Genetische Kartenentfernung und Centimorgan

Die genetische Kartenentfernung drückt aus, wie weit zwei Loci voneinander entfernt sind, gemessen daran, wie oft Rekombination sie trennt, und nicht in physikalischen Basenpaaren. Ihre Einheit ist das Centimorgan, definiert so, dass ein Centimorgan einer Rekombinationshäufigkeit von einem Prozent entspricht; es wandelt eine beobachtbare Vererbungsstatistik in ein additives Maß für die Position entlang eines Chromosoms um.

Definition

Die genetische Kartenentfernung ist ein Maß für die Trennung zwischen zwei Loci, abgeleitet von der Rekombinationshäufigkeit, ausgedrückt in Centimorgan (cM), wobei ein Centimorgan einer einprozentigen Wahrscheinlichkeit entspricht, dass ein Rekombinationsereignis zwischen den Loci in einer einzelnen Meiose auftritt.

Scope

Der Eintrag behandelt die Definition des Centimorgans, wie die Rekombinationshäufigkeit in eine additive Entfernung umgerechnet wird, die Mapping-Funktionen, die Mehrfach-Crossover korrigieren, und die Unterscheidung zwischen genetischer und physikalischer Entfernung. Es ist ein Referenzthema zur quantitativen Grundlage der Genkartierung.

Core questions

• Was bedeutet ein Centimorgan, und warum ist es keine physikalische Entfernung?
• Warum ist die Rekombinationshäufigkeit über lange Intervalle nicht einfach additiv?
• Wie beziehen Mapping-Funktionen die Rekombinationshäufigkeit auf die Kartenentfernung?
• Wie unterscheidet sich die genetische Entfernung von der physikalischen Entfernung?

Key concepts

• Centimorgan (Karteneinheit)
• Rekombinationshäufigkeit als Entfernungs-Proxy
• Additivität von Kartenentfernungen
• Mapping-Funktionen (Haldane, Kosambi)
• Crossover-Interferenz
• Genetische versus physikalische Entfernung

Mechanisms

Sturtevants Erkenntnis war, dass die Rekombinationshäufigkeit zwischen zwei Loci als Stellvertreter für deren Entfernung dienen kann, da Crossover häufiger zwischen weit voneinander entfernten Loci auftreten. Eine Karteneinheit, das Centimorgan, ist definiert als die Entfernung, die ein Prozent rekombinanter Nachkommen ergibt. Über kurze Intervalle ist die Rekombinationshäufigkeit annähernd gleich der Kartenentfernung, und Entfernungen sind additiv; über längere Intervalle können Doppel-Crossover Chromatiden in die elterliche Anordnung zurückführen, sodass die beobachtete Rekombinationshäufigkeit die wahre Anzahl von Crossover-Ereignissen unterschätzt und sich bei etwa 0,5 sättigt. Mapping-Funktionen korrigieren dies: Haldanes (1919) Funktion geht davon aus, dass Crossover unabhängig voneinander auftreten (keine Interferenz), während Kosambis (1943) Funktion eine positive Interferenz beinhaltet, bei der ein Crossover ein anderes in der Nähe unterdrückt. Da die Rekombinationsraten entlang des Genoms variieren, entspricht die genetische Entfernung in Centimorgan keiner konstanten Anzahl von Basenpaaren der physikalischen Entfernung.

Clinical relevance

Die genetische Kartenentfernung ist die Skala, auf der Kopplung und die Lokalisierung von Krankheitsgenen angegeben werden, sodass Centimorgan erscheinen, wenn beschrieben wird, wie nah ein Marker an einem Krankheitslocus liegt. Dieser Eintrag ist ein Referenzhintergrund zur Messung und keine Grundlage für individuelle Diagnosen oder Behandlungen.

History

Sturtevant (1913) verwendete erstmals Rekombinationsprozentsätze als Entfernungen, um eine genetische Karte zu erstellen, und die Einheit der Kartenentfernung wurde später nach Thomas Hunt Morgan als Centimorgan benannt. Als deutlich wurde, dass die Rekombinationshäufigkeit über lange Intervalle nicht linear ansteigt, wurden Mapping-Funktionen eingeführt: Haldane (1919) leitete eine Funktion ab, die keine Interferenz annahm, und Kosambi (1943) lieferte eine, die Crossover-Interferenz berücksichtigte, beide werden immer noch zum Erstellen genetischer Karten verwendet.

Key figures

• Alfred Sturtevant
• J. B. S. Haldane
• Damodar Dharmananda Kosambi
• Thomas Hunt Morgan

Seminal works

• sturtevant-1913
• haldane-1919
• kosambi-1943

Frequently asked questions

Entspricht ein Centimorgan immer der gleichen Anzahl von Basenpaaren?

Nein. Die Beziehung zwischen genetischer und physikalischer Entfernung variiert im Genom, da die Rekombinationsraten zwischen Regionen unterschiedlich sind; im Durchschnitt entspricht ein Centimorgan im menschlichen Genom etwa einer Megabase, dies ist jedoch nur eine Annäherung.

Warum werden Mapping-Funktionen überhaupt benötigt?

Da Doppel-Crossover zwischen weit entfernten Loci bei den Nachkommen unsichtbar sein können, unterschätzt die rohe Rekombinationshäufigkeit die wahre Crossover-Anzahl; Mapping-Funktionen wandeln die Rekombinationshäufigkeit in eine additive Entfernung um, die dies berücksichtigt.