Rekombinant inavlad stam

En rekombinant inavlad stam eller rekombinant inavlad linje ( RIL ) är en organism med kromosomer som innehåller en väsentligen permanent uppsättning rekombinationshändelser mellan kromosomer som ärvts från två eller flera inavlade stammar . F1- och F2-generationerna produceras genom korsning av de inavlade stammarna; par av F2-avkomman paras sedan för att etablera inavlade stammar genom långvarig inavel.

Familjer av rekombinanta inavlade stammar numrerande från 25 till 5000 används ofta för att kartlägga placeringen av DNA-sekvensskillnader ( kvantitativa egenskaper loci) som bidrog till skillnader i fenotyp i modellorganismer. Rekombinanta inavlade stammar eller linjer utvecklades först med inavlade stammar av möss men används nu för att studera ett brett spektrum av organismer – Saccharomyces cerevisiae (jäst), Zea mays (majs), korn , Drosophila melanogaster , C. elegans och råtta .

Historia

Ursprunget och historien för rekombinanta inavlade stammar beskrivs av Crow . Även om den potentiella användbarheten av rekombinanta inavlade stammar vid kartläggningsanalys av komplexa polygena egenskaper var uppenbar från början, gjorde det lilla antalet stammar det bara möjligt att kartlägga kvantitativa egenskaper med mycket stora effekter (kvasi-Mendelianska loci). En av de första motiven för att använda rekombinanta inavlade stammar är att dyra genotypdata kan ackumuleras och återanvändas – vilket avsevärt förenklar kartläggningsstudier. En annan faktor är precisionen i kartläggningen som kan uppnås med dessa stammar jämfört med typiska F2 intercross-avkommor.

I takt med att genotypning blev allt billigare och mer exakt övergick den största fördelen med att använda rekombinanta inavlade stammar och andra genetiska referenspaneler till möjligheten att sammanställa massiva och sammanhängande databaser om fenotyper (t.ex. GeneNetwork-webbtjänsten), och att använda dessa sammanhängande öppna- källdatauppsättningar för storskaliga samarbetsprojekt inom prediktiv medicin och växt- och djurforskning.

Använda sig av

Rekombinanta inavlade stammar används nu i stor utsträckning inom systemgenetik och för att studera gen-miljö-interaktioner . Det är möjligt att ackumulera omfattande genetiska och fenotypdata för varje medlem av en familj av rekombinanta inavlade stammar under flera olika förhållanden (t.ex. baslinjemiljö kontra stressig miljö). Varje stam har ett enda fixerat genom och det är också möjligt att ta om en given genotyp flera gånger i flera miljöer för att få mycket exakta uppskattningar av genetiska och miljömässiga effekter och deras interaktioner.

Genetik

Kromosomer av rekombinanta inavlade stammar består vanligtvis av alternerande haplotyper av mycket varierande längd som ärvs intakta från föräldrastammarna. I fallet med en typisk mus-rekombinant inavlad stam gjord genom att korsa moderns stam BALB/cBy (C) med faderns stam C57BL/6By (B) som kallas en CXB rekombinant inavlad stam, kommer en kromosom vanligtvis att inkorporera 2 till 5 alternerande haplotypblock genotyper såsom BBBBCCCCCBBBCCCCCCCC, där varje bokstav representerar en enda genotyp (t.ex. en SNP ), där serier av identiska genotyper representerar haplotyper, och där en övergång mellan haplotyper representerar en rekombinationshändelse mellan föräldragenomen. Båda kromosomerna (i ett givet kromosompar) kommer att ha samma alternerande mönster av haplotyper, och alla markörer kommer att vara homozygota. Var och en av de olika kromosomerna (Chr 1, Chr 2, etc.) kommer att ha olika mönster av haplotyper och rekombinationer. Det enda undantaget är att Y-kromosomen och mitokondriella genomet, som båda ärvs intakta från faderns respektive moderns stam. För att en RI-stam ska vara användbar för kartläggningsändamål måste den ungefärliga positionen för rekombinationer längs varje kromosom vara väldefinierad antingen i termer av centimorgan eller DNA-basparposition. Precisionen med vilken dessa rekombinationer kartläggs är en funktion av antalet och positionen för genotyperna som används för att skriva kromosomerna – 20 i exemplet ovan.

Kartläggning

Allt annat lika, ju större familjen av rekombinanta inavlade stammar är, desto större kraft och upplösning med vilken fenotyper kan kartläggas till kromosomala platser. Den första uppsättningen av åtta stammar, CXB-familjen, genererades av Donald Bailey vid Jackson Laboratory från en korsning mellan en hon BALB/cBy-mus (förkortad C) och en manlig C57BL/6By-mus på 1960-talet. Den lilla panelen med 8 CXB-stammar användes ursprungligen för att bestämma om Major Histocompatibility (MHC) lokus på proximal kromosom 17 var en nyckelfaktor i olika immunsvar såsom vävnadsavstötning. Metoderna som användes för att bestämma placeringen av rekombinationer förlitade sig på synliga markörer (pälsfärgsfenotyper såsom C- och B-loci) och den elektroforetiska rörligheten hos proteiner. Något större familjer av rekombinanta inavlade stammar genererades samtidigt av Benjamin Taylor för att kartlägga Mendelian och andra större effektloki. På 1990-talet förbättrades användbarheten av rekombinanta inavlade stammar för kartläggning avsevärt tack vare genotyper med högre densitet som möjliggjordes genom användning av mikrosatellitmarkörer. Mellan 2005 och 2007 regenotypades praktiskt taget alla befintliga rekombinanta inavlade stammar av mus och råttor på många tusen SNP-markörer, vilket ger mycket exakta kartor över rekombinationer.