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ゲノム分子生物学1
2008年5月 7日 担当: 中東
第2章:
DNA研究法
•2.2
DNAクローニング
•クローニングベクター
大腸菌以外のベクター
人工染色体ベクター
(Yeast Artificial Chromosome, YAC)
Figure 2.24 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
イーストはセントロメア構造が簡単なので人工染色体を構築可能
Figure 2.25a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 2.25b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
ゲノムに挿入されるベクター
Yeast insertion plasmid
Figure 2.26a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 2.26b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
アグロバクテリアを使った植物形質転換
Figure 2.27 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
レトロウィルスベクター
第3章:
ゲノム地図の作成 (1)
何故地図が必要か？
地図= 未知の場所に至る為の道しるべ
目的地
何故地図が必要か？
ゲノム地図= 未知の遺伝子同定の為の道しるべ
A
B
C
標的遺伝子
何故地図が必要か？
ゲノム地図= 断片からゲノムを再構成する為の指標
B
C
A
A
B
C
図3.1 塩基配列を集めて組み立てる
断片化
配列決定
再構築
Figure 3.1 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.2a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.2b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
図3.3 ゲノム配列を決定する2種類の方法
Figure 3.3 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
3.1 遺伝地図と物理地図
遺伝地図
遺伝的情報（距離）を元に作った地図
物理地図
物理的情報（距離）をもとに作った地図
3.2 遺伝地図の作製
遺伝地図
遺伝的情報（距離）を元に作った地図
距離？
マーカーの間の距離
3.2.1 遺伝子が最初にマーカーとして利用された
初期遺伝学のマーカー(遺伝子)は目に見える形質
（エンドウ、ショウジョウバエ）
生化学的な形質（耐性、要求性、資化性）を使う事で、目に見え
ない表現型を持つ遺伝子を発見、利用可能
Table 3.1 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
3.2.2 遺伝地図を作成する為のDNAマーカー
RFLP
( Restriction Fragment Length Polymorphism, 制限断片長多形)
Figure 3.4 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
サザンブロットによるRFLPの検出
Figure 3.5a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
PCRによりRFLPをふくむ領域を増幅した後に
制限酵素切断、電気泳動による確認
Figure 3.5b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
SSLP
( Simple Sequence Length Polymorphism, 単純配列長多形)
Figure 3.6a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
SSLP
ミニサテライト
マイクロサテライト
マイクロサテライトを使ったSSLPタイピング
Figure 7.24
Figure 3.6b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
SNP
( Single Nucleotide Polymorphysm, １塩基多形)
Figure 3.7 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.8a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Oligoをガラス基板上にスポット
ゲノム断片を蛍光ラベル
Figure 3.8a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Technical Note 3-1 Figure T3.2 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.8b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
末端ミスマッチを持つオリゴヌクレオチドの二本
鎖形成
Figure 3.9a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.9b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.9c Genomes 3 (© Garland Science 2007)
3.2.3 連鎖解析は遺伝地図
作成の基礎である
遺伝の原理と連鎖の発見
メンデル遺伝学 (1865-)
Figure 3.10a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
優性と劣性
エンドウは２つの対立遺伝子を持つが、どちらか一つの表現型だけが現れる
Figure 3.10b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
不完全優性
Figure 3.11a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
共優性
Figure 3.11b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
メンデル遺伝学
分離の法則
独立の法則
Figure 3.12 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
メンデル遺伝学 分離の法則
Figure 3.12 part 1 of 2 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
メンデル遺伝学
Figure 3.12 part 2 of 2 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
独立の法則
遺伝子は染色体上にある
同じ染色体(一本のDNA分子)上の
遺伝子は独立か？
Figure 3.13 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
両親の交雑実験の結果
紫は赤に対して優性
長い花粉は丸い花粉に対して優性
Figure 3.14 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
２つの遺伝子が独立なら
連鎖していれば
9:3:3:1
3:0:0:1
に分離
に分離
実際の結果は 4831:390:391:1338
12:1:1:3
Figure 3.14 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
有糸分裂（体細胞分裂）
終期
前期の終わり
後期
中期
Figure 3.15 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
減数分裂
相同染色体が対合し
二価染色体を形成
交差が起こる
Figure 3.16 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
２つの遺伝子が独立なら
連鎖していれば
9:3:3:1
3:0:0:1
に分離
に分離
実際の結果は 4831:390:391:1338
交差のおきた率は 390/(4831+390) = 7.5%
Figure 3.14 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
交差のおきる率を遺伝子間の距離として使う Morgan
距離と交差（組換え）頻度は必ずしもリニアじゃない
(2回以上の交差など)
Figure 3.18 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Aはaに対して優勢
Bはbに対して優勢
検定交配
親1が二重へテロ、親2が劣性
の二重ホモ
配偶子
表現型は親１の配偶子の遺伝
型と一致する
Figure 3.19 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
真ん中だけが非連鎖になるには
2回の組換えが必要
Figure 3.20 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
A-C-B
Table 3.2 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Aはaに対して優勢
Bはbに対して優勢
検定交配
親1が二重へテロ、親2が劣性
の二重ホモ
マーカーが共優性であれば、どん
な組み合わせでも検定可能
配偶子
RFLP
SSLP
SNP等のDNAマーカーは共優性
表現型は親１の配偶子の遺伝
型と一致する
Figure 3.19 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
ヒトの家系解析による遺伝地図の作成
Figure 3.22 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
ヒトの家系解析による遺伝地図の作成
M1-M4はマイクロサテライトによるSSLP
病気の原因アリルがM1, M2のどちらかと連鎖しているか？
Figure 3.22a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.22b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.22c Genomes 3 (© Garland Science 2007)
バクテリアの遺伝地図
Figure 3.23 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.23a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.23b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.23c Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.24 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.24a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.24b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 3.24c Genomes 3 (© Garland Science 2007)