Fiziksel Genom Haritalamasında Geliştirilen Yeni Metod: Optik Haritalama

Abstract

Genom projelerinin dizi analiz yaklaşımları kısmen genom büyüklüğüyle ilişkilidir. Büyük genomlara sahip ökaryotik organizmaların bütünsel genom analizi bu sebeple oldukça güçtür. Büyüklük problemi, insan genom projesinde “önce haritala-sonra dizi analizi yap” yaklaşımıyla aşılmıştır. İnsan genomunun fiziksel haritası, elektroforez ve rekombinasyona dayanan genetik çalışmalar gibi düşük ayırma gücüne sahip yöntemlerin kullanılmasından dolayı çok uzun zaman almış ve projenin dizi analiz aşamasında güvenilirlik problemleri oluşmuştur. Günümüz genom projelerinde bu problem “optik haritalama” yöntemiyle hızlı, ucuz ve çözünürlük artışıyla çözülmüştür. Bu yöntemde, çift sarmal tek DNA molekülleri bir ucundan mikroskopik lam yüzeye bağlandıktan sonra yüzeye tamamen düz olarak yapıştırılır. Mega büyüklükteki düzleştirilmiş DNA parçaları (80-500 kbç), bir tek restriksiyon enzimiyle kesilip YOYO-1 floresan boyası ile boyanır ve tek bir sarmala ait DNA molekülcüklerinin kesim desenleri optik olarak görüntülenir. Tek klondan gelen DNA kesim iskeletlerinin her bir parçacığının büyüklüğü, baz çifti çözünürlüğünde, çeşitli bilgisayar yazılımlarının yardımıyla ölçülür ve benzer şekilde elde edilmiş diğer klonların patternleri ile hizalanarak son genom fiziksel haritası elde edilir. İnsanda hastalık yapan 4 bakteri, 2 mantar ve 4 ökaryotik genomun fiziksel haritasının çıkartılmasında bu yöntem kullanılmıştır. Son aylarda optik ha-ritalamada otomasyona geçiş, yöntemin gelecekte insan genom bilgisinin kullanılacağı tedavilerde uygulama alanı bulabileceğini işaret etmektedir.

Approaches to whole genome sequence analysis partially depend on the size of the genome. Therefore, it is difficult to complete the whole genome analysis of eukaryotic organisms with a large genome. Problem of genomic size in human genome project is handled by ‘first physical map-later sequence’ strategy. The use of physical mapping approach based upon low resolving power of recombination based genetic and restriction mapping resulted with a longer project time. In recent genome projects, this problem has been resolved with cheap high resolution optical mapping. In this method, after the double stranded single DNA molecule is attached to a microscopic slide from one end, it is fixed on the surface in a linear line. Fixed linear mega size DNA molecules (80-500 kbp) are digested with a single restriction endonuclease and later stained with YOYO-1 fluorescent dyes, and finally optically visualized. Size of each minifragments in linear DNA molecule skeleton is measured with the help of different computer programs in a nucleotide resolution. Patterns of DNA skeletons from all clones are assembled to generate final physical map of the whole genome. Optical mapping have been used to construct physical mapping of genomes of four pathogenic bacteria, two fungi and four eukaryotes. Automation of optical mapping in recent months hints that it has the potential importance in the future to meet demands for fast genomic physical mapping needs in human treatments.