Rekombinowany szczep wsobny - Recombinant inbred strain
Rekombinowany szczep wsobny (lub rekombinowane linii wsobnych ) jest organizmem z chromosomów, które zawierają w zasadzie stały zestaw zdarzeń rekombinacji pomiędzy chromosomami odziedziczone z jednego lub więcej inbredowane szczepów . Pokolenia F1 i F2 powstają przez krzyżowanie szczepów wsobnych; Pary potomstwa F2 są następnie kojarzone w celu ustalenia szczepów wsobnych poprzez długotrwałe chów wsobny.
Rodziny rekombinowanych szczepów wsobnych liczące od 25 do 5000 są często wykorzystywane do mapowania lokalizacji różnic sekwencji DNA ( loci cech ilościowych ), które przyczyniły się do różnic w fenotypie w organizmach modelowych. Rekombinowane szczepy lub linie wsobne zostały po raz pierwszy opracowane przy użyciu wsobnych szczepów myszy, ale obecnie są wykorzystywane do badania szerokiej gamy organizmów – Saccharomyces cerevisiae (drożdże), Zea mays (kukurydza), jęczmień , Drosophila melanogaster , C. elegans i szczur .
Historia
Pochodzenie i historia zrekombinowanych szczepów wsobnych opisał Crow . Podczas gdy potencjalna użyteczność rekombinowanych szczepów wsobnych w analizie mapowania złożonych cech poligenicznych była oczywista od samego początku, niewielka liczba szczepów umożliwiła jedynie mapowanie cech ilościowych z bardzo dużymi efektami (loci quasi-Mendelowskie). Jedną z początkowych motywacji do stosowania rekombinowanych szczepów wsobnych jest możliwość gromadzenia i ponownego wykorzystywania kosztownych danych genotypowych, co znacznie upraszcza badania mapowania. Innym czynnikiem jest precyzja mapowania, którą można osiągnąć przy użyciu tych szczepów w porównaniu z typowym potomstwem F2.
W miarę jak genotypowanie stawało się coraz mniej kosztowne i dokładniejsze, główna zaleta stosowania rekombinowanych szczepów wsobnych i innych genetycznych paneli referencyjnych przesunęła się na możliwość gromadzenia ogromnych i spójnych baz danych na temat fenotypów (np. serwis internetowy GeneNetwork ) oraz do korzystania z tych spójnych, otwartych zbiory danych źródłowych dla wspólnych projektów badawczych na dużą skalę w medycynie predykcyjnej oraz badaniach roślin i zwierząt.
Posługiwać się
Rekombinowane szczepy wsobne są obecnie szeroko stosowane w genetyce systemowej i do badania interakcji gen-środowisko . Możliwe jest zgromadzenie obszernych danych genetycznych i fenotypowych dla każdego członka rodziny rekombinowanych szczepów wsobnych w kilku różnych warunkach (np. środowisko podstawowe w porównaniu ze środowiskiem stresującym). Każdy szczep ma jeden ustalony genom i możliwe jest również wielokrotne próbkowanie danego genotypu w wielu środowiskach w celu uzyskania bardzo dokładnych szacunków skutków genetycznych i środowiskowych oraz ich interakcji.
Genetyka
Chromosomy zrekombinowanych szczepów wsobnych zazwyczaj składają się z naprzemiennych haplotypów o bardzo zmiennej długości, które są dziedziczone w stanie nienaruszonym ze szczepów rodzicielskich. W przypadku typowego mysiego zrekombinowanego wsobnego szczepu powstałego przez skrzyżowanie matczynego szczepu BALB/cBy (C) ze szczepem ojcowskim C57BL/6By (B) zwanego zrekombinowanym wsobnym szczepem CXB, chromosom zazwyczaj zawiera od 2 do 5 naprzemiennych bloków haplotypów z podstawowymi genotypy, takie jak BBBBBCCCCBBBCCCCCCCC, gdzie każda litera reprezentuje pojedynczy genotyp (np. SNP ), gdzie serie identycznych genotypów reprezentują haplotypy i gdzie przejście między haplotypami reprezentuje zdarzenie rekombinacji między genomami rodzicielskimi. Obie pary każdego chromosomu będą miały ten sam naprzemienny wzór haplotypów, a wszystkie markery będą homozygotyczne. Każdy z różnych chromosomów (Chr 1, Chr 2 itd.) będzie miał inny wzór haplotypów i rekombinacji. Jedynym wyjątkiem jest to, że chromosom Y i genom mitochondrialny są dziedziczone w stanie nienaruszonym odpowiednio ze szczepu ojcowskiego i matczynego. Aby szczep RI był użyteczny do celów mapowania, przybliżona pozycja rekombinacji wzdłuż każdego chromosomu musi być dobrze zdefiniowana pod względem pozycji centymorganu lub pary zasad DNA. Dokładność, z jaką te rekombinacje są mapowane, jest funkcją liczby i pozycji genotypów użytych do typowania chromosomów – 20 w powyższym przykładzie.
Mapowanie
Jeśli wszystko inne jest równe, im większa rodzina rekombinowanych szczepów wsobnych, tym większa moc i rozdzielczość, z jaką fenotypy mogą być mapowane do lokalizacji na chromosomach. Pierwszy zestaw ośmiu szczepów, rodzina CXB, został wygenerowany przez Donalda Baileya w Jackson Laboratory z krzyżówki samicy myszy BALB/cBy (w skrócie C) i samca myszy C57BL/6By w latach 60-tych. Mały panel 8 szczepów CXB został pierwotnie użyty do ustalenia, czy locus głównej zgodności tkankowej (MHC) na proksymalnym chromosomie 17 był kluczowym czynnikiem w różnych odpowiedziach immunologicznych, takich jak odrzucenie tkanki. Metody stosowane do określenia lokalizacji rekombinacji opierały się na widocznych markerach (fenotypy koloru płaszcza, takie jak loci C i B) oraz ruchliwości elektroforetycznej białek. Nieco większe rodziny zrekombinowanych szczepów wsobnych zostały wygenerowane jednocześnie przez Benjamina Taylora, aby zmapować loci Mendla i inne główne efekty. W latach 90. przydatność rekombinowanych szczepów wsobnych do mapowania została znacznie poprawiona dzięki genotypom o wyższej gęstości, które były możliwe dzięki zastosowaniu markerów mikrosatelitarnych. W latach 2005-2007 praktycznie wszystkie istniejące zrekombinowane szczepy wsobne myszy i szczurów poddano regenotypowaniu przy użyciu wielu tysięcy markerów SNP, zapewniając bardzo dokładne mapy rekombinacji.