Powstawanie krzyżówek między chromosomami homologicznymi jest niezbędne do prawidłowej segregacji chromosomów, a także do generowania różnorodności genetycznej1. Błędy w tworzeniu krzyża powodują aneuploidię, która może prowadzić do niepłodności, poronienia i wad wrodzonych2. Częstotliwość krzyżowania różni się w zależności od regionu chromosomu, typu mutacji, wieku i płci, co podkreśla potrzebę dokładnego pomiaru częstotliwości krzyżowania w każdym z tych warunków 3,4,5. Ogólnym celem tej metody jest dokładny pomiar częstotliwości krzyżowania się każdej domeny chromosomowej, a tym samym dokładne określenie rozkładu krzyżówek na całej długości chromosomu C. elegans.
Tradycyjnie, mapowanie dwupunktowe przy użyciu markerów morfologicznych było używane do pomiaru częstotliwości krzyżowania 6,7,8,9,10. U C. elegans fenotypy przysadziste, niskie, grube (Dpy) i nieskoordynowane ruchy (Unc) są często wykorzystywane do tworzenia map chromosomów6. Zaletami tej metody są jej niski koszt i możliwość analizy wielu potomstwa. Do wad tych metod należy ograniczenie wyboru interesujących nas loci oraz brak możliwości wykorzystania letalnych progenii, ponieważ ich fenotypy nie są widoczne. Aby przezwyciężyć niedogodności związane z wyborem miejsca, transpozony Tc1 zostały wykorzystane jako markery dla miejsc znakowanych sekwencją polimorficzną (STS)11,12. Tc1 można wykryć za pomocą PCR i elektroforezy. Podczas gdy standardowy szczep Bristol N2 miał 30 kopii transpozonu Tc1, izolaty C. elegans z Bergerac we Francji (RW7000 i DP13) miały 500 kopii Tc1. W związku z tym liczba i dystrybucja transpozonów Tc1 różni się między izolatami, co służy do analizy chromosomów potomstwa robaków hybrydowych między izolatami metodą PCR. Następnie SNP wykorzystano również do pomiaru częstotliwości i rozkładu krzyżowania13,14. SNP między szczepami Bristol N2 i Hawaiian CB4856 pojawiał się co 1000 pz15,16. SNP są wykrywane jako polimorfizmy długości fragmentów restrykcyjnych (RFLP) za pomocą PCR, trawienia restrykcyjnego i elektroforezy. Ostatnio zaproponowano małe miejsca insercji/delecji (InDel), a także SNP między Bristol N2 a hawajskim CB4856 jako bardziej wydajne markery17. Jednak pomiar częstotliwości krzyżowania za pomocą Tc1, RFLP i InDel wymaga pracochłonnych procesów, takich jak PCR, leczenie enzymami restrykcyjnymi i elektroforeza. Jeśli każdy proces nie zostanie zoptymalizowany w analizie na dużą skalę, wyniki mogą zostać błędnie zinterpretowane ze względu na takie czynniki, jak dokładność PCR, rodzaj zastosowanego enzymu restrykcyjnego, wydajność rozszczepienia DNA oraz przejrzystość i separacja prążków podczas elektroforezy. Natomiast proponowana metoda wykorzystuje genotypowanie SNP za pomocą PCR w czasie rzeczywistym, aby ułatwić dokładną i precyzyjną kwantyfikację.
Krzyżówki nie są losowo rozmieszczone wzdłuż chromosomów. U C. elegans pojedyncze skrzyżowania mają tendencję do częstszego tworzenia się w ramionach i są tłumione w środku 3,5. Dwupunktowe mapowanie morfologiczne nie jest w stanie określić, gdzie występują krzyżówki poza genami markerowymi. I odwrotnie, mapowanie SNP pozwala na zwiększenie liczby markerów i wykazano, że ułatwia określenie dokładnego regionu skrzyżowania wzdłuż całego chromosomu 5,14,18. W tym badaniu wykorzystaliśmy granice domen chromosomalnych zaproponowane przez Rockmana i Kruyglyaka5 i wybraliśmy cztery SNP do analizy: na obu końcach chromosomu i na obu końcach granicy centrum/ramienia.
Korzystając z poprzednich metod, zaproponowaliśmy dokładną i szybką metodę wykrywania SNP za pomocą PCR w czasie rzeczywistym przy użyciu TaqMan, nukleazy 5'19 do pomiaru skrzyżowania między lewym ramieniem, centrum i prawym ramieniem każdego chromosomu. Przewagą naszej metody nad alternatywnymi technologiami, w porównaniu z wcześniejszymi badaniami 20,21,22, jest dokładność i prostota. Metoda ta jest metodą analizy krzyżowej qPCR dla C. elegans i jest szeroko stosowana przez naukowców zajmujących się mejozą.