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Overview

유전 적 과정을 해부하거나 특성의 새로운 제품군을 가진 유기체를 만들기 위해 과학자들은 유전 적 십자가 또는 두 생물의 의도적 인 짝짓기를 수행 할 수 있습니다. 자손에 있는 부모 유전 물질의 재조합은 연구원이 유전자의 기능, 상호 작용 및 위치를 추론하는 것을 허용합니다.

이 비디오는 유전 십자가가 유전학에 대한 우리의 이해의 기초를 형성하는 Mendel의 세 가지 상속 법칙을 개발하는 데 어떻게 영향을 미쳤는지 살펴볼 것입니다. 테트라드 분석으로 알려진 효모와 같은 단세포 유기체를 위해 처음 개발된 한 가지 유전 교차 기술은 이 고전적인 도구가 오늘날 유전 연구에서 어떻게 사용되는지에 대한 몇 가지 예가 뒤따릅니다.

Procedure

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유전 십자가는 자손에 있는 유전 물질의 조합의 결과로 두 개별의 의도적인 짝짓기입니다. 십자가는 식물, 효모, 파리 및 마우스를 포함한 많은 모델 시스템에서 수행 될 수 있으며 유전 적 과정을 해부하거나 새로운 특성을 가진 유기체를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

이 비디오는 유전 십자가의 원리 중 일부를 다루고, 테트라드 분석으로 알려진 십자가를 수행하기위한 한 가지 방법을 검토하고,이 기술의 여러 응용 프로그램에 대해 논의합니다.

첫째, 유전적 십자가를 가능하게 하는 상속의 기본 원리를 소개해 봅시다.

유기체의 표현형 또는 특성의 조성은 유전 적 메이크업이나 유전자형에 의해 영향을받습니다. 대부분의 성적으로 재생 유기체에서, 부모 세대는 각 뚜렷한 염색체의 1개의 사본이 있는 haploid gamete 세포를 생성합니다. 그런 다음 결합하는 동안 융합하여 각 염색체의 두 개의 동종 사본이 있는 디플로이드 자손을 생성합니다. 두 염색체가 동일한 유전자 또는 유전자의 변이체 형태를 포함하는 경우, 유기체는 그 유전 궤적에서 "동종 구균"입니다; 그렇지 않으면, 그것은 "이종구스"입니다.

사이클을 새롭게 시작하기 위해, 디플로이드 유기체는 다시 meiosis를 통해 haploid gametes를 생성합니다. 이 과정에서 두 상동성 염색체는 "재결합"을 거치며, 이에 상응하는 시퀀스의 비트가 쌍 간에 교환됩니다. 이 과정은 각 자손에 의해 상속 된 부모 대립유전자를 섞어 유전적 다양성을 증가시킵니다.

체계적인 유전 십자가를 실행하는 첫번째 사람들 중 한 명은 "유전학의 아버지" 그레고르 멘델이었습니다. 쉽게 조작된 완두콩 식물을 사용하고 일관된 상속 패턴을 가진 일련의 특성을 검사함으로써 Mendel은 유전학의 기초를 형성하는 세 가지 기본 상속 법칙을 도출할 수 있었습니다.

멘델의 첫 번째 법은 균일성의 법칙으로, 이종화자 자손은 두 명의 동종구 인의 세대만이 한 부모의 표현형을 갖게 될 것이라고 명시하고 있다. 이 표현형을 확립하는 동문은 "지배적"이라고 하며 "숨겨진" 적대적 인 "오목한"입니다. 우리는 이제 지배 관계가 종종 덜 명확한 알고, 불완전한 지배와 같은 경우, 여기서 이종고는 혼합 표현형을 표현; 표현형이 모두 표시되는 코도우.

분리의 법칙에는 하나의 악어가 각 게임에 무작위로 할당되어 있다고 명시되어 있습니다. 이종F1 개인의 자립이 3:1 페노티픽 비율을 보였지만, 두 명의 현상전형 지배적인 개인이 실제로 이종화고임을 관찰함으로써 멘델은 두 부모의 대립구도를 따로 상속받아야 한다고 추론했다. 오늘날, 우리는 분리가 메이오시스 중에 발생한다는 것을 알고 있으며, 디플로이드 부모의 두 상동성 염색체가 두 개의 두 가지 골문 중 하나를 상속하는 haploid 딸 세포로 무작위로 분할될 때 발생합니다.

멘델의 세 번째 법은 독립적 인 구색의 법칙이며, 이는 개인의 특성이 독립적으로 상속된다고 명시합니다. 우리는 지금 절대 독립이 meiosis 도중 딸 세포에 독립적으로 분배되는 haploid 세트에 있는 별도 염색체에 유전자에 의해 통제된 특색을 위해만 존재한다는 것을 알고 있습니다. 같은 염색체에 2개의 유전자를 위해, 그(것)들 사이 거리는 다른 동종 염색체에 다시 결합되는 가능성에 반비례합니다, 그리고 확장해서, 얼마나 확률이 동일 자손에 함께 승계됩니다. 따라서 디플로이드 유기체의 4가지 메이오틱 제품을 분석하면 과학자들이 유전자의 위치를 매핑할 수 있는 방법을 제공한다.

유전 십자가 뒤에 원리를 검토한 후에, 테트라드 분석을 위한 프로토콜을 살펴보겠습니다.

이 기술은 전형적으로 효모와 같은 특정 단세포 조류 또는 곰팡이에 적용되어 이들 종에서 단일 세포 체내에서 "테트라드"로 함께 남아있는 4개의 haploid 메이오틱 제품 또는 포자를 해부합니다.

효모에서 테트라드 분석을 수행하기 위해 원하는 균주는 먼저 적절한 매체에서 재배됩니다. 개별 식민지에서 효모 세포는 결합할 수 있습니다, 예를 들어 새로운 판에 교차 패턴에 있는 각 변형을 줄임으로써. 이 플레이트는 선택용 매체에 복제도금되어 십자가의 디플로이드 생성물만 분리합니다.

선택된 디플로이드 세포는 포자화와 테트라드 형성을 유도하기 위해 영양이 부족한 매체에서 재배된다. 포자의 테트라드를 보유하는 구조인 asci는 효소 zymolyase를 함유한 용액에서 소화됩니다. 소화에 따라, 개별 asci는 테트라드 해부 현미경을 사용하여 조작됩니다. 그들은 성장 판의 특정 위치에 배치하고, 개별 포자를 해방하기 위해 중단된다. 이들은 각 포자 추가 분석될 수 있는 개별 식민지를 생성하는 격자 같이 패턴으로 배치될 수 있습니다.

이제 테트라드 분석이 수행되는 방법을 알고 있으므로 이 기술의 많은 응용 프로그램 또는 수정 사항을 살펴보겠습니다.

테트라드의 수동 해부는 시간이 많이 걸리며, 연구원들은 바코드 지원 테트라드 시퀀싱과 같은 고처리량 대안을 고안했습니다. 이 방법에서 효모 십자가의 디플로이드 자손은 플라스미드 라이브러리로 변형되었으며, 각각은 각 자손에 대한 식별자 역할을하는 "바코드"로 알려진 짧고 독특한 시퀀스를 포함합니다. 플라스미드는 또한 GFP를 표현하여 효모 아시를 유동 세포측정을 통해 선택하고 한천 판에 정렬할 수 있도록 합니다. 아스시가 접시에 한꺼번에 실리되었고, 포자는 작은 식민지로 자랄 수 있었다. 그런 다음 식민지는 지노피를 위해 96웰 플레이트에 무작위로 분포되었습니다. 독특한 시퀀스 바코드를 통해 연구자들은 각 테트라드의 포자에서 발생한 네 개의 식민지를 그룹화할 수 있습니다.

유전 십자가는 또한 많은 수의 유전자 삭제를 가진 효모 세포를 생성하는 것을 이용할 수 있습니다. 녹색 괴물 과정에서, GFP에 의해 표시된 상이한 유전자 삭제를 운반하는 haploid 돌연변이 효모는 교제되고 포자된다. 이러한 haploid 자손, 일부는 두 부모로부터 상속 된 삭제를 수행, 형광 활성화 된 흐름 세포측정을 통해 정렬, 여기서 GFP 강도는 특정 효모 변형에 존재하는 삭제의 수와 상관 관계를 보였다. 이러한 선택된 세포는 배양되고 다시 교차하였다. 이 주기를 반복하면 수많은 삭제가 포함된 효모 균주를 생성했습니다.

마지막으로, 유전 십자가는 말라리아를 일으키는 원인이 되는 세포내 기생충 Plasmodium와같은 많은 모형 시스템에서 사용하기 위하여 적응되었습니다. 기생충은 다른 세포 내에서만 재현할 수 있기 때문에, 모든 교차 단계는 각각 마우스 또는 모기, 기생충의 자연적인 숙주 및 벡터에서 수행되어야 합니다. 여기서, 마우스는 혈액 기생충 단계에서 2개의 독특한 플라스모듐 긴장으로 감염되었습니다. 기생충은 혈액 공급을 통해 모기로 옮겨졌고, 일단 안에 들어가면 디플로이드 zygotes를 형성하기 위해 비옥하게 하는 게임으로 성숙했습니다. 성숙한 산포로조이트는 모기에서 수확하고 관심의 십자가 자손을 격리하기 위해 기생충이 전파된 순진한 마우스를 감염시키는 데 사용되었습니다.

당신은 유전 십자가에 조브의 비디오를 보았다. 이 비디오에서는 상속 원리, 일부 유기체의 유전 적 교차가 테트라드 해부로 분석 될 수있는 방법 및 몇 가지 현재 응용 프로그램을 소개했습니다. 언제나처럼, 시청주셔서 감사합니다!

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