat bervariasi bergantung pada species, jenis kelamin, dan daerah pada kromosom

Pada manusia 1 cM dapat bervariasi antara 100,000 sampai 10,000,000 pasang basa (bp)

Pada jamur Schizosaccharomyces pombe, 1 cM is hanya sekitar 6,000 bp

Three-point cross

Analisis tiga loci, masing-masing memiliki dua alel

Contoh pada: bentuk sayap, warna tubuh, dan warna mata pada Drosophila.

Black body (b), purple eyes (pr), dan curved wings (c) semua adalah gen resesif

Geneticists use various means to present this situation.

For example, the recessive homozygote can be pictured as: bb prpr cc atau b/b pr/pr c/c atau atau b pr c/b pr c atau

Persen pada baris Table 6.1 menunjukkan bahwa 5,9% (887/15,000) dari keturunan testcross Drosophila: rekombinasi b dan pr

Map function

Dari hasil eksperimen yang diperoleh , terdapat dua map distances di antara dua lokus: “measured” dan “actual”

“Measured” map distance di antara dua lokus: nilai yang diperoleh dari two-point cross

“Actual” map distance: nilai ideal yang lebih akurat yang diperoleh dari penjumlahan jarak pendek antar banyak lokus

Plot “measured” map distance vs. “actual” map distance: diperoleh kurva MAPPING FUNCTION.

Urutan gen

Untuk three-point cross: dengan cara membandingkan double crossover (dco) dan non-rekombinan

Dari contoh: non-rekombinan adalah b pr c dan b+ pr+ c+ , sedangkan dco adalah b pr+ c dan b+ pr c+

Jika posisi pr tidak ditengah, misal pr b c dan pr+ b+ c+, tidak akan diperoleh genotip dco seperti di atas

Coefficient of Coincidence

Are crossovers occurring independently of each other?

Does the observed number of double recombinants equal the expected number?

Pada contoh di atas terdapat 132/15,000 dco, or 0.88%

Jumlah yang diharapkan (Expected): kejadian independent dari pindah silang di antara dua titik yang diukur

Dari contoh bisa dihitung:

jarak lokus b-pr = 5,9% = 0,059

jarak lokus pr-c = 19,5% = 0,195

sehingga diperoleh kemungkinan dco = 0,059x 0,195 = 0,0115 = 1,15% dari gamet

Jadi, dco yang diharapkan

= 1,15% x15000 = 172,5

coefficient of coincidence didefinisikan:

Dari contoh bisa dihitung nilai CC = 132/172 = 0,77

Dengan kata lain, hanya 77% dari expected dco yang terjadi

Kadang-kadang jumlah dco yang tereduksi dapat ditunjukkan dengan degree of interference, yang didefinisikan sebagai:

1- coefficient of coincidence

Dari contoh diperoleh, interf. = 1 - 77% = 23%

Dari contoh tampak bahwa terjadinya suatu pindah silang dapat mempengaruhi peluang pindah silang dari daerah yang berdekatan

Somatic (mitotic) crossover

Terjadi pada sel somatik

Tidak terbentuk kompleks synaptonemal

Disebabkan oleh dua kromatid homolog yang melintang satu sama lain dan terjadi patahan dan bergabung kembali seperti konsekuensi jika terjadi perbaikan DNA

Contoh pada Aspergillus nidulans

PEMETAAN KROMOSOM MANUSIA

X Linkage

Menentukan posisi loci pada kromosom X

Menentukan jarak (map unit) antar loci

“Grand father method”

Autosomal linkage

Memetakan loci pada kromosom non-sex lebih sulit: ada 22 kelompok pautan autosom

Contoh: penyakit nail-patella syndrome dan golongan darah ABO

Dari contoh di atas, alel mana yang terpaut nail-patella syndrome?

Berapa map unit jarak lokus ABO dan lokus nail-patella syndrome?

Cukup sulit untuk mencari posisi lokus pada kromosom autosomal

Dua teknik yang penting untuk pemetaan autosomal: chromosomal banding dan somatic-cell hybridization

Chromosomal banding

Menggunakan pewarnaan histokimia tertentu yang menghasilkan pola pita berulang pada kromosom

Pewarnaan Giemsa merupakan salah satu tekniknya: menghasilkan G-band

Dengan teknik banding: dapat mengidentifikasi masing-masing kromosom dalam suatu karyotype

Somatic-cell hybridization

Untuk membedakan setiap kromosom manusia dilakukan somatic-cell hybridization,: sel manusia dan tikus (atau hamster) dilebur dalam kultur untuk menghasilkan hibrid

Peleburan (fusi) biasanya dibantu dengan zat kimia seperti polyethylene glycol yang berdampak pada membran atau dengan virus yang inaktif , misalnya Sendai virus, yang mampu melebur pada lebih dari satu sel pada saat yang sama

Ketika sel melebur, nukleus mereka akan terpisah membentuk heterokaryon: sel dengan nukleus dari sumber berbeda

Ketika nukleus melebur, sel hibrid akan terbentuk dan hibrid ini dapat kehilangan kromosom manusia selama pembelahan

Dengan stabilisasi , akan dihasilkan sel dengan satu kromosom manusia atau lebih selain juga kromosom tikus atau hamster sebagai pelengkapnya

Teknik banding memungkinkan peneliti untuk mengenali kromosom manusia

Ahli genetik mencari fenotip tertentu pada manusia seperti produk enzim dan menentukan letak fenotip tersebut pada satu kromosom yang ada pada galur sel