物理图

物理图是指标明一些界标（例如限制酶的切点、基因等）在DNA上的位置，图距以物理长度为单位，例如染色体的带区、核苷酸对数目等。人类基因组计划的研究目标是，构建人的每条染色体的STS图，标记之间相距约10Okb。获得一组组DNA片段的克隆，组内两两片段之间有共同的重叠序列；或是获得标记按正确次序排列、相互毗邻的片段，其连续长度超过2000kb，以便把染色体分段进行研究。
最通常的物理图的构建方法是把限制酶切的DNA片段，按其次序排列连接起来。作图的技术路线基本上分两类：一类是由长到短作图，另一类则是由短到长作图。前者是将基因组DNA用切点很少的限制酶如NotI等完全酶切，得到长约100～l000kb的DNA长（大）片段，每条染色体平均切成130个片段，按照片段上的标记把片段按次序排列，然后再把每一长片段酶切成短片段，再把短片段排列成序。这是由长到短的作图，图比较完整但分辨率低。后一类方法则是先将基因组DNA用限制酶作部分酶切，得到的短片段分别用酵母人工染色体（YAC）或粘粒等作载体加以克隆，然后根据克隆片段两端共有的序列即重叠序列，两两连接，逐渐延伸成长片段。这样作图分辨率较高，但图不完整往往留有空缺。这是因为有些酶切产生的DNA片段太短，不易被克隆，以致在通过重叠序列把片段连接时出现中断。一组相互邻接的DNA片段的克隆称为邻接DNA片段组（contig）。目前一个contig通常只有2～6个粘粒克隆，即所含的DNA片段相加只有100～300kb，如除去两两片段的重叠序列，则一个contig作图覆盖的DNA长度是有限的。现在要求在5年内做到一个contig能覆盖2000kb DNA，并带有几个标记。
在制作物理图时，重点发展的几种实验技术是：（1）脉冲电场凝胶电泳，这是分离高分子量DNA的一种电泳技术，使DNA分子处在两个相互垂直、交替更换的电场中移动，把分子量不同的DNA片段分开，可分辨50kb至200kb的DNA分子。（2）YAC克隆：YAC是由质粒pBR322、酵母的着丝粒、四膜虫rDNA的端粒、酵母的自主复制序列（ARS）以及一些选择标记基因构成。呈环状结构时，可以质粒方式在原核细胞中增殖复制。切成线状结构后，可连同插入的外源DNA，如染色体一样地在酵母细胞中复制、分配给子细胞。YAC作为载体，克隆的外源DNA平均300kb，最长的可达100Okb，稳定地传递给子细胞。设计构建YAC时，在原核生物的复制起点〔Ori）上游安排一个限制酶切位点（如XhoI），当YAC载 有外源DNA后，只需用Xhol酶切，则靠近克隆位点的外源DNA上的XhoI切点，可与YAC的XhoI切点互补结合呈环状，按质粒进行复制和被回收。这种技术称为质粒获救。用这种方法可把外源DNA的末端分离出来，作为钓取与其邻接的、具有共同末端序列亦即重叠序列的另一DNA片段的探针。实际上这也就是染色体步移的操作。（3）PCR（多聚酶链反应）：体外扩增DNA的技术，在生物学、医学等基础研究和临床诊断上有极其广泛的用途。在构建基因组物理图时，主要用于验证STS。（4）荧光原位杂交：传统的以同位素标记探针作原位杂交，曝光后的颗粒较粗，定位不易精确。正在研究以荧光染料代替同位素，提高定位的精确度。（5）辐射杂种细胞分析，这是利用体细胞遗传学的方法构建高分辨的染色体图的技术。人-鼠杂种细胞接受射线辐照后，染色体断裂，筛选出保留缺失程度不同的人染色体的杂种细胞，可用于构建大尺度染色体物理图。