by Robert H. Tamarin
Part
I.
Genetics and the Scientific method
제1장
서 론
1. 연구의 목적
2. 개괄
(1) 근대 유전학의 발전과정
1) 세포유전학의 초기발전
과정
-1665; 후크, 처음으로
세포를 보다.
-1700; 로이벤호익,
핵을 관찰
-1839; 슈반과 슐라이덴,
세포설을 제안하다.
-1840; 호프마이스터,
세포분열을 보다
-1850; 호프마이스터,
염색체를 처음 사용하다
-1859; 종의 기원
-1866; 멘델의 실험
발표
-1875; 헤르쯔비히,
정자와 난자의 수정을 규명
-1882; 플레밍, 체세포
분열(균등분할) 규명하다.
-1887; 바이스만,
감수분열을 규명하다
-1900; 재발견, Hugo
de Vries(네), Carl Correns(독),
Erich von Tschermak(오)
-1907; 베이츠슨,‘유전학’용어를
처음 사용
-1913; Alfred Sturtevant,
최초의 유전자지도 작성; 초파리
-1927; Stadler와
Muller (1927), 유전자의 돌연변이
-1943; Luria와 Delbruck,
박테리아 유전체제연구;
-1943; Fisher, Wright,
Haldane, 진화과정의 수학적 접근
3. 유전학의 연구 분야; Three
general areas
1) Classical genetics;
염색체 수준의 연구 (2장)
2) Molecular genetics;
유전자 수준의 발현/조절
=>유전자
재조합 기술의 이용, (12장)
3) Evolutionary genetics;
집단 유전학적 접근 (21장)
-유전학: transmission,
expression, evolution of genes, 기능 조절 분자,
발달, 표현형질 등을 다루는 학문.
-본장에서는 유전자의
전이(달)에 관한 법칙을 다룬다.
=>세대를
통함
-멘델의 유전 법칙; 1866년에 발표.
*이후 30년간 멘델의
연구 결과가 빛을 보지 못한 이유들;
1) 많은 과학자들은
연속적인 변이 (evolution)를 기대함
-변이에 작은
변이(색깔의 조그마한 변화)를 기대
=>Darwin 진화론에 사회 전체가 압도됨.
-멘델의 발표는
불연속적 유전현상 (진화) 강조함.
=>불연속 변이는 진화론자에게 무관심을 유발.
2) 물리적인 인자 (유전자)가
발견되지 않음.
3) 수학적 지식의 빈곤
4) 멘델 자신의 한계와 당시
과학의 한계.
2.1. 멘델의 실험
*Brno, 현재는 체코슬로바키아에
위치.
*교배 실험; 분리와
비교차 및 유전
*완두; Pisum sativum
-선택의 이유:
1) 재배 용이, 짧은
생활사
2) 꽃 색깔 및 종피
형태 등의 불연속적 특징
3) 간단한 해부적
특징; 다른 식물체와 수분이 불가 =>교배가 인위적으로 이루어질
수 있음.
*8 년간 실험; 꽃, 2.2
*7 가지 형질을 선택; 2.3
*Reciprocal cross (상호교배; 암수를 서로 바꾸어 교배하는 것);
P1
=>tall
+ dwarf;
(Male x Female or F x M)
- monohybrid;
한개의 특징만 교배
=>우성,
열성: 대립형질 또는 대립 유전자 (alleles); 2.4
- F; filial generations
2.2. 분리
2.2.1. 분리의 법칙
-멘델의 가정: 식물은 두가지의
형질 결정인자가 있을 것.
=>genes;
1909년 네델란드 식물학자 Wilhelm Johannsen이 처음 사용.
=>키의
경우 큰것과 작은것; 각각 우성/열성
-gamete; two kinds; form
a zygote
=>열성인
경우 키가 작음
=>접합자에서
하나의 우성인자가 제 1세대에서 가림.
=>제
2 세대에서는 열성인자의 중복이 있으면 표현.
-genes; discrete trait determinants
=>유전자의
운반(이전)에 관한 첫번째 설명임
-한쌍의 형질 중 배우체(gamete)가
하나의 형질을 받을 때
=>접합자에서
하나가 회복됨.
=>염색체는 쌍으로 존재하기 때문임; 2n
=>인자들의 위치가 존재함; loci/locus
=>배우자의 형질에 따라 자손의 우열이 결정; 2.4
-genotype; 인자형;
=>두가지로
존재; homo(동형)/heterozygote(이형)로 부터 기인
by William Bateson (1901)
-Phenotype; 표현형; 2.5
2.2.2. 분리의 법칙의 실험
-이형접합자(Tt)의
자가수분 교배로 확인가능; 2.6
-F2에서의 분리
1) 표현형; 3:1
2) 인자형; 1:2:1;
TT:2Tt:tt
3) F3의 예측이 가능함.
-F2의 자가수분 실험;
2.7
1) TT: all tall homozygous;
all TT
2) Tt; F2와 같은
1:2:1의 인자형과 3:1의 표현형
3) tt: all dwarf
homozygous; all tt
=>큰키의 식물체는 33.3%만이 항상 큰키를 생산하고, 66.7%는 크고 작은
식물을 생산.
=>멘델의
실험은 28%에서 bred true for all tall로 예측치와 근접하였음.
-또 다른 분리의 법칙의
검증 방법;
-검정교배 (test cross); 열성의 동형접합자로 교배 실험.
-역교배 (back cross); parental genotype과 교배.
=>F1의 결과로 교배 대상 생물의 인자형을 알 수 있음; 2.9
2.3. 우성만이 지배하지는
않는다.
-이형접합자의 교배시
우열은 항상 3:1.
-그러나 1:2:1인 경우도
나타남.
=>부분우성/불완전우성이라함.
-꽃잎의 색깔에서 관찰
가능; 2.10
-F1의 색깔이 중간인 이유는 색깔에 관여하는 유전자를 한개씩
가져 효소의 기능 반감.
*Tay-Sachs 병;
-동형의 열성인자를
가진 아이는 3세 이전에 신경세포의 쇠퇴로 고통 받으며 사망함;
hexoseaminidase-A의
결손이 원인 =>지방의 대사가 요구됨.
-이형접합자를 가진
부부는 자식중 25% 확률로 위험
-상담과 교육이 필요함; 자식을 가질것인가?
*다양한 유전병에서;
-원인은 결손된 효소때문임.
-손상된 유전자를 가진 동형접합체는 효소활성이 0.
-이형접합체는 1/2
-정상의 동형접합체 만이 정상의 기능.
*공동우성; codominance
-ABO형의 혈액형이 대표적인 예임.
2.4. 명명법
-야생형; wild-type
-돌연변이형; mutants
(2.12)
-초파리; 빨간눈은 야생형/백색눈은 돌연변이형.
-대문자는 우성돌연변이, 소문자는 열성돌연변이; 표2.1
-돌연변이 인자형에+를 첨가하므로 야생형을 나타냄.
=>
w+는 빨간눈의 야생형을 의미
-또는 +는 그대로 야생형임을
의미함.
2.5.
다형질 (복대립 유전형질)
(1) ABO식 혈액형
- 1900, Karl Landsteiner가
발견.
- 3 가지의 형질에
의하여 4가지의 표현형이 나타남. 표 2.2
- 형질 (A,
B); 적혈구
표면에항원의 생산에 관여함;
=>매우 특이한 경우;
- 표현형에 따라 대응하는 항체가 혈청에 존재.
- A형; A형 항원을 적혈구에, B 항체를 혈청에 가짐.
- B형; B "
A "
- 0형; no antigen, but 항 A, B 항체를 가짐.
- AB형; A, B항원 모두를 가짐, but no A, B-antibody.
=>2.13; A,B
유전자는 glycosyl transferase를 만듬.
- 말단 당인 mucopolysaccharide의 변형을 달리함.
- H-구조 형성 (O-형에서는 변형이 없음)
- multiple allelism과 공동우성의 대표적 사례.
(2) 또 다른 형태의 예;
-식물의 S-gene에 의한
자가수분 방지 기능
-수 백 종류의 S-allele이
존재함.
-이는 자가수정이 가능한
식물에서 그것을 방지함.
-화분관 (pollen tube)의
형성 방지 기능.
-자신의 꽃가루에 의한
수정 방지; 진화상 생존의 역할
-현재 S-allele은 RNases를
생산하는 것으로 밝혀짐.
=> pollen rejection
mechanism
(3) 초파리의 백색눈 (white eyes)에 대한 다양한 형질이 존재함.
(4) 사람의 다양한 헤모글로빈 유전형질
(5) 다형질은 하나의 법칙임; not exception
2.6. 독립 분리
(1) 멘델의 두 개의 다른
인자에 대한 연구.
-종자의 껍질과
색깔
-순계교배
(crossed true-breeding with homozygous)로
round(R)/yellow(Y), wrinkled(r)/green(y)를
얻음. (2.14)
=> F1은 모두 우성인 R/Y
-F1의 자가수분에
의한 F2에서는 4가능한 4가지의 조합
-R/Y, R/y, r/Y, w/y; 각각 315: 108: 101: 32
-3으로 나누어; 9.84: 3.38: 3.16: 1.00
=>대략 9: 3: 3: 1
-두개의 유전 형질이 독립적으로 활동할 때.
-2.15: dihybrid, Punnett square
2.6.1. 독립분리의 법칙
-Box
2.1, 2.2
-9 genotypes and 4
phenotypes, 2.16
-2.17; 두 가지 혈액형의
독립 분리, ABO/Rh systems
2.6.2. 다형질 검정교배
-2.18; 양성잡종의
검정교배
-2.19; 삼성잡종;
-P; 우성:열성의 교배; AABBCC:aabbcc
-F1; 8 가지의 배우체 형성
-F2; 27 가지의 인자형으로 64 개체 생성
-표 2.3; 다형잡종에
대한 법칙.
2.7. 유전자의 상호작용
(1) 흔히 여러가지의 유전자가
하나의 표현형에 영향을 줌.
(2) 일례가 닭의 볏 (crown); 2.20
-장미관 (rose)
X 단관 (single) = 장미관 3: 단관 1
-콩관 (pea) X 단관
=
콩관 3: 단관 1
-그러나
P; 장미관 X 콩관
||
F1; 호도관 (walnut)
F2; F1의 이형 배우자를 교배하여
호도관: 장비관: 콩관: 단관 = 9:3:3:1
=> 이러한 결과의 이유는 무엇인가?
-해답은
두가지의 형질쌍이 작용하였기 때문으로 추정함.
-두 유전자 (장미관,
콩관)의 우성인자 (R_P_);
=>호도관
-Rose
gene의 우성형질(R_)과 열성 콩관 유전자 (pp);
=> 장미관
-Pea
gene의 우성형질(P_)과 열성 장미관 유전자 (rr);
=> 콩관
-두 유전자가
모두 열성인 동형배우체 (rrpp);
=> 단관
-호도관은
장미관과 콩관의 대립 유전자의 연합효과
-따라서
9:3:3:1의 결과는 양성잡종의 교배로 나옴; 2.21
=> 호도관은
결국 유전자 대립에 의한 결과이다.
(3) 다른 예는 옥수수 종자의
색깔;
-백색 끼리의
교배에서 자주색이 나오는 것은 양성잡종의 결과임.
-자주색은 두
유전자 모두가 우성형질로 존재할 때.
-흰색은 하나
또는 두유전자가 열성인자만을 가질때.
=> 2.22; color production in corn
2.7.1. 상위성
(Epistasis)
(1) 옥수수 씨앗의 색깔;
-표현형의 형성에
비대립유전자와의 상호작용을 말함
-interaction of nonallelic genes in the formation of the phenotype
-aa; B 유전자의 형질에 관계 없이 백색 형성
-bb 인자형은 A형질의 종류와 무관하게 A를 가림; 백색
-상위성 유전자는
hypostatic gene (하위 유전자)의 발현을 가린다 (상쇄) 말함.
(2) 초파리의 날개 관련;
-열성의 wingless
(apterous)유전자;
날개의 형태를 결정하는 모든 유전자에 대한
상위성을
보임.
(3) 검은 쥐의 털 색깔;
-흑 X 백 ;
F1에서 모두 갈색 띠를 가진 쥐가 나옴 (agouti)
-F1의 inbreeding에서는
agouti: black: albino = 9: 4: 3
=> 2.23
-타 유전자형과
관계 없이 caca는 albino
-그러나 최소
하나의 C만 있어도 A 유전자가 발현됨.
-두개의 우성인자
(A_C_); 모두 agouti
-반면 A
유전자가 열성 동형인자의 경우(aaC_); all black
=>A 유전자의 특징; Agouti를 위한 A-allele은 흑색을 결정하는 a-allele에
대하여
우성임.
-Albino 유전자(ca)는
A 유전자에 대하 상위성.
=>A 유전자는 알비노 유전자(ca)에 대하여 hypostatic
(하위)
* 종합: 흰색기질 =====> 검은색 =====> 갈색소
(_ _ caca) (a a C _) (A _ C _)
2.7.2. 상위성의 기작
(1) 생리적 기작
(2) 색소 melanin; albinism은
멜라닌 합성 경로의 효소 결손.
=>2.24;
멜라닌 합성 경로
(3) 옥수수 알의 색깔;
-2.25;
F2에서 9 : 7의 비율이 되는 이유.
-두 가지의
경로가 있음.
(4) Snap dragon (금어초);
-gene called
nivea
=> 색소 생산을 결정하는 유전자
=> nn; 색소 생산 저해
=> NN, Nn; 색소 생산 유전자 발현 =>색소 생산 허용
-gene eosinea;
적색소 안토시아닌의 생산을 조절하는 유전자
-N_형질 + EE or Ee; red color
-N_형질 + ee; pink color
-양성잡종 교배시
빨강, 분홍, 흰색; 9: 3: 4; 2.26
-epistatic
interaction;
-nn 인자형은 eosinea
유전자 형질의 발현을 가림.
=> 즉 eosinea
유전자의 형질(EE, Ee, ee)에 관계없이 nivea유전자가 nn의
조합
일 때 백색.
=> nivea는 eosinea에 대하여 상위
유전자.
(5) 상위성의 기작은 다양함;
정확한 생리적기작은 잘 모름.
-그 외의 예; 2.4
2.8. 유전 생화학
2.8.1. 선천성 대사불량
-효소관련 유전자의
생화학
-대개 우성형질이
대사과정의 생화학적 촉매작용을 조절
-최초의 주장; 영국의 의사 Garrod, 1909
-by homozygosity of recessive alleles; 2.24
-백색증, 알캅토뉴리아 증상 등을 언급.
2.8.2. One-gene-one-enzyme
hypothesis
-죠지 비들 + 에드워드
타툼; 1941
-분홍색 빵 곰팡이; Neurospora crassa
-비타민 niacin합성 경로 관련 연구; 2.27, 표 2.5
-효소 하나의 불완전은
다양한 영향을줌; pleiotropy
-예; 겸상 적혈구증; 헤모글로빈 베타 사슬에 돌연변이
-두 가지의 주요 효과를 남김
(1) 겸상 적혈구가 간에서 파괴됨; 빈혈 유발
=>발육부진, 쇠약
(2) 혈류 장애 유발; 기관의 손상 유발
=>통증, 심장병, 신경통 등
-하나의 돌연변이가 표현형에 다양한 변화를 유발함.
-가설의 검증방법으로 확률과
통계처리가 요구됨.
-실험 결과의 예측을 가능케함.
-카이-스퀘어 검증; 실험
결과의 적절한 해석에 확신을 줌.
4.1 확률 (공산)
-간단한 수학
-과학적 방법;
예측, 실험, 자료수집 등으로 본래의 예상과 비교
4.1.1. 확률의 형태
-확률; P=a/n
(a; 가능한 경우의 수, n; 총수)
-PKU의 확률;
1/10,000 등...
-주사위; 한면이
나오는 경우; P=a/n=1/6
-카드, 화투
등
-sex; 1/2
-양성잡종에서의
우성 표현형의 확률; 9/16
-항상 1; P
+ Q = 1
4.1.2. 확률의 결합
(1) 합의 법칙; 제
1 법칙
-사건이 상호 배타적일
때 (하나의 사건이 미리 배제될 때)
-여러가지의 요소에
대한 접근; either/ or rule
(XX이거나
YY일 수 있는)
예) 주사위에서
4 또는 6이 나올 확률;
P=1/6 + 1/6 = 2/6 = 1/3
(2) 곱의 법칙; 제
2 법칙
-하나의 사건이 다른
사건의 발생과 독립적일 때; and rule
-주사위를 2회 던져서
4와 6이 나올 확률;
P=1/6 X 1/6=1/36
(3) 이항 정리; 제
3 법칙
-무질서한 사건이
일어날 때
-동전 두개를 던져서
머리와 꼬리가 각각나올 확률은?
-계산 방법은 여러가지가 있다.
4.2. 법칙의 활용
-3번 법칙이 가장 빠르나
1과 2의 법칙의 조합으로 가능함
1) 동전을 하난씩
던질 때; 각각은 독립된 사건이고, 순서는 무관
1/2 X 1/2 = 1/4 (HT or TH, rule 2)
또한 두 사건은 상호 배타적이므로,
1/4 + 1/4 = 1/2 (rule 1)
2) 1과 2 법칙을 조합하여
3법칙으로 쉽게 풀 수 있다.
-용어;
-사건X; p
-사건Y; q
-총 사건; n
-사건 X의 횟수; s
-사건 Y의 횟수; t
-공식; P=n!/s!t! x psqt
-s + t = n
-p + q = 1
3) 법칙 3에 의한
해법; p 68
예제) 6 형제중
여5 남1일 가능성; p 68
예제) 백색증의
이형배우자간 4아이 중; 백색증은 열성임
-모두 정상일 확률; (3/4)4 by rule 2
-정상 3, 넷째가 백색증1일 확률; (3/4)4(1/4)1=27/256
-순서를 무시한다면; not specify order
P=4!/3!1!(3/4)3(1/4)1=108/256
=>이 값은 순서가 정해진 값보다 정확히 4배.
4) 이항정리에 의한
해법; not specify order; (p + q)n
-파스칼의 삼각형을 참고
-p; 정상; 3/4
-q; 백색증; 1/4
-총수; n=4
P=4((3/4)3(1/4)1=108/256
-다항식에 의한 확장이 가능함; multinomial expansion
-P = n!/s!t!u!.... x psqtru
.....
예) 백색증의
부모가 5명의 아이를 가질 계획이라면 ??
-see text p 69 top right
4.3. 통
계
-확률을 통하여
가설을 지지/반대할 수 있음.
-이를 공고히할
수 있는 방법.
-확신의 한계를
지을 수 있음; confidence limit
-통계는 확률의
한 지류학문; 세가지가 유전학자에게 도움이됨
1) 실험의 설계에 큰 도움을 줌.
2) 자료를 종합하는데 도움이됨; 평균, 표준편차 등.
3) 가설의 검증에 필요함.
4.3.1. 가설의 검증
-멘델의 분리비는
정확한 3:1이아닌데, 어떻게 의미를 부여?
-표본의 분산의
값으로 결정이 가능하다.
-앞의 확률값을
이용하여;
-완두의 F2에서
4개의 새끼 중; tall 3 : dwarf 1일 가능성은?
-이항정리를
이용하여;
-P=4!/3!1!(3/4)3(1/4)1
= 108/256 = 0.42
-all tall 일 가능성; 81/256 = 0.32
-2 tall and 2 dwarf; 54/256 = 0.21
-all dwarf = 1/256 = 0.004
-표본수에 따른
정리; 표 4.1, 그림 4.2의 그래프
-표본수의 증가에 따라 그래프는 날씬해지고, 비율은 3:1에 근접함.
-95%범위내의 모든 비율은 옳다고 본다.
-바꾸어서 5%밖의 것은 수용 불가함.
-20회 중 1회의(5%)를 제 1 형 오류라함.(type I error)
-다양하고 복잡한
자료의 통계 처리를 위하여;
-t-분포, 이항분포, 카이 제곱 분포 등을 이용.
4.3.2. Chi-square
- formular;
X2=S(O-E)2/E
- O; 관찰수
- E; 예측된
수
- 카이 자승법은
확률이 아니므로 큰 의미는 없다.
-즉 값은 학률로 변환; 카이 자승표를 활용; 표 4.4
-자유도(잔여 선택권); degree of freedom;
=>n-1(예로 두 가지의 표현형을 다룬다면 2-1=1)
-결정적인 카이 자승 값; p=0.05(이상의 값을 인정함)
=>표 4.2의 결과는 수용; 표 4.3은 수용 불가.
-표본수는 최소 5개를 넘어야함.
4.3.3. 가설의 수용
-용어상; “가설을 수용한다”라 하지 않고,
“거부할 수 없다”라 한다.
-확률 0.05를 분기점으로하여 결정함
-유의성 (significance)이 있다함은 수용 불가를 의미함.
=>결정에 유의해야한다.
Summary
5.1. 성의 결정
5.1.1. 성 결정의 형태
-발달단계에 따른
유전적, 호르몬적 조절에 의해 결정
-성결정 유전자가 존재하기도함; 성염색체
-이형적 형태의 쌍염색체로 존재
-또는 배수성에 따라
결정됨; ploidy level; 벌, 개비, 나나니벌들 (hymenoptera)
-수컷은 반수체, 암컷은 배수체임; 형질기작에 의함.
=>하나 또는 여러개의 형질에 의함.
=>도마뱀붙이는 온도에 의해
=>바닷지렁이나 복족류(달팽이)등은 토양의 기질에
-본 장에서는 염색체에
의한 성 결정을 다룬다.
5.1.2. 성염색체
-4가지 형태가 있음.
-XY, ZW, XO,
compound chromosome에 의한 방법
-XX/XY형; 사람,
초파리
-ZW/ZZ; ZZ은
수컷, ZW는 암컷
-XO; 하나의
성염색체만을 가짐; 베짱이, 딱정벌레 (암컷은 XX, 수컷은 XO)
-복합염색체에
의한 경우는 여러개의 성염색체가 관여(빈대, 일군의 딱정벌레)
-성염색체 자체가 아니라 그것이
운반하는 유전자에 의함
-인자형에 의하여 생식소의 형태를
결정하고 호르몬이 조절함.
1차; 생식기
형성
2차; 성호르몬
3차; 성징으로
적혈구수, 피하지방층의 두께, 정신활동 등에 차이를 보임
5.1.2.1. XY 방식
-XX, XY; 5.1.
-감수분열시
동형(자성)/이형(웅성)의 배우체 형성; 5.2
-초파리에서는 Y가 20% 정도
큼; 5.3
-Y의 존재나 X의 부재시에는
어떠한가 ?
-polyploidy/aneuploids는
대부분 치사; by nondisjunction in 감수분열
-이들의 관찰로
확인이 가능할 수 있음.
-X염색체의 개수인가? /Y염색체의
존재 유무인가?
-실제 XO의
경우 초파리에서는 수컷으로, 사람에서는 암컷으로
발달.
5.1.2.2. 초파리에 유전적 균형
-Bridges의 실험; 3n(자) X 2n(웅)의
교배 비율을 얻음
-성염색체와 상염색체 사이의
비율로 결정. 표 5.1
-X:A = 1.0; 정상의 암컷,
1.0보다 크면;
F
0.5; 정상의
M
0.5 미만; M
0.67; intersex
0.33; 중성에
가까운 M
1.50; 중성에
가까운 F
-sex-switch유전자가 발견됨; 자성
결정의 요체임;
-sex-lethal (Sxl) on X-chromosome.
-on state by numerator
element; develop to female
-off state by denumerator
element; develop to male
=>이 유전자는
X염색체상의 다른 유전자와 상염색체내 유전자에 의하여 조절됨.
-4가지의 성조절관련 numerator
element가 발견됨
=>sisterless
-a, b, c and runt
-현재 연구가 진행중임; 다른 성발달관련
유전자가 확인.
5.1.2.3. 사람의 성결정
1) XO; F, Tuner 증후군
-Y염색체가 성을 결정하는듯
-XXY, XXXY, XXXXY; 남성,
Klinefelter증후군
-여러개의 X를 가진경우;
모두 여성
2) TDF(testis-determining factor)가
Y염색체에서 발견됨.
-남성의 발달을 개시하는
셩결정 스위치로 작용.
-발생 1개월
까지는 성기 발달이 불분명, 6주 이후에
생식선(gonad)이 난소와 정소로 발달.
3) 1950년대, Ernst Eichwald; 남성의
세포표면에서만 있는 단백질을 발견.
-암컷 쥐에 유전적으로 일란성
쌍생의 수컷쥐의 피부이식시 거부반응이 나타남.
그러나 반대의
경우는 거부반응 없음.
-Male cell의
항원으로 판단; (H-Y antigen),
=>histocompatibility Y antigen
=>H-Y antigen유전자는 Y 염색체의 centromere부근
-처음에는
성 결정인자로 오인한 바 있음. 그러나 최근의 sex-reversed 실험
결과는 다르게 나타남.
=>XX male, XY female에서의 결과가 나타남.
-XX 남성; X염색체중 하나에
Y염색체의 short arm의 일부가 부착됨
-XY 여성; Y 염색체에서
동일부위의 short arm이 결실됨.
=>이
부분이 정소 결정인자를 가질것으로 추정됨.
=>최초의
후보자는 ZFY gene(zinc finger Y); as TDF
=>그러나 ZFY가 없는 남성에서 TDF가 아닌 유사 유전자로 밝혀짐
=>only for the sperm development (not M)
4) 1991, Badge, Goodfellow in
England
-sex-determining region
Y(SRY); 쥐로 부터 Sry를 분리
-ZFY유전자에 인접
-이 유전자의 산물을
XX-F에 주사할 때 male로 전환; 5.4
=>해부-형태적으로는 수컷이나 생식력이 없음.
-사람과 쥐에서의 성 결정은
매우 유사;
=>실제로 유사한 유전자가 사람에서도 분리었음.
-그러나 사람의 Sry gene이
쥐의 성전환에는 효력이 없음.
5) ZFY, SRY 단백질은 모두 DNA
결합 단백질임
=SRY는 두 유전자에
결합;
ㄱ. p450 aromatase; 남성호르몬인
testosteron을 여성 호르몬인
estradiol로 바꿈.
=>Sry 단백질은 p450 aromatase의 생성 저해.
ㄴ. Mullerian 저해제; 정소
발달 유도, 난소발달 저해.
=>Sry 단백질이 유전자 활성을 촉진함.
-Sry는 남성을
유도하고 testosteron의 생성을 유지
**성의 발달에는 여러 유전자가
관여
-Possible two
pathways for sex determination; 5.5
=>Od;
난소결정
=>Od
유전자의 활성이전에 정소결정경로가 시작됨
-하나의 경로가 시작되면
다른 경로는 저해됨.
5.1.2.4. 다른 염색체에 의한 성결정
1) XO system; also called as an
XO-XX system
-곤충에서 주로 발견되며
XY기작과 유사
-M; X하나로 결정됨
-수컷은 X와 X없는 접합자 형성; 홀수의 염색체 소유
-F는 모두 X를 가진는 접합자 형성; 짝수의 동형 염색체쌍을 가짐
2) ZW system
-XY와 유사; M이 동형염색체쌍을
가짐
-새, 어류 및 나방류에서
관찰됨.
3) Compound chromosomal system;
complex
-Ascaria (지렁이)는
8개의 X와 하나의 Y염색체를 가짐.
=>26의
상염색체를 가짐
=>Male;
26A+8X+Y
=>Female;
26A+16X
=>감수분열과정에서
X염색체는 하나처럼 연결되어 행동.
5.1.2.5. Y 염색체
-매우 적은 수의 유전자를 가짐
1) 사람; X,Y의 양끝에 상동부위가
있음; 감수분열동안 접합
=>called pseudoautosomal
region
-Map; 6개의 기능성 유전자가
있음; 구체적인것은 HGP에서..5.6
-그 외에 불활성의 유전자가
있음; 진화과정에서 퇴화
BOX;
5.1
2) 초파리; 최소한 6개의 생식관련
유전자가 Y에 존재.
-2 on the short arm;
ks-1,2
-4 on the long arm;
kl-1,2,3,5
-also carry bobbed
(rRNA genes), Suppressor of Stellate
(for RNA splicing)
(Su[Ste])
-fertility factor중에
kl-5는 정자의 편모운동에 필요한 dynein motor단백질 관련임.
5.2. 조성 보정 (Dosage compensation)-p
91
1) XY system에서 하나의 X를 가진
M은 XX인 F와 어떻게 다른가?
-남성은 여성보다
반수의 유전자를 가지는데.....
-여기에 조성의 보정이
필요하다.
-여성의 XX중 하나가
불활성화됨.
=>따라서 남녀에서 단 하나의 기능성 X염색체 소유.
-Found condensed
region in the nucleus (not nucleolus)by
Barr and Bertram
in 1949
=> F cat은 하나를, M-cat은 none; called Barr body
-Mary Lyon; Barr
소체가 불활성화된 X염색체임을 제안.
=>여분의 X염색체가 심하게 꼬여 이질염색질화; 5.7
2) 바 소체의 존재 가설
-XXY-Male; one Barr body;
-XO-Female; no Barr body
-XXX; two Barr bodies
-XXXX; 3 Barr bodies
5.2.1. Lyon가설의 증명
-by cytogenetics and genetic
evidence;
-발생 20일을 전후로 X염색체는
불활성화함; in female
1) Glucose-6-phosphate dehydrogenase
(G-6-PD);
at X-염색체
-다양한 형태의 allelic
form이 하나의 아미노산 치환으로 나타남.
=>A, B; 모두
완전한 기능을함
=>전기영동으로 확인 가능함; 5.8, Box 5.2
=>이형접합자인 여성의 혈액에서는 A와 B형이 모두 관찰됨.
=>혈액은 다양한 세포의 단백질이 섞이기 때문.
=>single cell에서는 하나의 형태만(A 또는 B)이 관찰됨.
=> 한쌍의 X중 하나만이 기능함을 의미함;
어느것 인가는 세포 마다 다름;
=>따라서 단일세포에서는 A or B이다.
=>이는 특정세포 마다 하나의 X만이 활성을 나타냄.
2) 만일 G-6-PD의 두가지 형질이
모두 기능을 한다면;
-A와 B 모두 존재해야한다.
-왜냐하면 G-6-PD는
dimer (AA ro BB)이다.
-50%는 heterodimer (AB);
5.9
-그러나 동일세포서
두 가지 형질이 모두 나타나지 않음.
=>즉 AA이거나 BB만이 존재함.
=>이형접합이라도
X염색체중에 하나만이 기능함.
3) Color phenotypes in some mammals
-Calico pattern of cats;
X염색체의 불활성화 때문임; 5.10
=>일반적으로 암 고양이에서 나타남.
-F; yellow and black
alleles of the X-linked color locus
-발달하면서
흰색의 반점이 나타나는 것은 X염색체 하나가 불활성화하는 때문.
4) X 염색체의 불활성화 기작
-X-inactivation center(XIC)에서
시작됨; 유전자 XIST를 가짐
-XIST; X inactive-specific
transcripts
=>XIST gene은 정상인 여성의 불활성 염색체에서만
활성을 나타냄.
5) 또 다른 형태의 Lyonization
-다양한 종류의 유전자가
불활성화한 X-염색체에서 기능
=>steroid sulphatase
gene, red-cell antigen Xga, MIC2, ZFY-like gene (ZFX)
etc..
-XIST gene의 산물은
RNA이며 단백질로 해독은 않됨.
=>Barr-body가 RNA와 관계한다는 증거임.
5.2.2. 초파리의 조성보정---------
p93
-포유류와는 다름; NO Barr
body in flies
-Male의 X 하나는 hyperactive한
듯.
=>암컷의 두 개의 X염색체에 해당하는 활동을 보임.
-Male의 하나의 X를 보상하는
몇개의 유전자가 상염색체에 존재함.
=>이러한 형질을 보상하지 못하는 수컷은 치사됨.
-상염색체의 loci에 의하여
보상됨.(with hyperactivity)
-정확한 기작은 현재 연구중임.
5.3. 성연관; 반성유전(sex-linked;
X염색체의 유전자가 원인)
-성염색체에 있는 형질들은
성과 관련하여 후손에게 유전.
-M의 X는 딸에게는 전해지나
아들에게는 전해지지않음.
=>아들의 X염색체는 어머니에게서 받음.
-혈우병(hemophilia)의 경우
X-염색체에 있는 형질로 유전.
=>남자에게서만 표현됨.
-3가지 형태의 유전이 가능함.
=> X-염색체, Y-염색체, both-chromosomes
-일반적으로 성연관 유전은
X염색체상에 있는 형질만 표현.
-Y-linked; loci found only
on the Y chromosome
=> control
holandric traits (M에서만 발견되는 형질)
-Pseudoautosomal; X, Y에서
모두 발견되는 loci.
=> 사람의
경우 300개의 loci가 X에 있고, Y에는 소수 (6개 정도)뿐임.
5.3.1. 초파리에 X 연관
-Morgan, 1910, 초파리의
X-연관에 의한 유전형을 밝힘.
-그림
5.11;
-그림
5.12; 백안과 적안의 교배 실험; 5.13, redrawn
=>M의 백눈을 결정하는 인자(white-eye locus)는 X에 있음을 증명; hemizygous
=> single recessive allele이 표현형을 결정;
=> pseudodominance라함.
5.3.2. 비상호성, 비교환성 (nonreciprocity)
1) X-연관은 오랜동안 “십자
유전”이라 불림;
=>딸에게 주고
그 아들에게 표현; 그림 5.14처럼 비교환적
2) 닭의 성연관 유전; 5.15;
holandric;
=> Y염색체에 의한 웅성유전
-M; ZZ의 동형배우자에
의한 성결정 형태.
=> barred plumage is Z linked
=> 띠가 있는 깃은 우성으로 유전됨.
3) 초파리의 Y에는 위상염색체성
bobbed locus (bb)를 가짐;
=> 인
형성체
-상호교배; 그림 5.16,
5.17; pseudoautosomal inheritance
5.3.3. 한성유전(sex-limited), 성영향형질(sex-influenced,
종성유전);
**성 염색체의 유전자
또는 loci에 의하여 조절된다.
1) 한성유전; expressed only one sex (유전자는 양쪽의 성에 모두 있음)
=> 관련
유전자가 한쪽의 성 염색체에 있다 (X or Y)
-여성의 가슴과 난소형성
-남성의 수염과 정자
생성
-조류의 깃털 색깔;
수컷이 보다 밝고 화려한 경향.
-양의 뿔; Male only
-우유; Female
only
2) 종성유전; sex-influenced (성에 의해 영향을 받는다)
=>관련
유전자가 상 염색체에 있다
-남녀 양쪽성에서 가능하지만
한쪽의 성에 대개 나타남.
-pattern, premature,
baldness in human beings
=> 남성에게 우성 (대머리), 여성의 경우 열성의 형태이나 머리 결이 가늘어짐.
=> 남성호르몬인 testosteron의 완전한 발현이 요구.
5.4. 가계도 분석--p
92
-간단하기도 하지만 복잡
-불확실성, 애매모호함
-유전자의 침투도와 발현정도의
차이로 인하여 인간에게
적용하기가 쉽지않음.
5.4.1. Penetrance and expressivity
(침투율과 표현도)
-Penetrance; 인자형에 의해
실제 나타나는 표현형.
=>모든 인자형이
표현되지 않는데 유전학자에게는
어려 움이 있다.
=>예로써 비타민-D 저항성 구루병; 이는 성연관성 우성 유전임
(이는 비타민 D 결핍성과는 구별됨).
=>매우 높은 농도의 비타민 D에 반응함.
=>이는 부모에게 나타나지 않던 표현형이 자식에게 나타나 우열의 법칙에
어긋나 보인다. 그러나 부모에게서는 우성 유전자가
있더라도 표현되지 않을 수도 있다. 따라서 가계도 분석으로도
확인이 불가능하다. 그러나 유전 인자를 가진
부모에서 혈중
인의 농도가 낮아지면 다면발현의 형태로 표현된다.
(즉, 저농도의 인은 항상 인자형이 표현되도록 한다=완전완 표현을
유발; penetrant)
-대부분의 인자형은 표현되지만 (penetrance),
발달과 관련된 형질은 항상
표현되지 않는다.
-구루병의 경우 유전성인지
결핍성인지 구별이 불가능함.
-발달과 관련된 인자의
표현은 개체에 따라 다양하게 표현됨; strong or weak
5.4.2. 가계도(Family Tree=Pedigree)
5.4.3. 우성 유전
<특징>
-세대를 거르지 않음, 양쪽의
성에서 출현, 체세포 연관성.
<예>
-다지증; extra
fingers/toes
=>침투율과
표현도에 다양성이 있다.
5.4.4. 열성 유전
-근친혼, 근친상간
5.4.5. 성연관 유전
-Morgan; 초파리
-Sturtevant; 염색체설의 정립
-Loci; a location of genes on the chromosomes
-linear fashion;
-염색체의 지도화를 위한 분석기술을 여기서 다룸.
-유전자간의 유연관계; on the same
chromosome
-염색체상의 유전자들에 대한 물리적인
관계 설정.
-유전자간 거리의 결정으로 재조합의
빈도 결정.
=>만일 loci가 동일한 염색체 위에
영구적으로 잠겨있는 상태라면 형질의 조합은
항상 함께 분리될
것이다, 그러나 감수분열에서 loci사이의 교차로 그들
사이의 거리를
알수 있다
=>교차율은 동일
염색체내 loci간의 거리를 알 수 있게함.
=>이를 이용하여 염색체의 지도작성이 가능하며 개체의 genome을 도표화
-동일한 염색체상의 loci들은 서로 연관되었다고함.
-linkage group; 반수체 세트와 성염색체
=>초파리(2n=8);
n=3 상염색체 + X + Y
=>사람; n=22
+ X + Y
6.1. Diploid mapping
6.1.1. Two-point cross; two loci involved
-bn; 열성의 band gene; 흉부에 검은 가로줄을
만듬.
-det; 열성detached gene; 날개의 가로맥이 없거나
분리됨; 6.1
-6.2; 검정교배의
결과 해석
-교차가 없이
독립 분리된다면 결과는 1:1:1:1
-그러나 연관관계를
보기위하여 1000개체의
F1에서는
2: 483: 512: 3 = 1: 241: 256: 1.5
<분석>
1)처음과 끝, 중간의 두개는 같은 값으로 취급가능.
=>각각은 간단하게 비율화하기 어렵다.
2)매우 높은 빈도로 나온 두개는 각각 본래 부모와
같은 표현형임.
=>부모형으로 원형임 (nonrecombinants)
3)검정교배에서의 낮은 빈도의 개체들은 두가지
본래 부모 표현형의 조합형.
=>부모형이 아닌것으로 재조합형(recombinants)
-결과의 해석; banded and detached는 같은
염색체상(연 관군)에 인접해 있어
감수분열시에 함께 행동한
것으로 추정된다.
6.3; 검정교배에서의
99.5%는 두 loci의 연관에 의하며, 남은 0.5%(재조합)는
감수분열시
키아스마로 부터 상 동염색체의 교차를 통하여 생겨남.(6.4)
(동원체의
위치는 무시한 결과임)
=>매우
낮은 빈도의 재조합은 두 loci가 동일 염색체상에 근접해 있음을 말함.
-재조합의 빈도는 염색체에서 loci간의 거리를 평가하는데
적용이 가능함.
-1% 재조합; 1 map unit라함.(= 1 centimorgan)
-map unit은 정확한 물리적인 거리의 단위는
아니며, 상대적인 값이다.
따라서 유전자의 순서와 상대적인
분리도를 알 수 있다.
-DNA의 염기서열 결정에 의한 확인 결과;
map unit은 매우 불규칙함; 종, 성 및
염색체의 부위에 따라 다양
=>예로 1 centimorgan은
10만 - 1,000만 bp 범위.
=>효모에서는 단지 6천
bp에 해당함.
-trans/cis=repulsion/coupling;
6.5
-trans;
두개의 돌연변이 유전자가 두 염색체에
교차하여(야생형을 볼 때) 존재함
-cis;
하나의 염색체 위에 두개의 돌연변이 형질을 가지고, 다른 염색체가
대하는
두개의 야생형 유전자(형질)를 가지는 경우; 6.5
-two-point cross; 두 개의 loci를 포함하는 경우.
=>염색체의 구성을 밝히는 매우 유용한
도구임.
6.1.2. Three-point cross; 삼점교차
-다중교차에 의한 loci간의 거리 결정
=> 이점교차에서는 알아낼 수 없는 다중교차의
효과를 알 수 있다.
=>두개의 loci간의 이중교차는 교차가
일어나지 않은 것 같은 결과를 초래함.
=>loci간의 거리를 낮게
평가하게되어 제3의 loci가 필요함.
-3 loci의 분석; 각각은 2개의 형질이 분리됨 초파리의
날개 형태, 몸체의 색, 눈의
색깔 등을 탐구하여보자.
-black body; b
-purple eyes; pr
-curved wings; c
=>모두 열성형질임.
=>검정교배에 의한
복대립형질의 분석; 6.6
-열성형질의 표현법;
1. bb prpr cc
2. b/b pr/pr c/c or
b
pr c
3. b pr c/b pr c or
b
pr c
=>밑줄은 상동염색체에서 형질의
분리에 사용됨.
따라서
이들은 다음과 같이 사용된다.
(1)은 loci의
연관배열을 모를 때
(2)는 다른
염색체상에 3개의 loci를 나타낼 때
(3)은 3개의
loci가 같은 염색체상에 있을 때
-그림 6.6의 경우에서 독립분리가 이루어진다면, 같은
비율 로 8가지 형태의 배우자가
생김.(비연관)
=>또한, 8가지 표현형을 가진 자식이
같은 비율로 나옴.
-그러나 동일 염색체상에 완전히 연관(complete linkage)
관계에 있고, 매우
인접하여 있다면
=>교차가 불가능하므로 단지 두 가지의
배우체가 같은 비율로 생산되고,
부모와 동일한 표현형을 가지는 새끼를
생산한다; 6.6
=>두 가지의 배우체는
다음과 같다.
b
pr c from one parent and
b+
pr+ c+ from the other
-교차는 loci간의 거리에 따라 다양한 비율로 나오고
8가지 의 표현형을 만듬; 표 6.1;
-한번의 감수분열시 재조합은 대응하는
형질을 생산.
=>이때 대응형질로 나타나는
개체수는 거의 같음
=>즉 야생형(5,701)과
black, purple, curved(5,617)는 부모형이다.
=>purple, curved(388)는
black(367)과 묶을 수 있다.
=>이들은 b와 pr간의 교차로 생겨난 것이다.
(이는 세 개의 loci가 연관되어 있고, b, pr, c 순서일 때=> 6.7
=>다음 것은 pr, c간의 교차인데..
=>마지막은 두 번의 교차로 인한; b와 pr (60), pr과
c
(72)
=>6.8
6.1.2.1. Map distances
-표 6.1에서,
- b와 pr
사이의 재조합률; 5.9% (887/15,000)
- pr과 c
사이; 19.5%
- b와 c 사이; 23.7%
=> 6.9; map,
-계산 방법에 따른 차이; 두 가지
1) 두 거리의 합산; b-pr + pr-c=5.9+19.5=25.4
map units
2) 재조합체의 직접 세기; only 23.7 map
units
=>무엇이 이런 차이를
만드는가?
-표
6.1의 마지막줄에서 이중교차(60과 72)는 제외함.
=>이중교차는 한쪽 끝을 되돌려 보냄으로 인식불가.
=> 6.8
-만일 b-c 사이 3,550의 재조합체에 이중의 재조합인 264(132 x 2)을 합치면
3,814로 25.4 map units가 된다.
-loci간의 거리가 멀어질수록 더 많은 이중교차가
일어날 수 있다.
=>이중교차는 재조합을 상쇄시키는 경향이 있다.
따라서 실제 거리보다 가깝게
보여진다.
-가장 가까이에 위치한 loci간의 거리를 가장 정확이
계산할 수 있다. 바꾸어 말하면
합하여 얻은 적은 값이 직접계산으로
얻은것 보다 정확.
-두 가지의 map distance를 얻을 수 있다.
=> 측정된 값과 실제 (measured and actual)
1) 측정값; two-point cross로 부터 얻은
값
2) 실제; 많은 loci간의 거리를 환산하여
합; 보다정밀
=>그림 6.10; 둘의 차이를 비교한것;
=> MAPPING FUNCTION
-이는 실제와
이론에서 의미있는 그래프임.
-실제 측정값을
보다 정확이 변환할 수 있음.
-이론상으로 measured map distance는 50 map unit을 초과할 수
없다.
=>여러번의 교차는 두 loci간
최대 50 map unit로 상쇄시킴.
=>이 값은
독립분리의 값인 50%의 부모형과 50%의 재조합형을 생산하게 된다.
=>최대 50%란 두 loci 사이에
한번의 교차가 모든 감수분열에서 일어날 경우를
가정한다.
(실제 그런일은
일어나지 않는다. 왜냐하면 교차는 무작위적이기 때문에 교차가
없을 수도
있으며 이중교차가 일어날 수도 있기 때문이다.)
=>즉, 50%의 재조합이란 각각의
교차는 4개의 염색분체중 두 개만이 참여하여
배우체가
두 개의 비조합형 염색분체를 운반하므로 부모형(50%)이 될 경우이다.
6.1.2.2. 유전자 배열 (Gene order)
-표6.1에서 4쌍의 reciprocal phenotypic classes에서
1)가장 높은 빈도인 부모형(nonrecombinant
group)
2)가장 낮은 값인 이중재조합형(double
recombinant)
-이를 비교하여 중앙에 있을 유전자의 배열을 확인.
-b+ pr+ c+(비조합형)과 b+
pr c+(이중조합형)으로 다른 단일 조합형과 다른
위치에 있음을 확인가능.
=>따라서 유전자 배열에서
pr+ (pr)은 중앙에 위치함.
=> called inside marker
-모든 형질들은 cis configuration임.
6.1.2.3. Coefficient of Coincidence(일치계수)
-교차는 각각 독립적으로 발생하는가?
=>즉, 이중재조합형의 관찰치가 기대치와
일치 하는가?
-앞의 예로부터 132/5,000의 이중교차는 0.88%
-기대치는 측정된 두 지역에서 교차의 독립된 발생에
비롯.
=>즉, b-pr 구간의 교차율은
5.9%이며 확률은 0.059
=>pr-c 구간에서 교차율은
19.5%로 확률은 0.195
=>이중교차이므로
두 확률값의 곱으로 나타내어 0.059 x 0.195 = 0.0115 또는
1.15% 이다.
=>1.15% of 15,000 = 172.5; should be 중복재조합.
-중복재조합의 관찰치는 기대치보다 낮은 132로 양성교란
(간섭, positive
interference)으로 첫번째의 교차가
두번째 발생한 교차의 기회를 감소시킴.
=>이를 Coefficient of Coincidence(CC,
일치계수)라 한다.
=>공식은 이중교차의 관찰치 / 이중교차의
기대치
-사례에서 CC는 132/172.5=0.77;
=>기대치의 77%만이 이중교차로 발생함.
=>때로 감소한 이중교차는;
간섭도(degree
of interference)로 정의 된다.
=>interference
= 1 - CC
-예로 부터 간섭은 23%이다
-음성 간섭(negative I..); 이중교차시 기대치보다 많은
관찰치.
=>한번의 교차가 인근의 교차 학률을
높임.
=>간섭은 염색체의 한쪽 부위에서
교차가 발생하면 인접한 부위에서의 다시 교차가
일어나
교차의 발생을 발생을 감소시키는 현상이다
6.1.2.4. Another Example
-Aonther
three point cross
-For unknown gene order, cis-trans configuration
-초파리의 3번 염색체에;
-h (hairy); extra bristles
on the body production
-th (thread); thread-shaped
arista(antenna tip)
-ry (rosy); eyes to be reddish
brown
=>모두 열성형질임.
-표 6.2; 삼성잡종의 검정교배, 1000개체를 얻음.
-이로부터 부모의 인자형, 유전자배열, 거리, 일치계수
결정하고자 한다.
1) 모두 연관되어 있는가?
2) 형질의 배열은?
3) 부모형(비조합형)은 항상 가장 큰값을 가짐;
표 6.2
=> thread, rosy, hairy가
비조합형;
4) F1 부모의 배우체 인자형; h ry th+ / h+ ry+
th
5) 부모의 인자형은 어떤가?
6) 어떤 유전자가 중앙에 위치하는가?
=> 되돌아간 th가
중앙임.
=> 또한 h, ry는
cis-, th는 trans-configuration.
-From the eight offspring; 표
6.3, 그림 6.11
=> C.C=10 / 20
= 0.50
-초파리; 가장 신중히 연구된 생물재료
-파리류; 거대 polytene 침샘 염색체를 가짐
=>이는 endomitosis에 의하여 생김(염색체는
증가하나 세포분열이 없음)
=>상동염색체의 연결과 1천 회에
가까운 복제; 6.12
=>one band = one gene (?); not
clear yet.
-초파리의 염색체 지도; 6.13
-두 개 이상의 loci가 연관되어 있다면 그 새끼들은
간단한 멘델의 법칙을 따르지
않음을 알아야한다.
-Map-distance란 교배에서 재조합된 새끼들의 비율이다.
-3점 교차에서 Map-distance의 결정;
1) 부모형과 중복조합형을 결정
2) 중앙에 위치할 loci를 결정
3) 표의 재작성
6.1.3. 교차의 세포학적 규명
-physical cross over = genetic cross over = cytological
cross over
-즉 재조합은 상동염색체의 물리적인 부분의 교환임을
의미한다.
-최초의 실증;
-Creighton and McClintok in maize in
1931
-Also by Stern with fruit fly in 1931
-Creighton and McClintok의 experiment.
-옥수수; n=10
-옥수수의 9번 염색체를 연구
-한 품종에서 비정상적인 말단을 가진 염색체를
발견
=>한쪽 끝은 손잡이(knob)를,
다른한쪽은 다른 염색체로부터 얻은 added piece
of
chromatin; 6.14
=> knob는 우성의
colored (C)형질과 열성의 waxy texture (wx)를 가짐.
-C;
손잡이에 인접
-wx;
첨가된 염색사와 인접
-Cross exam.;
=> 이형염색체를 가진 식물 x 정상의 동형
식물(c Wx / c wx)인자형
-이형염색체는 감수분열시 교차로
4가지의 배우체 형성
=>그림 6.14, tested
28 offspring; p 115
=>예측과 일치하는 결과를
얻음.
6.2. Haploid mapping (Tetrad analysis)
-배수체 생물의 유전분석; random strand analysis
-곰팡이 중 class Ascomycetes(자낭균류);자낭(ascus)속에
감수분열의 산 물인
4개의 반수체를 보유함.
=>이는 모든 사분염색체의 특성 연구에
유효.
=>다양한 기술이 사용됨.
-두 가지의 곰팡이를 연구해 보고자한다.
1) 효모(yeast); 선형 (filamentous)으로
자람
2) 분홍색 빵 곰팡이(pink bread
mold); 콜로니로 자람.
=>모두 자낭속에
감수분열의 산물 전부 소유함.
6.2.1. 곰팡이의 표현형
-미생물의 표현형; 대략 세 부류로 나눔.
1) 콜로니 형태
2) 약품에 대한 저항성
3) 영양 요구성
-미생물의 배양; 페트리접시, 시험관 등; 6.15
-두 세균의 생장형태(colony morphology)에 미치는 다양한
돌연변이가 있다.
1) 효모의 경우 ade유전자는 코로니를
빨간색으로 바꿈.
2) 분홍곰팡이의 돌연변이;
=>fluffy(fl),
tuft(tu), dirty(dir), colonial(col4)
=>야생형은
sulfa drug sulfonamide에 민감
=>그러나
돌연변이(sfo)는 생장에 sulfonamide를 요구
-효모 또한 항곰팡이 제재에 민감 표현형에서
영양요구성은 유전분석과 생화학대사
경로의 연구에 유용하게
활용됨.
-야생형 분홍곰팡이는 최소배지(minimal medium, 당,
질소원, 유기산, 염 및 비타민
biotin 함유)에서 생장가능.
-최소배지에서 자라지 못하는 다양한 돌연변이체가 활용됨.
- 아미노산 arginine 요구성; 6.16
=>야생형은 arginine합성 경로에
기능성 효소를 가짐.
=>효소의 부재로 중간산물을
생성하지 못함.
=>그림 6.17, different loci;
arg1, arg2, so on..
돌연변이는 자외선, 방사선, 화학적 요법으로 유도
가능함.
=>이는 유전적 분석과 염색체 지도
작성에 유효.
6.2.2. Unordered spores (Yeast)
-효모의 생활사; 6.18
-배수체와 반수체가 공존함
1)반수체; 영양의 결핍(starvation)시에
형성됨.
2)배수체; 영양상태의 호전으로 두
종류의 성이 생겨남
=>a와 알파 mating types;
둘의 융합으로 배수화.
=>짝짖기 형태는 하나의
유전자로 결정됨; 두가지의 형질 유전체계가 융합할 수
있는 상대형을 결정함.
=>see
ch 15
-a, b loci에 대한 지도화 작업
1) ab가 a+b+와 융합 = 2n
2) 이것이 감수분열로 포자를 형성하고
감수분열
3) 반수체 포자를 분리해냄;
4) 여기서 두 loci에 의해 조절되는 표현형을
관찰함.
-여기서 3가지 형태만이 가능함; 표 6.4
제1형; 두 종류의 포자를 가짐(반수체 부모형과
동일)
=>called parental ditype
(PD)
제2형; 두 종류의 포자 (재조합형)
=>nonparental ditype (NPD)
제3형; 4가지 형태의 포자
=>tetratype (TT)
-3가지 형태는 두 개의 loci가 연관과 무관하게 형성됨.
=>그림 6.19; linked or not linked
1) 연관일 때;
-PD는 교차없이
생성
-NPD는 4분 염색체
모두 참여한 이중교차로 생김.
=>PD형이 보다 많이 나타남을 예상할
수 있다.
2) 비연관일 때;
-PD, NPD는 완전한
독립분리을 통해 생성됨.
=>동일한 빈도로 나타남.
-즉, PD와 NPD형의 빈도
비교로 연관/비연관을 결정.
=>표
6.4에서 PD의 우세는 연관을 말함.
=>그러면
loci간의 거리는 어떤가?
-다시 그림 6.19에서 NPD의 모두는 재조합형이며 TT형에
서는 1/2만이 재조합형임.
따라서 다음의 공식으로 map unit을 결정;
=>Text p 120 참고 (TT;
1/2만이 재조합, NPD; 모두 재조합형)
6.2.3. Ordered spores (Neurospora)
-효모와는 달리 질서있는 포자의 배열을함.
-생활사; 6.20
-생활사중 배수체의 시기가 없음.
-배수체 핵의 형성 후 즉시 감수분열.
1) two mating types; A and a
2) 수정은 미숙한 fruiting body내에서
포자나 filament가 짝짖기 대상과 접촉으로
이루어짐.
3) 접합자핵은 mitosis의 과정 없이
바로 감수분열.
4) 두 개의 핵은 2차 감수분열.
5) 포자낭이 좁아 포자는 길게 배열됨.
6) 포자는 centromere에 따라 질서있게
배열; 6.21
-즉, Aa의 구성은
AAaa or aaAA를 형성.
7) 포자의 성숙전에 각각의 핵은
유사분열로 4쌍의 포자
-8포자 형성
-쌍은 항상 동일함;
6.21
6.2.3.1. First and Second Division Segregation
-뉴로스포라; 포자의 4 : 4 분리를 기억하라.
-염색체에 loci간에 두 가지 형태가 발견됨.
-centromere와 locus사이 교차의
유무로 결정됨; 6.22.
1) First-division segregation(FDS);
교차가 없을 경우
2) Second-division segregation
(SDS);
=> 2 :
4 : 2 or 2 : 2 : 2 : 2
=> 4 recombinant와
4 nonrecombinant chromatids (포자)
=>SDS의 절반은 재조합형.
-map distance= (1/2)SDS asci의
갯수/asci 전체 갯수 x 100
=>표 6.5에 계산의 예가 주어짐.
-Two loci에 의한 예를 들어보자; a and b loci
-dihybrid;
1) ab x a+b+ 균사의
융합으로 형성
2) 감수분열 개시.
3) 1000개의 포자가
분석됨; 포자의 배열을 유지함
4) 6 가지의 형태로
두개의 loci는 36 가지의 배열.
=>(6
X 6)
5) 관찰자에 따라 무작위
배열을 주장함
=>8가지의 다른 형태만을 생성.;
=>asci patterns; 표 6.6
6) 36가지의 형태가
7가지로 줄어듬; 표 6.7
-포자배열은
효모에서와 같이 3가지로 분류됨.
=>PD, NPD, TT
6.2.3.2. Gene Order
-loci의 연관시에 거리 산정;
-표 6.7의 PD와 NPD를 관찰하므로 가능함.
-a locus; classes 4, 5, 6, 7 in
SDS
-b locus; classes 3, 5, 6, 7 in
SDS
=> map units; see text p 121
=>그러나 이는 정확한 답을 주지
못한다; 6.24
=>두 가지의
가능성이 내포됨
=>어떻게
결정할 것인가?
=>가장 간단한 해법은 a-b간의 거리를 계산
(by unordered spore information)
=>map distance= see text p 123
-종합;
1) 연관관계의 결정;for both ordered
and unordered spores
=> PD나누기 NPD (PD/NPD)로 계산
=> PD가 NPD보다 많으면 연관임.
2) For unordered spore(yeast)
=>두 loci간의 거리=TT의 1/2 + NPD갯수/총 포자수 x 100
3) For ordered spore(Neurospora)
=>loci와 centromere간의 거리=SDS의 0.5%
=>두 loci간 mapping distance는 2)와 유사.
6.3. 체세포 (Mitotic) 교차
-매우 희귀하고 synaptonemal complex형성이 없음.
-1936년 발견; Curt Stern; 6.25, 6.26
-초파리에서 spot형성관계로 설명함.
-교차는 매우 불규칙하게 일어남은 공통적임.
6.4. 사람의 염색체 지도
-작은 가족수 및 상염색체간의 복합관계로 어려움.
-X염색체에만 400 loci, 전체 게놈에는 약 50,000 loci로
추정.
6.4.1. X-연관
-Pedegree anaylsis; Grandfather method; 6.27
-이론상으로는 재조합 손자를 전체 손자수로 나누어 map
distance를 얻을 수 있다.
6.4.2. 상염색체 연관
-22개의
연관군을 가지므로 간단치가 않다.
-연관관계를 알더라도 어떤 염색체인가를 판단해야한다;
6.28
-예; nail-patella syndrome(NPS)은 knee cap발달의 부전과
연관
-우성 유전
-A형 혈액형과 NPS1
x B형과 정상(nps1)
=>
3대에서 8명 중 1명만 재조합형
=>
map distance는 10%
-Map distance는 여성에서 좀더 크다(more
crossing over)
=>
Box 6.3
-최초의 loci 확인; Duffy blood group on Chr 1.
-by uncoiled chromosome
-방법; 1) chromosome banding
2) somatic-cell hybridization
6.4.2.1. Chromosome banding
-1970년대 개발; 조직화학적 염색기법
-Repeatable bands patterns on the chr.
-by Giemsa staining; called G-band;
see ch 14
-핵형을 동정하게됨.(그림
5.1)
6.4.2.2. Somatic-cell hybridization
1) 기내 배양에서 사람과 쥐의 체세포 융합.
-by polyethylene glycol or 불활성화한
Sendi virus
=>form
cytoplasmic bridges to fuse cells.
2) 융합 초기에는 두 핵이 공존; heterokaryon
3) 세대가 지나면서 사람의 염색체를 소실함.
4) 안정기에 들어서면 1-2 개의 사람염색체만 남음.
(쥐의 것은 안정됨)
5) Banding기술로 사람의 염색체를 확인.
6) 사람의 특이한 표현형을 관찰; 효소 생성 등
=>융합 세포계 확인
7) 연관군의 결정
- HPRT and TK를 이용한 융합세포의 선별
-현재까지 얻어진 세포계(clones)
; 표 6.8
-사람의 염색체 지도; 표
6.9
-사람의 G-band; 6.29.
-see more in ch 12
제 7 장 Linkage and Mapping in Prokaryotes and Bacterial Viruses
-박테리아와 바이러스의 생활사 특이성.
-특별한 지도화 작업.
-지난 수 십년간 중요한 유전학 연구재료.
-분자유전학의 태동에 지대한 기여.
-고세균; 남조류(cyanobacteria=blue-green algae)
-진균의 형태에 의한 분류;
-cocus(구균); 원형
-bacillus(간균); 막대형
-spirillum(나선균); 코일형
-박테리아; 분열로 증식
-바이러스; 숙주내에서 조립됨.
7.1. Bacteria and Bacterial Viruses in Genetic Research
-유전학 재료로 유용한 이유
1) 짧은 세대
-30분에 300회 복제하는 바이러스도 존재.
-대장균; 20분; 1885년 Theodor Escherich발견.
-옥수수; 1년
-사람; 15-20년
-초파리; 14일
2) 소량의 핵산 보유; 간단
-단일가닥 나출형의 반수체 핵산 보유
-부속 DNA인 plasmid를 가짐
3) Bacteriophage(phages; eating); a virus
-bacterial viruses; 핵산+protein coat; 7.1
-핵산에 따른 형태; dsDNA, ssDNA, dsRNA, ssRNA
-capsids; capsomeres(단백질 단위체)
-T2, T4; 대형으로 130여개의 유전자 보유.
-R17 (smallest)
4) 다루기가 쉽다.
안전하다.
7.2. Techniques of cultivation
-영양; 탄소원, 질소원, 황, 인산, 각종 금속이온, 물
-타가영양
-자가영양; 모든 박테리아는 광합성이나 화학적 산화를 통하여
에너지를 얻음.
-합성배지(synthetic media); 액체, 고체
-시험관이나 페트리접시 등
-colony, confluent growth; 7.2
-최소배지; 표 7.1
-auxotrophs; 돌연변이로 인한 특별한 영양 요구성 균주.
-최소배지에서 생장 불가; 조건적 치사 동연변이.
예; a.a. histidine요구성
=>이들은 보충배지(enriched or complete 배지 요구.
-보충배지; 혈액, 소고기, 효모 추출액, peptone, 소화분
해물 등을 첨가함.
-선별배지(selective media); 한 두가지의 a.a.나 비타민 첨가 로
균주를 선별하는데 사용함.
-그 외 다양한 목적의 배지가 조성될 수 있다.
-Bacterial lawn
-lysis
-plaques; 7.3.
7.3. Baterial phenotypes
-3가지로 분류함
1) 콜로니 형태
2) 영양요구성
3) 저항성
7.3.1. Colony morphology
-form, color, size; from single cell
=>colony(clone); 7.4
7.3.2. Nutritional rquirements
-생합성 경로와 관련한 돌연변이가 원인.
=>auxotroph
=>예; cysteine요구성; 7.5
-replica-plating 기법; by Joshua Lederberg
=>rapid screening tech(신속한 변이 균주의 선별 기술).
=>7.6
-돌연변이 인자형의 용어 정리;
1) 영양 요구성
-Met-; Met요구성 auxotroph
2) 에너지원의 경우
-Gal+; Gal을 사용할 수 있는 균주.
-Gal-; Gal을 사용할 수 없는 균주.
7.3.3. Resistance and Sensitivity
-약품에 대하여 감수성(sensitivity)인가 저항성(resistance)
-Pens, Penr등의 예를 들 수 있다;
-표 7.2; 항생제의 제어 기능
7.4. Viral phenotypes
-두 가지로 분류;
(1) plaque 형태
(2) 다른 숙주(균주)에 대한 생장 특성.
-1의 예; T2;
1) small plaques with fuzzy edges (r+); wild type
2) rapid-lysis mutants with large plaques (r); 돌연변이
=>7.7
-2의 예; T4;
1) E. coli B에서는 큰 plaque을 형성함; 돌연변이
2) E. coli K12에서는 전혀 자라지 못함
=>growth restriction phenotypes
7.5. Sexual processes in Bacteria and Bacteriophages
-반수체의 접합등에 의한 유성생식이 아님.
=>유전물질의 교환과정
1. Bacteria는 3가지 방식으로 외래의 유전물질을 수용함.
(1) transformation
(2) conjugation
(3) transduction
2. Virus는 한 종류이 상의 viron에 의해 감염될 때 bacteria 숙주에서
유전물질의 교환이 가능함.
=>7.8, sexual processes for bacteria and virus
-genophore; 원핵생물과 바이러스의 유전물질을 일컬음.
=>그러나 일반적으로 chromosome이라 부름.
7.5.1. 형질전환
-1928 Griffith에 의해 처음 관찰되다.
-1944 Avery등에 의하여 분자수준에서의 연구가 수행되다.
-환경으로 부터 외래 유전물질의 도입; into genome
-모든 박테리아에서 가능하지도, 모든 DNA가 형질전환되지도 않는다.
1) DNA는 ddDNA이며 큰 분자이어야함.
2) 세포는 표면단백질인 competence factor을 가져야함.
-외래 DNA결합 부위; 에너지 요구성의 기작
-인위적인 처리법; CaCl2처리로 투과성을 높일 수
있다.
7.5.1.1. 형질전환의 기작
-자연계; 7.9., also see ch. 16.
1) 한 가닥의 DNA만이 세포내로 삽입.
2) 두 번의 교차에 의해 숙주 제놈내로 유입.
-진핵생물에서와는 다름; 상호교환이 일어나지 않음.
=>박테리아는 외래 유전자를 수용만함.
=>숙주의 본래 유전자 가닥(ssDNA)은 분해됨.
7.5.1.2. Transformation mapping
-새로운 인자형의 첨가.
-donor ====> recipient
-An example; 7.10
1. B subtilis의 auxotroph에 tyrA+ cysC+를 형질전환.
2. 형질전환체로 부터 tyrA+ cysC+를 분리.
1) 대부분의 균주는 비형질전환체
2) 일부는 tyrA+나 cysC+를 갖게됨
3) 극히 일부는 tyrA+ cysC+를 모두 가짐.
3. 먼저 모든 세포를 완성배지에 도말함; 모두 자람
4. 다음은 이 세포들은 replica-plated onto three-plates
1) minimal
2) minimal + tyrosine
3) minimal + cysteine
5. O/N배양 후 colony 계상; 7.11
1)에서 자라는 것; tyrA+ cysC+
2)에서 자라나 minimal에서는 X; tyrA- cysC+
3)에서 자라나 minimal에서는 X; tyrA+ cysC-
=>Natural reversion을 배제해야함.
6. 결과의 해석
1)에서 12, 2)에서 27, 3)에서 31;
따라서 cotransfer index r은; see text 149
=>값은 동시에 형질전환될 확률로 상대적인 거리를 의미함.
-이러한 방법으로 다수의 loci를 분석하여 유전자 배열을 확인할 수 있다.
-매우 가까이 인접한 경우에는 불가능.
7.5.2. 접합(conjugation)
-1946 J. Lederberg and E. L. Tatum;
-대장균 세포간 유전물질 교환현상 발견; 접합.
-실험;
1) mixed two auxotrophic mutants E.coli
-Met- Bio- + Thr- Leu- 의 표현형; 7.12
2) 1백만의 하나정도가 정상으로 되돌아감을 발견
=>실험에서는 1천만에 하나 꼴.
3) 실험 방법; 7.13
-유전물질의 교환이 아닌 일방적인 주고 받음.
- donor =========> recipient
7.5.2.1. F factor
-fertility factor; F 인자는 plasmid.
-a male strain; F+, donor
-F-; female, recipient
-접합보다 훨씬 높은 빈도로 발생함.
-1000배이상의 전이도를 갖는 대장균; Hfr
-F인자 자체의 전이율은 거의 0에 가까움.
-모든 loci가 전이되지 않고 유전자에 따라 전이빈도도 다름.
-대장균 세포간 접합과정의 특징;
1) 털 모양의 pili(fimbriae)로 덮임
2) F+와 Hfr세포는 1-3개의 부속 pili인 F-pili를 가짐.
=>also called sex-pili; 접합중에는 연결다리; 7.14
3) F+세포에 plasmid나 염색체에 nick에 의해 시발.
4) 공여자의 ddDNA에서 ssDNA만이 F-세포로 운반됨.
5) ssDNA는 양쪽에서 복제로 ddDNA로 됨.
6) 적어도 22개의 유전자가 관여함.
=>pilus단백질, DNA nicking, 과정의 조절단백질 등.
7) F인자나 염색체는 즉시 복제되므로 소실되지 않음.
8) 일시적으로 공여자 DNA를 가지며 부분 배수체 형성
=>merozygote
9) 외래 DNA(exogenote)는 숙주염색체내로 도입됨.
=>by breakages and reunion; as transformation
10) 도입되지 않은 DNA는 분해됨; 7.15
7.5.2.2. Interrupted mating
-접합이 일련의 사건임을 입증한 실험 기술
-사용된 인자형; 표 7.3
-7.16; Hfr 유전자 특성에 따른 전이의 빈도
-제 1차 유입; tonAr 접합 10분; lac, galB 등의 순서.
=>시간에 따른 유전자 전이도를 보여준다.
-7.17; sequential entry of loci into F- cells
7.5.2.3. Mapping and Conjugation
-Jacob과 Wollman에 의해 밝혀진 유전자 배열; 표 7.4
=> 균주와 관계 없이 모두 같은 서열을함.
=>차이는 point of origin과 전이의 방향임.
-F 인자는 독립된 원형의 DNA의 본체임
=>last part of the E.coli chromosome to be passed.
=>Hfr의 F인자 자체가 잘전이되지 않음을 의미.
-F인자의 유입; 7.18
-F인자의 이탈; 7.19; 때로는 불균일하게 loop out.
=>F' factor 형성;F-세포로의 전이를 F-duction, sexduction
-Interrupted mating은 가장 정교한 지도화 작업의 도구.
7.6. Life cycles of Bacteriophages
-Phages; obligate intracellular parasites
-Infection process; 7.20
1) Attach and absorbing to the host cell
2) 숙주의 대사를 점유
3) 숙주의 유전물질 파괴=>viral genetic material복제.
4) 대량의 viral protein합성의 통제.
5) new virus particle의 조립
6) 방출; lysis and burst open for another infection; lysate
7.6.1. 재조합
-Study done; from T-even(T2, T4, T6), T-odd(T1, T3, T5, T7) and several
other lambda(l); 7.21
-Complex structure of T2; see 7.1
-재조합; 유전적으로 다른 두 viron에 의한 동시 감염때.
=>phage genome의 지도화가 가능함.
-숙주의 범위(host-range)와 rapid-lysis loci를 보자.
-rapid-lysis mutant (r); 크고 깔금한 형태의 plaque형성; 7.7
-야생형은 작고 fuzzy-edged plaque; see 7.7
-진화과정에서의 숙주 특이성의 변화
1) 숙주범위; phage genome에 돌연변이가 원인
=>T2h+; normal host range
=>T2h; Ttor strain에 감염가능한 돌연변이 phage
2) phage 저항성; bacterial genome에 돌연변이가 원인.
=>Ttor strain; T2의 감염에 대한 저항성 균주.
-1945, Max Delbruck; phage 인자형의 분별기술 개발;
=>4 phage phenotypes on mixed lawn cells; 7.22.
1) r+, wild type; smaller plaques forming
2) r, mutant; larger plaque forming
3) 숙주범위 변이 phage; Ttor, Ttos모두를 감염;
-dark plaque forming
4) h+, wild type host range; Ttos 균주만 감염;
-turbid plaque forming
-여기서 host range mutant를 분리해 낼 수 있다.
=>on Ttor lawn; only grow h mutant
=>test r phenotype
=>double mutant의 분리가 가능함
=>7.23
-수 차례의 phage 배양증폭으로 재조합의 비율 확인.
=>see text, hr, h+r+, 부모형
=>재조합형 plq/전체plq=재조합률(%); map unit
7.6.2. Lysogeny
-Integration into host chromosome; lysogeny or temperate
=>called prophage; at attl
=>similiar to F-factor integraton; see 7.18
=>induction에 의하여 lytic(virulent) cycle을 회복
=>by UV, zygotic induction(conjugation); 7.24
7.7. Transduction
-Incorporation of bacterial DNA into viral genome during viral DNA
packaging into head.
=>bacterial chromosome mapping에 유용함
-Two patterns;
1) Specialised
2) Generalised
7.7.1. Specialized transduction
-also called as restricted; phage lambda에서 최초로 발견됨.
=>by Lederberg and his students
=>잘못된 prophage의 looping out; defective phage 생산
=>7.25; not very useful for mapping
7.7.2. Generalized transduction
-Discovered by Zinder and Lederberg in Salmonella typhimurium
and P22 phage
-모든 유전자의 전이가 가능함.
-Transducing particle; a defective phage that carries bacterial DNA.
-P22; 1 in 105 rate of transduction;
2-2.5%의 숙주DNA 운반.
7.7.3. Mapping with transduction
-Two factor transduction에 의해서 가능하다; A-B/B-C; 7.5
-유전자 배열, 상대적인 거리 등을 알 수 있다.
8.1. 염색체 구조의 변이
-염색체의 분절화; 방사선, 물리적 억압, 화학약품
-염색사와 염색체 수준에서 발생.
-DNA복제 이전에 발생하면 분절도 복제됨.
-점착성(sticky)말단; 염색사의 분절 양끝에서 형성.
=>이는 손상되지 않은 말단과 결합이 불가.
=>정상의 염색체는 telomere로 봉해지기 때문.
-분절이 접합되지 않으면 그대로 남는다.
-염색사 분절의 재결합;
(1) 단순 재결합; 동일 염색분체간의 재결합으로 회복
(2) 다른 분절화된 염색사와의 재결합;염색물질의 교환으로
재조합
(3) 다분절; 다양한 형질의 조합
=>염색체 부조화가 유전, 진화 및 질병의 원인
-본 장에서는 염색체의 분절화와 재조합에 대하여 논한다.
I. 동원체와 무관한 분절화
A. 단일 분절(염색분체)
1. 복원
2. 결실
B. 단일 분절(염색체간); 이가 동원체
C. 이중 분절(동일염색체)
1. 결실
2. 역위
D. 이중 분절(비상동염색체간)
II. 동원체를 포함하는 분절화
A. 분할
B. 융합
8.1.1. Single breaks; Chromatid
-일반적으로 분절둘운 재결합한다; 복원
-복원되지 않으며 동원체를 상실한 것이 생김.
=>이것은 세포분열시 상실된다.
=>핵에서 이탈하여 소멸함
=>분열 후 불완전한 염색체는 다양한 효과를 나타냄.
=>위우성이 나타날
수 있다.
(우성인자를 상실한 세포에서 열성인자가 우성의 역할)
=>감수분열 전후에
포함되면 치명적일 수 있다.
8.1.2. Single breaks; Chromosomal
-두개의 동원체를 가진 염색체가 형성될 수 있다; 8.1
=>세대를 지나며 치명적임
-이들은 연속적으로 중복이나 결실을 만들기도함; 8.2
=> breakage-fusion-bridge cycle에 의함.
8.1.3. Two breaks in the same chromosome
(1) 결실; 8.3
-동일한 염색에서는 두가지 현상이 나타남
=>동원체를 상실한 분절을
제외한 재조합
=>분절을 결실 염색체
생성.
=>감수분열시에
사분자중 쌍을 형성하지 못하는 부분에서 부푸는 현상이 관찰된다; 8.4
(2) 역위; 8.5
-동일한 염색체에서 두 번의 분절 형성으로
가능.
=>새로운 연관관계 형성
=>위치 효과(position effect)를
나타냄; 유전자 발현 양상에 변화를 초래한다.
=>초파리; 안정할 수도 있고(bar
eye) 변이(점박이눈)를 보일 수도 있다.
-감수분열이나 핵분열시에 point-for-point
pairing형성; 8.6,7
=>Looping 형성으로
교차억압이 일어난다.
=>역위가 일어난
부분에서는 극히 적은 재조합이 일어난다.(물리적으로 불가능함)
-Loop내에서의 교차는 두 개의 분체는 정상으로
나머지는 재조합으로 정상의 염색체 또는 완전히
역위된 염색체로 접합자
형성; 8.8
=>교차의 결과는 2개의
동원체를 가지는 염색분체와 동원체가 없는 염색분체를 형성.
=>동원체가 두 개인 분체는 breakage-fusion-bridge cycle로 접합자에 유전적
불균형을 일으킴;
중복이나 결손.
-교차를 억압 한다; 8.9
<역위의 결과>
1) 불염성; 모든 배우체는
2개의 동원체를 가지는 염색체난 불균등 염색체를 가진다. 이들이 접합자를
형성하면 치사적일 수도 있다.
2) 중복의 결과로 초유전자가
탄생한다.
=>진화적으로
장점과 단점을 모두 가짐.
3) 역위가 발생한 곳에 다시
역위가 일어나 진화상 중요한 기록으로 남는다.
4) 결과적으로 역위는 교차를
억압하고 불염성, 위치효과 및 새로운 연관의 재조합을 유발; 진화력이
된다.
8.1.4. Two breaks in nonhomologous chromosomes
-비상동 염색체간 동시에 발생하는 사건.
=> 비상동 염색체간 분절의 교환; 상호 전좌; 8.10
=>두가지 결과를 초래; 새로운 연관의
재조합과 위치효과
-교차시 접합과정에서 점대점의 쌍을 형성.
<전좌 후 분리>
-두가지의 가능성이 있다; 8.11
8.1.5. Centromeric breaks
-두 개의 acrocentric 염색체의 융합; 염색체수
감소
=>유사 종간에 염색체수의 커다란 차이의 원인이
됨.
-동원체부위의 분할을 염색체 수의 증가를 일으킴.
8.1.6. Duplications
-By breakage-fusion-bridge cycle; 8.12.
8.2. Variation in chromosome number
8.2.1. Aneuploidy
8.2.2. Mosaicism
8.2.3. Aneuploidy in Human beings
8.2.4. 사람에서의 염색체 재배열
8.2.5. Euploidy
9.1. In search of the genetic material
9.1.1. Required properties of a gnentic material
9.1.1.1. Control of the enzymes
-생명 활동의 전반은 단백질에 의하여 조절된다; 효소는 촉매의 기능으로
대사과정의 화학반응을 조절.
=> 그림 9.2. isoluecine의 합성 경로
=>효소의 활성; 열쇠와 자물쇠
또는 적합 모델
9.1.1.2. Replication
-세포가 분열하기 전에 유전물질의 복제가 선행된다.
9.1.1.3. Location
-Cell=>nucleus=>chromosome
9.1.2. Evidence for DNA as the genetic material
9.1.2.1. Transformation
-1928, Fred Griffith, S. pneumoniae
-1944, Oswald Avery et al., confirm the Griffith's
experiment
9.1.2.2. Phage labelling
-1952, Hershey and Chase's isotopes labelling into
DNA and proteins
9.1.2.3. RNA as genetic material