Chromosome map

A schematic diagram of the positions of each gene in a group of mutually linked genes, drawn on a line according to their relative order and distance on a chromosome. Also called a linkage map. For each organism, there are as many such maps showing the positions of genes arranged on a line as there are linkage groups of genes (in cytological terms, the number of haploid chromosomes).

Chromosome maps are divided into genetic maps and cytological maps, depending on the method of their creation. Genetic maps are expressed as the distance between two linked genes, using the frequency of recombination that occurs between the two genes, and their accuracy depends on how accurately the frequency of crossing-over can be estimated from the frequency of recombination actually observed.

Cytological maps are created by using mutagenic agents to cause chromosomal deletions (when a part is lost), inversions (when a part of a chromosome is reversed), translocations (when part or all of a chromosome is combined with or swapped with a homologous or non-homologous chromosome), etc., and examining the changes in gene linkage that occur from gene recombination while also examining the location and extent of the structural changes in the chromosomes under a microscope, and matching the results of both. In dipteran insects such as fruit flies and chironomids, salivary gland chromosome maps have also been created by examining changes in the striped pattern of giant chromosomes in the salivary glands under a microscope.

Although the sequence of each gene in a genetic map is completely consistent with that in a cytological map, the distance between each gene is not necessarily the same. In general, the distance between genes in a cytological map is more regular than that in a genetic map. This is because the crossover of a chromosome is not uniform in different parts of the chromosome, and there are effects of double crossover and interference.

Bacteria such as E. coli, Salmonella, and Bacillus subtilis; bacteriophages such as T4 phage (a bacterial virus that infects E. coli) and ΦX174 phage (a single-stranded DNA phage that infects E. coli); animal viruses such as SV40 (a virus isolated from rhesus monkey kidney cells, used to make cells malignant or immortal) and polyomavirus (a virus that induces parotid gland cancer in mice, causing malignant transformation in many animal cells); Chlamydomonas (a freshwater green algae with a nucleus and The loci of many genes have been determined, the linkage relationships of each gene analyzed, and chromosome maps created for a variety of experimental animals, including single-celled organisms such as the human ovarian fungus (used to study the relationship between the nucleus and cytoplasm and sex determination), Paramecium (a type of protozoan used to study the relationship between the nucleus and cytoplasm), lower eukaryotes such as yeast, Neurospora crassa, and bacterial slime molds, insects such as nematodes, fruit flies, house flies, Aedes aegypti, and silkworms, and salmon, frogs, chickens, mice, rats, hamsters, rabbits, and cats.

For humans, chromosome maps have been created for each of the 22 pairs of autosomes and the X and Y sex chromosomes. Chromosome maps for humans and some animals can be created by staining specific parts of chromosomes in a striped pattern using techniques such as the Q-banding method (chromosomes are stained with quinacrine mustard solution and observed under a fluorescent microscope, and bands of varying intensity are observed. The positions of the bands are consistent for each region of each chromosome, so they are used to identify the regions of the chromosomes) and the G-banding method (cells are pretreated with trypsin, etc., and then stained with Giemsa, and a specific striped pattern appears on the chromosome. The position of the striped pattern almost coincides with the position of the Q-banding). This makes it possible to identify the finer parts of the chromosomes, and by numbering each chromosome from the position of its centromere toward the end of the chromosome, the details of each chromosome can be identified. Chromosomal abnormalities caused by various genetic diseases or gene loci can be displayed as abnormalities at specific sites on such chromosomes.

[Kuroda Yukiaki]

"Basic Genetics" by Yoshimaro Tanaka (1951, Shokabo)" ▽ "Genetics , Vol. 1, by R.H. Tamarin, supervised translation by Kimura Motoo, translated by Fukuda Ichiro et al. (1988, Baifukan)" ▽ "Genetics Experimental Methods Course 5, Animal Genetics Experimental Methods" edited by Kuroda Yukiaki (1989, Kyoritsu Shuppan)" ▽ "Rice Science Comprehensive 3, Genetics" edited by Matsuo Takamine (1990, Rural Culture Association)" ▽ "Lab Manual: Human Genome Mapping" edited by Hori Masaaki and Nakamura Yusuke (1991, Maruzen)" ▽ "An Introduction to Genetics" by J.F. Crow, translated by Kimura Motoo, Kitagawa Osamu and Ota Tomoko (1991, Baifukan)" ▽ "Recent Advances in Breeding Science: Report of the 34th Symposium of the Japanese Society of Breeding" edited by the Japanese Society of Breeding (1993, Youkendou)" ▽ "Human Genetics" by Sam Singer, translated by Sekiya Takeo (1995, Tokyo Kagaku Dojin)" ▽ "Genetics for the 21st Century 1: Basic Genetics" edited by Kuroda Yukiaki (1995, Shokabo)" ▽ "The Holy Grail of Human Genes: The Politics and Sociology of the Genome Project" edited by Daniel J. Kebbles et al., translated by Ishiura Shoichi and Maruyama Kei (1997, Agne Shofusha)" ▽ "Human Genetics" edited by Imamura Takashi (1998, Shokabo)" ▽ "Illustrated Molecular Pathology" 3rd edition edited by Ichinose Hakutei and Suzuki Koji (2003, Chugai Igakusha)

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

互いに連鎖する遺伝子の一群のそれぞれの遺伝子の位置を、染色体上の相対的な順序や距離に従って1本の直線上に模式的に描いたもの。連鎖地図linkage mapともいう。それぞれの生物について、このように直線上に配列した遺伝子の位置が示されたものが、遺伝子の連鎖群の数（細胞学的には半数染色体数）だけ存在する。

　染色体地図には、その作成法によって遺伝的地図genetic mapと細胞学的地図cytological mapとがある。遺伝的地図は、連鎖した二つの遺伝子間でおこる組換えの頻度を用いて、両遺伝子間の距離として表したもので、その精度は、実際に観察される組換えの頻度からいかに乗換えcrossing-overの頻度を正確に推定するかにかかっている。

　細胞学的地図は、突然変異誘発剤などを用いて、染色体の欠失（一部分が失われている場合）や逆位（染色体のある部分が逆転している場合）、転座（染色体の一部または全部が相同のほかの染色体、または相同以外の染色体と結合したり、互いに入れ替わったりする場合）などをおこさせ、その際の遺伝子連鎖関係の変化を遺伝子の組換えから調べるとともに、染色体の構造的な変化の場所や程度を顕微鏡で調べ、両者の結果を対応させて作成する。また、ショウジョウバエやユスリカなどの双翅(そうし)目の昆虫では、唾液腺(だえきせん)にある巨大染色体の縞(しま)模様の変化を顕微鏡で調べ、唾液腺染色体地図が作成されている。

　遺伝的地図と細胞学的地図とでは、それぞれの遺伝子の配列順序については完全に一致するが、各遺伝子間の距離はかならずしも一致しない。一般的には細胞学的地図における遺伝子間の距離は遺伝的地図におけるよりも規則的となる。これは、染色体の乗換えが染色体の異なった部分では同一でなく、二重乗換えや干渉の影響があるからである。

　大腸菌、サルモネラ菌、枯草菌などの細菌や、T4ファージ（大腸菌に感染するファージ＝細菌ウイルス）、ΦX174ファージ（大腸菌に感染する一重鎖DNAファージ）などのバクテリオファージ、SV40（アカゲザル腎細胞から分離されたウイルスで、細胞の悪性化や不死化に使用される）やポリオーマウイルス（マウスの耳下腺癌(じかせんがん)を誘発するウイルスで、多くの動物細胞に悪性転換をおこさせる）などの動物ウイルス、クラミドモナス（淡水産の緑藻類で、核と細胞質の関係や性決定の研究に用いられる）、ゾウリムシ（原生動物の一種で、核と細胞質の関係の研究に用いられる）などの単細胞生物、酵母、アカパンカビ、細菌性粘菌などの下等真核生物、線虫やショウジョウバエ、イエバエ、ネッタイシマカ、カイコなどの昆虫類、サケ、カエル、ニワトリ、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、ネコなどの実験に用いられる各種動物について、多くの遺伝子の座位が決定され、各遺伝子の連鎖関係が解析され、その染色体地図が作成されている。

　ヒトについては、22対の常染色体、X、Yの性染色体のそれぞれについて、染色体地図が作成されている。ヒトやいくつかの動物の染色体地図は、キナクリンマスタード（遺伝子DNAを構成する4種のヌクレオチドのなかのアデニンとチミンの塩基対に親和性の高い標識色素）を用いたQバンド法（染色体をキナクリンマスタード液で染め、蛍光顕微鏡で観察すると、蛍光の強弱のバンド模様が観察される。位置が各染色体の部域的に一定しているので、染色体の部域を特定するのに使用される）やギムザ（血液中の各細胞や培養細胞の核と細胞質を染め分けるのに使用される色素）を用いたGバンド法（細胞をトリプシンなどで前処理した後、ギムザ染色すると、染色体上に特定の縞模様が出現する。その位置は、ほぼQバンドの位置と一致する）など染色体の部分的染め分け技術によって、染色体の特定部分を縞模様に染色することができる。これによって、染色体の細かな部位の識別が可能になり、各染色体の動原体の位置を基点に、染色体の末端に向かって番号をつけ、各染色体の細部を特定することができる。種々の遺伝病などの遺伝子の座位や遺伝病によって生じる染色体異常をこのような染色体の特定部位の異常として表示することができる。

［黒田行昭］

『田中義麿著『基礎遺伝学』（1951・裳華房）』▽『R・H・タマリン著、木村資生監訳、福田一郎他訳『遺伝学』上（1988・培風館）』▽『黒田行昭編『遺伝学実験法講座5　動物遺伝学実験法』（1989・共立出版）』▽『松尾孝嶺編著『稲学大成3　遺伝編』（1990・農山漁村文化協会）』▽『堀雅明・中村祐輔編『ラボマニュアル　ヒトゲノムマッピング』（1991・丸善）』▽『J・F・クロー著、木村資生・北川修・太田朋子訳『遺伝学概説』（1991・培風館）』▽『日本育種学会編『育種学最近の進歩――第34回日本育種学会シンポジウム報告』（1993・養賢堂）』▽『Sam Singer著、関谷剛男訳『人間の遺伝学』（1995・東京化学同人）』▽『黒田行昭編著『21世紀への遺伝学1　基礎遺伝学』（1995・裳華房）』▽『ダニエル・J・ケブルス他編、石浦章一・丸山敬訳『ヒト遺伝子の聖杯――ゲノム計画の政治学と社会学』（1997・アグネ承風社）』▽『今村孝編『人類遺伝学』（1998・裳華房）』▽『一瀬白帝・鈴木宏治編著『図説　分子病態学』第3版（2003・中外医学社）』

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例