Nói đến di truyền, chúng ta thường nghe nhắc đến gen. Nhưng bạn có biết rằng mỗi gen đều có một “địa chỉ nhà” riêng trên nhiễm sắc thể không? Và locus chính là “địa chỉ ngôi nhà” đó. Vậy locus là gì? Tham khảo ngay bài viết NOVAGEN chia sẻ sau đây để tìm hiểu chi tiết về locus.
Nội dung:
1. Locus là gì? Khái niệm về locus
Locus là gì? Locus là thuật ngữ thuộc lĩnh vực di truyền học, trong tiếng anh là genetic locus và thường được gọi là locus gen hoặc gọi tắt là locus. Số nhiều của locus là loci.
Locus cho chúng ta biết vị trí cụ thể của một gen trên nhiễm sắc thể. Nếu bạn coi toàn bộ nhiễm sắc thể là một quốc gia nơi gen được tìm thấy thì một vùng của nhiễm sắc thể sẽ là thành phố. Khu vực cụ thể hơn hay locus, là vùng lân cận cụ thể này nơi gen được tìm thấy.
2. Lịch sử hình thành thuật ngữ locus
Trong lịch sử di truyền học, vào các năm 1865-1866, Gregor Mendel đã tiên đoán được sự tồn tại của gen và gọi nó là “nhân tố di truyền”. Sau khi tiên đoán này được các nhà khoa học khẳng định thì câu hỏi “Gen nằm ở đâu?” lại xuất hiện. Và nhờ các công trình nghiên cứu của August Friedrich Leopold Weismann, Theodor Heinrich Boveri, Walter Stanborough Sutton cùng một số người khác, người ta đã phát hiện rằng gen nằm trên nhiễm sắc thể.
Ngay sau đó, một vấn đề khác lại nảy sinh là “Gen nằm ở đâu trên nhiễm sắc thể?”. Vấn đề này được giải quyết qua khái niệm locus, theo đó các gen phân bố dọc theo chiều dài của nhiễm sắc thể và mỗi gen chiếm một vị trí cố định gọi là locus.
Do “locus” trong tiếng Anh còn mang nhiều nghĩa khác, như tập hợp các điểm trong toán học (quỹ tích) hoặc một vị trí trong y học (điểm chọc kim, vị trí nội soi), nên trong di truyền học người ta sử dụng thuật ngữ “genetic locus” (locus di truyền) để phân biệt. Thuật ngữ này đã được các nhà khoa học Việt Nam dịch là “locus gen” và thường được gọi tắt là “locus”.
Học thuyết di truyền nhiễm sắc thể (chromosome theory of inheritance) bắt đầu được công nhận vào khoảng năm 1910 và được Thomas Hunt Morgan hoàn thiện vào năm 1915. Chính vì vậy, thuật ngữ locus được cho là xuất hiện và được giới khoa học chính thức công nhận trong khoảng từ 1910 đến 1915.
Ngày nay, thuật ngữ locus vẫn có ý nghĩa cơ bản như trên. Nhưng với sự phát triển vượt bậc của lĩnh vực di truyền học phân tử mà thuật ngữ này đã được bổ sung ít nhiều nội dung mới. Cụ thể:
- Locus không chỉ là vị trí của gen mang mã di truyền mà còn là một vùng ADN có chức năng đánh dấu di truyền (genetic marker).
- Locus có thể là một đoạn ADN dài từ vài cặp base cho đến hàng triệu base (megabase) có chức năng di truyền nhất định (có thể là gen không mã hoá protein).
3. Cách diễn đạt vị trí cụ thể của gen thông qua khái niệm locus
Có nhiều phương pháp biểu thị vị trí cụ thể của gen thông qua khái niệm locus, và dưới đây là ba cách phổ biến:
3.1. Dựa trên khoảng cách tương đối giữa các gen
Hình dưới mô tả cặp nhiễm sắc thể số 2 của ruồi giấm (Drosophila melanogaster), gồm hai nhiễm sắc thể tương đồng nhưng khác nguồn gốc (một từ bố, một từ mẹ), với 5 gen đã xác định vị trí. Như vậy, nhiễm sắc thể này có 5 locus: 4 trên cánh dài (q) và 1 trên cánh ngắn (p). Locus ở vị trí 0 có hai alen là A và a, locus ở vị trí 48,5 có alen b và B, nghĩa là mỗi locus có 2 alen có thể giống nhau (đồng hợp tử) hoặc khác nhau (dị hợp tử).
Tần số hoán vị gen là thước đo xác định khoảng cách tương đối giữa các gen nằm trên 1 NST. Căn cứ vào tần số hoán vị gen, có thể xác định được vị trí và khoảng cách tương đối giữa các gen trên cùng 1 NST. Cụ thể, trong bản đồ gen này locus B/b và locus D/d cách nhau 67 – 48,5 = 18,5 cM (xăngti Moocgan) hay 18,5 m.u (tức map unit – đơn vị bản đồ). Cách diễn đạt này từ thời Morgan và hiện nay vẫn còn dùng để phản ánh “ánh xạ” của gen và vị trí cũng như khoảng cách tương đối giữa chúng.
3.2. Ở ADN vòng
Với cấu trúc ADN vòng như ở sinh vật nhân sơ (vi khuẩn) và plasmid, vị trí của locus được xác định bằng kích thước bp (base pairs) tính từ điểm ori (điểm bắt đầu sao chép).
3.3. Định vị theo băng nhiễm sắc thể
Đây là cách diễn đạt phổ biến ở sinh vật nhân thực. Nhờ sự phát triển của phương pháp nhuộm băng trong tế bào học nghiên cứu nhiễm sắc thể, kết hợp cùng kỹ thuật PCR và giải trình tự DNA thì người ta có thể xác định chính xác vị trí của một gen trên nhiễm sắc thể trong một bộ gen của loài.Theo diễn đạt kiểu này, thì một locus được xác định “địa chỉ” cụ thể của nó bằng danh pháp của di truyền học, trong đó đối với sinh vật nhân thực:
- Ký tự đầu tiên là số, cho biết rõ đây là nhiễm sắc thể số mấy trong bộ gen.
- Ký tự tiếp theo chỉ vị trí của gen: cánh dài q (viết tắt từ “queue” trong tiếng Pháp) hoặc cánh ngắn p (viết tắt từ “petit” trong tiếng Pháp, nghĩa là bé).
- Ký tự cuối cùng xác định băng (dải) nhiễm sắc thể nơi gen được tìm thấy.
Ví dụ: Locus 6p21 biểu thị vị trí ở nhiễm sắc thể số 6, trên cánh ngắn (p) băng 2, vùng 1. Đây là cách diễn đạt tuân theo danh pháp ISCN, viết tắt từ “International System for Human Cytogenetic Nomenclature” (nghĩa là “Hệ thống Danh pháp Quốc tế về Di truyền Tế bào Người”). Cách diễn đạt này rất phổ biến trong di truyền học ngày nay, không chỉ giúp xác định “gen đó ở đâu?” mà còn cho biết “nó nằm tại vị trí nào”.
Danh pháp locus ở người:
Ở người, danh pháp dùng chỉ một locus chính là mô tả vị trí định vị theo nhuộm băng, gồm tối đa bốn nhóm kí hiệu theo trình tự a-d. Cụ thể như sau:
| Thứ tự | Kí hiệu | Ý nghĩa |
| a | Số nguyên | Số của nhiễm sắc thể có locus đó theo quy ước kiểu nhân đồ. |
| b | Kí tự p hoặc q | Chỉ vị trí locus đó ở p (cánh/vai ngắn của nhiễm sắc thể) hay ở q (cánh/vai dài của nhiễm sắc thể). |
| c.d | Hai số cách nhau dấu chấm | Số thứ nhất biểu thị vị trí thứ mấy ở dải băng chính, số thứ hai (sau dấu chấm, nếu có) biểu thị vị trí là vùng phụ thứ mấy. |
Chẳng hạn gen NF2 đột biến gây bệnh u xơ thần kinh (Neurofibromatosis) có locus theo danh pháp 22q12.2 có nghĩa là: Nó nằm ở NST số 22 của người; Ở cánh (vai) dài q; Thuộc dải băng 1, vùng 2, vùng phụ 2.
Tham khảo:
