आनुवंशिक सहलग्नता

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आनुवंशिक सहलग्नता (Genetic linkage) उन डीएनए अनुक्रमों की प्रवृत्ति है जो एक गुणसूत्र पर एक-दूसरे के करीब होते हैं और लैंगिक प्रजनन के अर्धसूत्रीविभाजन चरण के दौरान एक साथ वंशागत होते हैं। दो आनुवंशिक मार्कर जो भौतिक रूप से एक-दूसरे के निकट होते हैं, उनके गुणसूत्रीय क्रॉसओवर के दौरान अलग-अलग क्रोमैटिड्स पर अलग होने की संभावना कम होती है, और इसलिए उन्हें दूर स्थित मार्करों की तुलना में अधिक सहलग्न (linked) कहा जाता है। दूसरे शब्दों में, दो जीन एक गुणसूत्र पर जितने करीब होते हैं, उनके बीच पुनर्संयोजन (recombination) की संभावना उतनी ही कम होती है, और उनके एक साथ वंशागत होने की संभावना उतनी ही अधिक होती है। विभिन्न गुणसूत्रों पर स्थित मार्कर पूरी तरह से असहलग्न (unlinked) होते हैं, हालाँकि संभावित हानिकारक एलील की प्रवेश्यता (penetrance) अन्य एलील्स की उपस्थिति से प्रभावित हो सकती है, और ये अन्य एलील उस गुणसूत्र के अलावा अन्य गुणसूत्रों पर स्थित हो सकते हैं जिस पर कोई विशेष संभावित हानिकारक एलील स्थित है।[1]

आनुवंशिक सहलग्नता ग्रेगर मेंडल के स्वतंत्र अपव्यूहन के नियम (Law of Independent Assortment) का सबसे प्रमुख अपवाद है। सहलग्नता को प्रदर्शित करने वाला पहला प्रयोग 1905 में किया गया था। उस समय, यह अज्ञात था कि कुछ लक्षण एक साथ वंशागत क्यों होते हैं। बाद के कार्यों से पता चला कि जीन भौतिक संरचनाएं हैं जो भौतिक दूरी से संबंधित हैं।

आनुवंशिक सहलग्नता की विशिष्ट इकाई सेंटिमॉर्गन (cM) है। दो मार्करों के बीच 1 cM की दूरी का अर्थ है कि मार्कर औसतन प्रति 100 अर्धसूत्री उत्पाद में एक बार, यानी प्रति 50 अर्धसूत्रीविभाजन में एक बार अलग-अलग गुणसूत्रों पर अलग हो जाते हैं।

खोज

ग्रेगर मेंडल का स्वतंत्र अपव्यूहन का नियम बताता है कि प्रत्येक लक्षण दूसरे लक्षण से स्वतंत्र रूप से वंशागत होता है। लेकिन मेंडल के काम की पुनर्खोज के तुरंत बाद, इस नियम के अपवाद पाए गए। 1905 में, ब्रिटिश आनुवंशिकीविदों विलियम बेटसन, एडिथ रेबेका सॉन्डर्स और रेजिनाल्ड पुनेट ने मेंडल के समान प्रयोगों में मटर के पौधों का क्रॉस-ब्रीडिंग कराया।[2] वे मीठी मटर (sweet pea) में लक्षणों की वंशागति में रुचि रखते थे और दो जीनों का अध्ययन कर रहे थे—फूल के रंग के लिए जीन (P, बैंगनी, और p, लाल) और पराग कणों के आकार को प्रभावित करने वाला जीन (L, लंबा, और l, गोल)। उन्होंने शुद्ध लाइनों PPLL और ppll को क्रॉस कराया और फिर परिणामी PpLl लाइनों को स्व-क्रॉस कराया।

मेंडेलियन आनुवंशिकी के अनुसार, अपेक्षित फेनोटाइप 9:3:3:1 के अनुपात (PL:Pl:pL:pl) में होने चाहिए थे। उनके आश्चर्य के लिए, उन्होंने PL और pl की आवृत्ति में वृद्धि और Pl और pL की आवृत्ति में कमी देखी:

बेटसन, सॉन्डर्स और पुनेट का प्रयोग
फेनोटाइप और जीनोटाइप अवलोकित 9:3:3:1 अनुपात से अपेक्षित
बैंगनी, लंबा (P_L_) 284 216
बैंगनी, गोल (P_ll) 21 72
लाल, लंबा (ppL_) 21 72
लाल, गोल (ppll) 55 24

उनके प्रयोग ने P और L एलील्स तथा p और l एलील्स के बीच सहलग्नता का खुलासा किया। P का L के साथ और p का l के साथ एक साथ होने की आवृत्ति पुनर्संयोजित (recombinant) Pl और pL की तुलना में अधिक है। F2 क्रॉस में पुनर्संयोजन आवृत्ति की गणना बैकक्रॉस की तुलना में अधिक कठिन है,[3] लेकिन उपरोक्त तालिका में अवलोकित और अपेक्षित संततियों की संख्या के बीच फिट न होने का अर्थ है कि यह 50% से कम है। इससे यह निष्कर्ष निकला कि कुछ लक्षण एक-दूसरे से संबंधित हैं क्योंकि वे एक गुणसूत्र पर एक-दूसरे के निकट स्थित हैं।

सहलग्नता की समझ का विस्तार थॉमस हंट मॉर्गन के काम द्वारा किया गया था। मॉर्गन का यह अवलोकन कि सहलग्न जीनों के बीच क्रॉसिंग ओवर की मात्रा भिन्न होती है, इस विचार की ओर ले गया कि क्रॉसओवर आवृत्ति गुणसूत्र पर जीनों के बीच की दूरी का संकेत दे सकती है। सेंटिमॉर्गन, जो क्रॉसिंग ओवर की आवृत्ति को व्यक्त करता है, उनके सम्मान में नामित किया गया है।

सहलग्नता मानचित्र

[4] আরও দেখুন: जीन मानचित्र

एक सहलग्नता मानचित्र (जिसे आनुवंशिक मानचित्र भी कहा जाता है) किसी प्रजाति या प्रयोगात्मक जनसंख्या के लिए एक तालिका है जो उसके ज्ञात जीनों या आनुवंशिक मार्करों की स्थिति को प्रत्येक गुणसूत्र पर एक विशिष्ट भौतिक दूरी के बजाय पुनर्संयोजन आवृत्ति के संदर्भ में एक-दूसरे के सापेक्ष दिखाती है। सहलग्नता मानचित्र सबसे पहले अल्फ्रेड स्टर्टवेंट द्वारा विकसित किए गए थे, जो थॉमस हंट मॉर्गन के छात्र थे।

एक सहलग्नता मानचित्र समजात गुणसूत्रों के क्रॉसओवर के दौरान मार्करों के बीच पुनर्संयोजन की आवृत्तियों पर आधारित मानचित्र है। दो आनुवंशिक मार्करों के बीच पुनर्संयोजन (पृथक्करण) की आवृत्ति जितनी अधिक होगी, उन्हें उतना ही दूर माना जाता है। इसके विपरीत, मार्करों के बीच पुनर्संयोजन की आवृत्ति जितनी कम होगी, उनके बीच की भौतिक दूरी उतनी ही कम होगी। ऐतिहासिक रूप से, मूल रूप से उपयोग किए गए मार्कर कोडिंग डीएनए अनुक्रमों से प्राप्त पता लगाने योग्य फेनोटाइप (एंजाइम उत्पादन, आंखों का रंग) थे; अंततः, पुष्टि किए गए या अनुमानित गैर-कोडिंग डीएनए अनुक्रमों जैसे माइक्रोसेटेलाइट्स या प्रतिबंध खंड लंबाई बहुरूपता (RFLP) उत्पन्न करने वाले अनुक्रमों का उपयोग किया गया है।

linkage groupसहलग्नता मानचित्र शोधकर्ताओं को अन्य मार्करों, जैसे कि अन्य जीनों का पता लगाने में मदद करते हैं, जो पहले से ज्ञात मार्करों की आनुवंशिक सहलग्नता का परीक्षण करते हैं। सहलग्नता मानचित्र विकसित करने के शुरुआती चरणों में, डेटा का उपयोग सहलग्नता समूहों (linkage groups) को इकट्ठा करने के लिए किया जाता है, जो जीनों का एक समूह है जिनके बारे में ज्ञात है कि वे सहलग्न हैं। जैसे-जैसे ज्ञान बढ़ता है, एक समूह में और अधिक मार्कर जोड़े जा सकते हैं, जब तक कि समूह पूरे गुणसूत्र को कवर न कर ले।[5] अच्छी तरह से अध्ययन किए गए जीवों के लिए सहलग्नता समूह गुणसूत्रों के साथ एक-से-एक मेल खाते हैं।

एक सहलग्नता मानचित्र एक भौतिक मानचित्र (जैसे रेडिएशन रिड्यूस्ड हाइब्रिड मानचित्र) या जीन मानचित्र नहीं है।

सहलग्नता विश्लेषण

सहलग्नता विश्लेषण एक आनुवंशिक विधि है जो उन गुणसूत्रीय खंडों की खोज करती है जो परिवारों के माध्यम से बीमारी के फेनोटाइप के साथ सह-पृथक (cosegregate) होते हैं।[6] इसका उपयोग बाइनरी और मात्रात्मक दोनों लक्षणों के लिए जीनों को मैप करने के लिए किया जा सकता है। सहलग्नता विश्लेषण या तो पैरामीट्रिक (यदि हम फेनोटाइपिक और आनुवंशिक समानता के बीच संबंध जानते हैं) या गैर-पैरामीट्रिक हो सकता है। पैरामीट्रिक सहलग्नता विश्लेषण पारंपरिक दृष्टिकोण है, जिसके द्वारा उस संभावना का अध्ययन किया जाता है कि बीमारी के लिए महत्वपूर्ण जीन एक आनुवंशिक मार्कर से जुड़ा है, जिसे LOD स्कोर के माध्यम से मापा जाता है, जो यह आकलन करता है कि क्या एक दिया गया वंशावली (pedigree), जहां बीमारी और मार्कर सह-पृथक हो रहे हैं, सहलग्नता (एक दिए गए सहलग्नता मान के साथ) के अस्तित्व के कारण है या संयोग के कारण। गैर-पैरामीट्रिक सहलग्नता विश्लेषण, बदले में, एक एलील के स्वयं के साथ वंशानुगत रूप से समान होने की संभावना का अध्ययन करता है।

पैरामेट्रिक लिंकेज विश्लेषण

LOD स्कोर (लॉगैरिथम (आधार 10) ऑफ ऑड्स), जिसे न्यूटन मॉर्टन द्वारा विकसित किया गया था,[7] एक सांख्यिकीय परीक्षण है जिसका उपयोग अक्सर मानव, पशु और पौधों की आबादी में लिंकेज विश्लेषण के लिए किया जाता है। LOD स्कोर इस संभावना की तुलना करता है कि यदि दो लोकी (loci) वास्तव में लिंक्ड हैं तो परीक्षण डेटा प्राप्त करने की संभावना क्या है, और केवल संयोग से समान डेटा देखने की संभावना क्या है (अर्थात, यह लाइकलीहुड रेशियो का लॉग है)। इस प्रकार, कोई भी बेयस के नियम (Bayes' law) द्वारा निर्धारित अनुसार परिकल्पना के लिए पूर्व प्रायिकता (prior probability) के लॉग ऑड्स में LOD स्कोर को जोड़कर उसे पोस्टीरियर लॉग ऑड्स में अपडेट कर सकता है। यानी, LOD स्कोर वास्तव में देखे गए परिमाण के बराबर लिंकेज के लिए साक्ष्य की शक्ति (बिट्स के बजाय आधार 10 में) हैं (अनिवार्य रूप से, एक अधिकतम संभावना या अधिकतम ए पोस्टीरियर मान)। सकारात्मक LOD स्कोर लिंकेज की उपस्थिति का समर्थन करते हैं, जबकि नकारात्मक LOD स्कोर यह संकेत देते हैं कि लिंकेज की संभावना कम है। कंप्यूटरीकृत LOD स्कोर विश्लेषण मेंडेलियन लक्षणों (या किसी लक्षण और मार्कर, या दो मार्करों के बीच) के बीच लिंकेज निर्धारित करने के लिए जटिल पारिवारिक वंशावली (pedigrees) का विश्लेषण करने का एक सरल तरीका है।

इस विधि का अधिक विस्तार से वर्णन स्ट्रैचन और रीड द्वारा किया गया है।[1] संक्षेप में, यह इस प्रकार कार्य करता है:

  1. एक वंशावली (pedigree) स्थापित करें
  2. पुनर्संयोजन आवृत्ति (recombination frequency) के कई अनुमान लगाएं
  3. प्रत्येक अनुमान के लिए एक LOD स्कोर की गणना करें
  4. उच्चतम LOD स्कोर वाले अनुमान को सर्वोत्तम अनुमान माना जाएगा

LOD स्कोर की गणना इस प्रकार की जाती है:

LOD=Z=log10दिए गए लिंकेज मान के साथ जन्म अनुक्रम की संभावनाबिना लिंकेज के जन्म अनुक्रम की संभावना=log10(1−θ)NR×θR0.5NR+R

NR गैर-पुनर्संयोजक संतानों की संख्या को दर्शाता है, और R पुनर्संयोजक संतानों की संख्या को दर्शाता है। हर (denominator) में 0.5 का उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि स्वतंत्र वर्गीकरण (independent assortment) के कारण पूरी तरह से असंबंधित (unlinked) एलील (जैसे अलग-अलग गुणसूत्रों पर एलील) के पुनर्संयोजन की 50% संभावना होती है। θ पुनर्संयोजक अंश है, यानी जन्मों का वह अंश जिसमें अध्ययन किए गए आनुवंशिक मार्कर और बीमारी से जुड़े संभावित जीन के बीच पुनर्संयोजन हुआ है। इस प्रकार, यह R / (NR + R) के बराबर है।

परंपरागत रूप से, 3.0 से अधिक के LOD स्कोर को लिंकेज का प्रमाण माना जाता है, क्योंकि यह 1000 से 1 के ऑड्स को इंगित करता है कि देखा जा रहा लिंकेज संयोग से नहीं हुआ है। दूसरी ओर, -2.0 से कम के LOD स्कोर को लिंकेज को बाहर करने का प्रमाण माना जाता है। हालांकि यह बहुत संभावना नहीं है कि एक एकल वंशावली से 3 का LOD स्कोर प्राप्त होगा, परीक्षण के गणितीय गुण कई वंशावलियों के डेटा को उनके LOD स्कोर को जोड़कर संयोजित करने की अनुमति देते हैं। 3 का LOD स्कोर लगभग 0.05 के p-मान में परिवर्तित होता है,[8] और किसी मल्टीपल टेस्टिंग करेक्शन (जैसे बोनफेरोनी करेक्शन) की आवश्यकता नहीं होती है।

सीमाएं

लिंकेज विश्लेषण में कई पद्धतिगत और सैद्धांतिक सीमाएं हैं जो टाइप-1 त्रुटि दर को काफी बढ़ा सकती हैं और मानव मात्रात्मक लक्षण लोकी (QTL) को मैप करने की शक्ति को कम कर सकती हैं।[9] जबकि लिंकेज विश्लेषण का उपयोग सफलतापूर्वक उन आनुवंशिक वेरिएंट की पहचान करने के लिए किया गया था जो हंटिंगटन रोग जैसे दुर्लभ विकारों में योगदान करते हैं, यह हृदय रोग या कैंसर के विभिन्न रूपों जैसे अधिक सामान्य विकारों पर लागू होने पर उतना अच्छा प्रदर्शन नहीं कर पाया। इसका एक कारण यह है कि सामान्य विकारों को प्रभावित करने वाली आनुवंशिक क्रियाविधि कुछ दुर्लभ विकारों का कारण बनने वाली क्रियाविधि से भिन्न होती है।

पुनर्संयोजन आवृत्ति

पुनर्संयोजन आवृत्ति आनुवंशिक लिंकेज का एक माप है और इसका उपयोग आनुवंशिक लिंकेज मानचित्र बनाने में किया जाता है। पुनर्संयोजन आवृत्ति (θ) वह आवृत्ति है जिसके साथ अर्धसूत्रीविभाजन (meiosis) के दौरान दो जीन के बीच एक एकल गुणसूत्रीय क्रॉसओवर होगा। एक सेंटिमॉर्गन (cM) एक इकाई है जो 1% की पुनर्संयोजन आवृत्ति का वर्णन करती है। इस तरह हम उनकी पुनर्संयोजन आवृत्ति के आधार पर दो लोकी के बीच की आनुवंशिक दूरी को माप सकते हैं। यह वास्तविक दूरी का एक अच्छा अनुमान है। डबल क्रॉसओवर का परिणाम कोई पुनर्संयोजन नहीं होगा। इस मामले में हम यह नहीं बता सकते कि क्रॉसओवर हुआ या नहीं। यदि हम जिन लोकी का विश्लेषण कर रहे हैं वे बहुत करीब हैं (7 cM से कम), तो डबल क्रॉसओवर की संभावना बहुत कम है। जब दूरी अधिक हो जाती है, तो डबल क्रॉसओवर की संभावना बढ़ जाती है। जैसे-जैसे डबल क्रॉसओवर की संभावना बढ़ती है, कोई भी व्यवस्थित रूप से दो लोकी के बीच की आनुवंशिक दूरी को कम करके आंक सकता है, जब तक कि कोई उपयुक्त गणितीय मॉडल का उपयोग न करे।

डबल लिंकेज पौधों के लिए अधिक ऐतिहासिक चिंता का विषय है। जानवरों में, डबल क्रॉसओवर शायद ही कभी होता है। उदाहरण के लिए, मनुष्यों में, अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान एक गुणसूत्र पर औसतन दो क्रॉसओवर होते हैं। इसके अलावा, आधुनिक आनुवंशिकीविदों के पास पर्याप्त जीन हैं कि केवल नजदीकी जीनों का ही लिंकेज-विश्लेषण करने की आवश्यकता होती है, शुरुआती दिनों के विपरीत जब केवल कुछ ही जीन ज्ञात थे।[10]

अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान, गुणसूत्र यादृच्छिक रूप से गैमेट्स (gametes) में व्यवस्थित होते हैं, इस प्रकार कि एक जीन के एलील का पृथक्करण दूसरे जीन के एलीलों से स्वतंत्र होता है। इसे मेंडल के दूसरे नियम में कहा गया है और इसे स्वतंत्र वर्गीकरण का नियम (law of independent assortment) के रूप में जाना जाता है। स्वतंत्र वर्गीकरण का नियम हमेशा उन जीनों के लिए सही होता है जो अलग-अलग गुणसूत्रों पर स्थित होते हैं, लेकिन जो जीन एक ही गुणसूत्र पर होते हैं, उनके लिए यह हमेशा सही नहीं होता है।

स्वतंत्र वर्गीकरण के उदाहरण के रूप में, जीनोटाइप AABB वाले शुद्ध-नस्ल के होमोजायगोट पैतृक स्ट्रेन का जीनोटाइप aabb वाले एक अलग शुद्ध-नस्ल के स्ट्रेन के साथ क्रॉस करने पर विचार करें। A और a तथा B और b जीन A और B के एलील का प्रतिनिधित्व करते हैं। इन होमोजायगस पैतृक स्ट्रेन को क्रॉस करने से F1 पीढ़ी की संतानें प्राप्त होंगी जो जीनोटाइप AaBb के साथ डबल हेटरोजायगोट्स होंगी। F1 संतान AaBb समान आवृत्तियों (25%) के साथ AB, Ab, aB, और ab गैमेट्स उत्पन्न करती है क्योंकि जीन A के एलील अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान जीन B के एलीलों से स्वतंत्र रूप से व्यवस्थित होते हैं। ध्यान दें कि 4 में से 2 गैमेट्स (50%)—Ab और aB—पैतृक पीढ़ी में मौजूद नहीं थे। ये गैमेट्स पुनर्संयोजक गैमेट्स (recombinant gametes) का प्रतिनिधित्व करते हैं। पुनर्संयोजक गैमेट्स वे गैमेट्स होते हैं जो उन दोनों हैप्लॉइड गैमेट्स से भिन्न होते हैं जिन्होंने मूल डिप्लॉइड कोशिका बनाई थी। इस उदाहरण में, पुनर्संयोजन आवृत्ति 50% है क्योंकि 4 में से 2 गैमेट्स पुनर्संयोजक गैमेट्स थे।

पुनर्संयोजन आवृत्ति 50% होगी जब दो जीन अलग-अलग गुणसूत्रों पर स्थित होते हैं या जब वे एक ही गुणसूत्र पर व्यापक रूप से अलग होते हैं। यह स्वतंत्र वर्गीकरण का परिणाम है।

जब दो जीन एक ही गुणसूत्र पर एक-दूसरे के करीब होते हैं, तो वे स्वतंत्र रूप से व्यवस्थित नहीं होते हैं और उन्हें लिंक्ड कहा जाता है। जबकि अलग-अलग गुणसूत्रों पर स्थित जीन स्वतंत्र रूप से व्यवस्थित होते हैं और उनकी पुनर्संयोजन आवृत्ति 50% होती है, लिंक्ड जीनों की पुनर्संयोजन आवृत्ति 50% से कम होती है।

लिंकेज के उदाहरण के रूप में, विलियम बेटसन और रेजिनाल्ड पुनेट के क्लासिक प्रयोग पर विचार करें।[11] वे मीठी मटर (sweet pea) में लक्षण वंशागति में रुचि रखते थे और दो जीनों का अध्ययन कर रहे थे—फूल के रंग के लिए जीन (P, बैंगनी, और p, लाल) और पराग कणों के आकार को प्रभावित करने वाला जीन (L, लंबा, और l, गोल)। उन्होंने शुद्ध लाइनों PPLL और ppll को क्रॉस किया और फिर परिणामी PpLl लाइनों को स्व-क्रॉस (self-crossed) किया। मेंडेलियन आनुवंशिकी के अनुसार, अपेक्षित फेनोटाइप्स PL:Pl:pL:pl के 9:3:3:1 अनुपात में होने चाहिए थे। उनके आश्चर्य के लिए, उन्होंने PL और pl की आवृत्ति में वृद्धि और Pl और pL की आवृत्ति में कमी देखी (नीचे दी गई तालिका देखें)।

बेटसन और पनेट प्रयोग
फेनोटाइप और जीनोटाइप अवलोकित 9:3:3:1 अनुपात से अपेक्षित
बैंगनी, लंबा (P_L_) 284 216
बैंगनी, गोल (P_ll) 21 72
लाल, लंबा (ppL_) 21 72
लाल, गोल (ppll) 55 24

उनके प्रयोग ने P और L एलील तथा p और l एलील के बीच सहलग्नता (linkage) का खुलासा किया। P का L के साथ और p का l के साथ एक साथ होने की आवृत्ति, पुनर्संयोजन (recombinant) Pl और pL की तुलना में अधिक है। F2 क्रॉस में पुनर्संयोजन आवृत्ति की गणना बैकक्रॉस की तुलना में अधिक कठिन होती है,[3] लेकिन उपरोक्त तालिका में अवलोकित और अपेक्षित संततियों की संख्या के बीच तालमेल की कमी यह दर्शाती है कि यह 50% से कम है।

इस मामले में संतति ने एक गुणसूत्र पर सहलग्न दो प्रभावी एलील प्राप्त किए (जिसे कपलिंग या सिस व्यवस्था कहा जाता है)। हालाँकि, क्रॉसओवर के बाद, कुछ संततियों को एक पैतृक गुणसूत्र प्राप्त हो सकता है जिसमें एक लक्षण के लिए प्रभावी एलील (जैसे बैंगनी) दूसरे लक्षण के लिए अप्रभावी एलील (जैसे गोल) से जुड़ा हो, जबकि दूसरे पैतृक गुणसूत्र के लिए इसका विपरीत सत्य हो (जैसे लाल और लंबा)। इसे विकर्षण (repulsion) या ट्रांस व्यवस्था कहा जाता है। यहाँ फेनोटाइप अभी भी बैंगनी और लंबा ही होगा, लेकिन इस व्यक्ति का अप्रभावी जनक के साथ टेस्ट क्रॉस करने पर दो क्रॉसओवर फेनोटाइप की बहुत अधिक अनुपात वाली संतति उत्पन्न होगी। हालाँकि इस उदाहरण से ऐसी समस्या संभावित नहीं लग सकती है, लेकिन कुछ फसलों में रोग प्रतिरोधक क्षमता के लिए प्रजनन करते समय प्रतिकूल विकर्षण सहलग्नताएँ दिखाई देती हैं।

एक द्वि-विषमयुग्मजी (double heterozygote) में एलील की दो संभावित व्यवस्थाओं, सिस और ट्रांस, को गैमेटिक फेज कहा जाता है, और फेजिंग वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा यह निर्धारित किया जाता है कि किसी दिए गए व्यक्ति में दोनों में से कौन सी उपस्थित है।

जब दो जीन एक ही गुणसूत्र पर स्थित होते हैं, तो क्रॉसओवर द्वारा जीन के बीच पुनर्संयोजन उत्पन्न करने की संभावना उन दो जीन के बीच की दूरी से संबंधित होती है। इस प्रकार, पुनर्संयोजन आवृत्तियों का उपयोग सहलग्नता मानचित्र (linkage maps) या आनुवंशिक मानचित्र (genetic maps) विकसित करने के लिए किया गया है।

हालाँकि, पुनर्संयोजन आवृत्ति दो सहलग्न जीन के बीच की दूरी को कम करके आंकने की प्रवृत्ति रखती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जैसे-जैसे दो जीन एक-दूसरे से दूर स्थित होते हैं, उनके बीच डबल या सम संख्या में क्रॉसओवर की संभावना भी बढ़ जाती है। दो जीन के बीच डबल या सम संख्या में क्रॉसओवर होने के परिणामस्वरूप वे एक ही युग्मक (gamete) में सह-पृथक (cosegregated) हो जाते हैं, जिससे अपेक्षित पुनर्संयोजन संतति के बजाय पैतृक संतति प्राप्त होती है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कोसाम्बी और हाल्डेन रूपांतरण कई क्रॉसओवर के लिए सुधार करने का प्रयास करते हैं।[12]

एक जीन के भीतर आनुवंशिक स्थलों की सहलग्नता

1950 के दशक की शुरुआत में प्रचलित दृष्टिकोण यह था कि गुणसूत्र में जीन अलग-अलग इकाइयाँ हैं, जो आनुवंशिक पुनर्संयोजन द्वारा अविभाज्य हैं और एक धागे पर मोतियों की तरह व्यवस्थित हैं। 1955 से 1959 के दौरान, बेंजर ने बैक्टीरियोफेज T4 के rII उत्परिवर्ती (mutants) का उपयोग करके आनुवंशिक पुनर्संयोजन प्रयोग किए। उन्होंने पाया कि पुनर्संयोजन परीक्षणों के आधार पर, उत्परिवर्तन (mutation) के स्थलों को एक रैखिक क्रम में मानचित्रित किया जा सकता है।[13] इस परिणाम ने इस मुख्य विचार के लिए प्रमाण प्रदान किया कि जीन की एक रैखिक संरचना होती है जो DNA की एक लंबाई के बराबर होती है जिसमें कई स्थल होते हैं जो स्वतंत्र रूप से उत्परिवर्तित हो सकते हैं।

एडगर और अन्य[14] ने बैक्टीरियोफेज T4 के r उत्परिवर्ती के साथ मानचित्रण प्रयोग किए, जिससे पता चला कि rII उत्परिवर्ती के बीच पुनर्संयोजन आवृत्तियाँ सख्ती से योगात्मक (additive) नहीं हैं। दो rII उत्परिवर्ती (a x d) के क्रॉस से पुनर्संयोजन आवृत्ति आमतौर पर आसन्न आंतरिक उप-अंतरालों (a x b) + (b x c) + (c x d) के लिए पुनर्संयोजन आवृत्तियों के योग से कम होती है। यद्यपि सख्ती से योगात्मक नहीं है, एक व्यवस्थित संबंध देखा गया जो संभवतः आनुवंशिक पुनर्संयोजन के अंतर्निहित आणविक तंत्र को दर्शाता है।

पुनर्संयोजन आवृत्ति में भिन्नता

जबकि अर्धसूत्रीविभाजन (meiosis) के दौरान गुणसूत्रों का पुनर्संयोजन एक आवश्यक प्रक्रिया है, जीवों के बीच और प्रजातियों के भीतर क्रॉसओवर की आवृत्ति की एक विस्तृत श्रृंखला होती है। पुनर्संयोजन की लैंगिक रूप से द्विरूपी दरों को हेटरोकियास्मी (heterochiasmy) कहा जाता है, और इन्हें नर और मादा के बीच एक सामान्य दर की तुलना में अधिक बार देखा जाता है। स्तनधारियों में, मादाओं में अक्सर नर की तुलना में पुनर्संयोजन की दर अधिक होती है। यह सिद्धांत दिया गया है कि अद्वितीय चयन या अर्धसूत्री चालक (meiotic drivers) कार्य कर रहे हैं जो दरों में अंतर को प्रभावित करते हैं। दरों में अंतर अंडजनन (oogenesis) और शुक्राणुजनन (spermatogenesis) में अर्धसूत्रीविभाजन के व्यापक रूप से भिन्न वातावरण और स्थितियों को भी प्रतिबिंबित कर सकता है।[15]

पुनर्संयोजन आवृत्ति को प्रभावित करने वाले जीन

DNA के प्रसंस्करण में शामिल प्रोटीन को कूटबद्ध करने वाले जीन में उत्परिवर्तन अक्सर पुनर्संयोजन आवृत्ति को प्रभावित करते हैं। बैक्टीरियोफेज T4 में, ऐसे उत्परिवर्तन जो प्रतिकृति DNA पॉलीमरेज़ [जीन उत्पाद 43 (gp43)] की अभिव्यक्ति को कम करते हैं, पुनर्संयोजन को कई गुना बढ़ा देते हैं (सहलग्नता को कम करते हैं)।[16] पुनर्संयोजन में वृद्धि दोषपूर्ण DNA पॉलीमरेज़ द्वारा प्रतिकृति त्रुटियों के कारण हो सकती है जो स्वयं पुनर्संयोजन घटनाएँ हैं जैसे कि टेम्पलेट स्विच, यानी कॉपी चॉइस पुनर्संयोजन घटनाएँ। पुनर्संयोजन उन उत्परिवर्तनों द्वारा भी बढ़ जाता है जो DNA लिगेज़ (gp30) और dCMP हाइड्रॉक्सीमिथाइलेज़ (gp42) की अभिव्यक्ति को कम करते हैं, जो DNA संश्लेषण में नियोजित दो एंजाइम हैं।

न्यूक्लिएज कार्यों (gp46 और gp47)[17] और एक DNA-बाध्यकारी प्रोटीन (gp32) वाले प्रोटीन को कूटबद्ध करने वाले जीन में उत्परिवर्तन द्वारा पुनर्संयोजन कम हो जाता है (सहलग्नता बढ़ जाती है)। बैक्टीरियोफेज uvsX जीन में उत्परिवर्तन भी पुनर्संयोजन को काफी कम कर देता है। uvsX जीन Escherichia coli के अच्छी तरह से अध्ययन किए गए recA जीन के अनुरूप है जो पुनर्संयोजन में केंद्रीय भूमिका निभाता है।

अर्धसूत्रीविभाजन संकेतक

बहुत बड़ी वंशावली (pedigrees) या बहुत घने आनुवंशिक मार्कर डेटा के साथ, जैसे कि संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमण से, पुनर्संयोजन का सटीक पता लगाना संभव है। इस प्रकार के आनुवंशिक विश्लेषण के साथ, वंशावली में प्रत्येक अर्धसूत्रीविभाजन के लिए जीनोम की प्रत्येक स्थिति पर एक अर्धसूत्रीविभाजन संकेतक सौंपा जाता है। संकेतक यह दर्शाता है कि उस स्थिति पर प्रसारित युग्मक में पैतृक गुणसूत्र की कौन सी प्रति योगदान करती है। उदाहरण के लिए, यदि पैतृक गुणसूत्र की 'पहली' प्रति से एलील प्रसारित होता है, तो उस अर्धसूत्रीविभाजन को '0' सौंपा जा सकता है। यदि पैतृक गुणसूत्र की 'दूसरी' प्रति से एलील प्रसारित होता है, तो उस अर्धसूत्रीविभाजन को '1' सौंपा जाएगा। जनक में दो एलील दो दादा-दादी से, एक-एक करके आए थे। इन संकेतकों का उपयोग तब वंशानुगत-समान (IBD) अवस्थाओं या विरासत अवस्थाओं को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, जिनका उपयोग बदले में बीमारियों के लिए जिम्मेदार जीन की पहचान करने के लिए किया जाता है।

इन्हें भी देखें

30em

संदर्भ

  1. ↑ (October 2013). "Where genotype is not predictive of phenotype: towards an understanding of the molecular basis of reduced penetrance in human inherited disease". Human genetics. 132 (10) 1077–130. doi:10.1007/s00439-013-1331-2.
  2. ↑ Discovery and Types of Genetic Linkage. Scitable.
  3. ↑ 3.0 3.1 (July 1928). "The estimation of linkage from the offspring of selfed heterozygotes". Journal of Genetics. 20 (1) 79–92. doi:10.1007/BF02983317.
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  6. ↑ Cantor, Rita M.. (2013). "Emery and Rimoin's Principles and Practice of Medical Genetics". 1–9. Academic Press. ISBN 978-0-12-383834-6. doi:10.1016/b978-0-12-383834-6.00010-0.
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स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Genetic linkage” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Genetic_linkage यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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