Prezentace aplikace PowerPoint

Biologick zklady mapovn lokus pro kvantitativn znaky (QTL)Stanislav EPICAstav ivoin fyziologie a genetiky AV R, v.v.i.,Libchov

vodGenomika hospodskch zvat a jej clDvody studia genom hospodskch zvatLokusy kvantitativnch znak - OTL Mapovn QTL pomoc vazbov analzyPopulace pro vazbov mapovnGenetick markery vhodn pro vazbov mapovnGenetick mapy Genetick vazba LOD, mapovac funkcePrincip mapovn QTL u skotu metoda vnuekPrincip mapovn QTL u prasat - tgeneran F2 rodinyMapovn QTL na zklad vazbov nerovnovhy (LD)Co je to LD a jak se mFaktory ovlivujc velikost a rozsah LD vpopulaciDetekce QTL pomoc studia kandidtnch gen (kritria vbru, standard)Celogenomov asocian analza (SNP mikroipy, podmnky ovlivujc schopnost detekce QTL velikost populace, struktura populace, FDRGenomick selekceRozdl mezi GWAS a GS a vhody GS oproti GWASReferenn populace Pouvan matematick pstupyFaktory ovlivujc pesnost GSVhody GS oproti klasick selekciStav GS u jednotlivch druh a kategori zvat Zvr

Vztah mezi markerem a ETL

Cytogenetick mapa SSC6Tab. 5. Nkter navren modifikace sloek mlka

Homologn seky mezi prasem chromozmem 6 a lidskmi chromozmy

Mikrosatelity

SNP detekovno pomoc PCR-RFLP

Genetick vazba

LOD score

LOD score

Mapovac funkce

Rozdly v dlce vazbovch map u samc a samic

Parciln genetick mapa

Mapovn QTL u skotu (metoda vnuek)

Princip mapovn QTL u skotu

Structure and size of pedigreesxxxF1 (2 x 28)F1 (3 x 19)F1 (2 x 21)F2 (316) F2 (315)F2 (335)Mating

189141Hohenheim F2 families17Schma vazby mezi markerem a QTL v F2 rodin

Princip mapovn QTL v F2 populaci

Detailn mapovn SSCX

Interval spolehlivosti (95% CI)CI95 = 3000/(kN2)3000 = dlka genomu vcMk = poet informativnch rodi na jedince (1 pro polo sourozence a zptn pen, 2 pro F2 populaci )N = poet zvat vexperimentu = velikost kontrastu (SD)Pklad:Mme rodinu polo sourozenc (skot), N = 1000, efekt je roven 0,5 standardn odchylky pak CI95 = 3000/(1 x 1000 x 0.52) = 12 cM

Velikost intervalu spolehlivosti detekovanho QTL je nepmo mrn mnostv potomk v mapovac populaci a nepmo mrn druh mocnin efektu QTL (Darvasi 1998). Velikost efektu QTL je kritick pro pesnost lokalizace. QTL s malm efektem mohou bt lokalizovny pouze na chromozm, QTL s velkm efektem mohou bt na poetn mapovac populaci lokalizovny s nejmenm intervalem spolehlivost 11 cM. Pesnost lokalizace QTL se stednm efektem se pohybuje mezi ve uvedenmi extrmy.Pro mapovn QTL existuje ada potaovch program (Mapmaker/QTL, QTL Cartographer, Map Manager QT, QGene TM, MapQTL TM, PLABQTL, Multimapper, The QTL Cafe, Epistat).23Faktory kritick pro pesnou lokalizaci1) hustota marker m vce marker, tm men prmrn interval a vy rozlien2) hustota crossover rekombinace jako jedin poskytuj mapovac informace3) detekovatelnost QTL - zle na monosti detekce genotypu QTL u danho jedince nebo na chromozmu. Zjitn polohy QTL vzhledem ke crossoveru vyaduje znalost QTL alely vyskytujc se na danm chromozmu.4) Molekulrn architektura QTL mnoho QTL zahrnuje kombinovan efekt vice QTLDosavadn vsledky vazbovho mapovn QTLBylo zjitno mnoho QTLBylo zjitno pouze minimln mnostv gen (pinnch mutac)Zjitn geny jsou pevn geny velkho inkuPedpokld se, e existuje mnoho dalch gen malho inku, jejich zjitn bude obtnVyuit genomickch informac zskanch vrodinch je velmi omezen

27QTL v IGF2 prasete

IGF2-intron 3-3072G je asociovna svtm osvalenm a menm mnostvm tuku IGF2 je maternln imprintovn gen

Myostatin (GDF8) QTL

Mapovn QTL pomoc vazbov nerovnovhy (LD)LD mapovn je zaloeno na existenci LD mezi QTL a markerem v nhodn se pc populaciZ efektu testovanho markeru na fenotypov znak usuzujeme na ptomnost a efekt QTL31

Men LD

Nejjednodu mrou LD je rozdl mezi skutenou a oekvanou frekvenc haplotyp je

Dij = Pij piqj

kde Pij je frekvence haplotypu ij (i = alela i vlokusu 1; j = alela j vlokusu 2); pi a qj jsou frekvence alely i vlokusu 1 a alely j vlokusu 2.

Absolutn hodnota Dij (Dij) je identick pro oba haplotypy pro jakkoliv dvoualelov lokus. Dij, obdobn jako ponkud sloitji potan D jsou pro ve zmnn ely nepouiteln kvli vysok zvislosti na frekvenci alel.r2 je nejvhodnj mrou LDPro mapovn QTL nejvce vyhovuje mra r2 Dijr2 = ------------- p1p2q1q2

r2 se pohybuje vrozmez mezi 0 a 1. (0 = LD neexistuje, 1 znamen perfektn nebo tak kompletn LD). r2 je tak sten zvisl na frekvenci alel, ale tato zvislost je mnohem men ne u Dij a D.Faktory ovlivujc vznik a degradaci LD vpopulaciMezi hlavn faktory vytvejc LD vpopulaci pat:mutace, selekce, ken (migrace)

Hlavnm faktorem degradujcm LD jsou rekombinace.

LD mezi vzdlenmi markery eroduje rychle, zatmco LD mezi blzko se nachzejcmi markery (geny) eroduje pomalu.IDB identity by descends je sek chromozmu se shodnmi alelami (haplotyp), jak ml pedek, u kterho vznikla pinn mutace ovlivujc variabilitu uitkovho znaku.

32145Identity by descent (IBD)Degradace LD bhem generac

Faktory ovlivujc velikost a rozsah LD vpopulaciNhodn posun (random drift) - u populac srelativn malm potem jedinc ovlivuje frekvence alel a holotyp. m je men Ne populace tm vt je efekt driftu (viz ve). Selekce vliv selekce na LD zvis na smru, intenzit a dlce trvn selekce. Selekce redukuje genetickou variabilitu vnsledujc generaci a produkuje negativn LD mezi lokusy. Kdy je selekce aplikovan na urit lokus, sousedn lokusy, kter jsou stmto lokusem vLD budou mt zvenou LD - tzv. hitchhiking efekt. Ken tvo nov (falen) LD mezi lokusy, kter dve nebyly vLD vpvodnch populacch a mn rozsah LD pro lokusy kter byly vLD vpvodnch populacch. Tyto falen LD se rychle ztrcej v nsledujcch generacch.Vztah mezi fyzickou a genetickou vzdlenost procento rekombinac na jednotku fyzick vzdlenosti nen vgenomu rovnomrn. Vnkterch oblastech je frekvence rekombinac () < 0.3cM/Mb, zatm co vjinch oblastech je to >3 cM/Mb. Tyto rekombinan hot spots a cold spots nebo tak rekombinan dungle a rekombinan pout koresponduj sbloky snzkm a vysokm LD.Hlavn faktory ovlivujc LD u hospodskch zvatVpopulacch hospodskch zvat je pro LD rozhodujc velikost populace.Efektivn velikost populace je u vtiny hospodskch zvat mal, a proto je rozsah LD velk.

LD zpsoben kenm je mal pi ken plemen, kter se li pouze frekvenc alel. Toto LD vymiz po nkolika generacch.

Vznamn mutace vznikly pravdpodobn ped mnoha generacemi.

Zatm co selekce je pravdpodobn vznamn zdroj LD, jej efekt se pravdpodobn uplatuje vokol specifickch gen a proto m relativn mal vliv na prmrnou LD vcelm genomu. Zvislost LD na efektivn velikosti populace prasat

Kandidtn geny a kriteria pro jejich vbrPod pojmem kandidtn gen (nkdy s pvlastkem fyziologick) rozumme gen, kter je metabolickch drah vedoucch k manifestaci studovanho znaku. Dle existuje pozin kandidtn gen, to je gen, kter se nachz v dve identifikovan QTL oblasti. 1) znalost funkce genu2)loha genu ve vvoji dan vlastnost3) znalosti o vlivu genu na fenotyp u jinch druh (my, lovk)4) exprese genu v dan tkni a to i bhem vvoje (sval, tuk apod.)5) gen se nachz v blzkosti QTL pro danou vlastnost (pozin kandidtn gen)Standardy asocian analzaStudie kandidtnch gen by mly dodrovat nsledujc standard:

pouvat prh signifikance pro mnohonsobn testovn (viz dle)vyerpvajcm zpsobem charakterizovat diverzitu haplotyp sstrukturu existujc ve studovan populacizahrnout opakovn pozitivn asociace vnezvisl populacizahrnout daje o resekvenovn odlinch haplotyp za elem identifikace domnlch pinnch mutacFaktory ovlivujc schopnost asocianho testu detekovat QTL testovnm efektu jednotlivch markerr2 mezi markerem a QTL. Velikost populace mus bt zvena faktorem 1/r2, aby bylo mono detekovat QTL ve srovnn svelikost populace vppad, e byl QTL testovn smHeritabilit vlastnost (h2)Potu fenotypovch zznam (n)Na alelov frekvenci mn asto se vyskytujc alely testovanho markeru (p). Prkaznost rychle kles je li p