فاصله نقشه ژنتیکی و سانتی‌مورگان

فاصله نقشه ژنتیکی بیانگر میزان دوری دو جایگاه ژنی از یکدیگر بر اساس دفعات جدا شدن آن‌ها از طریق نوترکیبی است، نه بر حسب جفت‌بازهای فیزیکی. واحد آن سانتی‌مورگان است که به گونه‌ای تعریف می‌شود که یک سانتی‌مورگان معادل یک درصد فراوانی نوترکیبی باشد؛ این واحد یک آمار وراثت قابل مشاهده را به یک معیار افزایشی از موقعیت در طول یک کروموزوم تبدیل می‌کند.

Definition

فاصله نقشه ژنتیکی معیاری برای جدایی بین دو جایگاه ژنی است که از فراوانی نوترکیبی مشتق شده و بر حسب سانتی‌مورگان (cM) بیان می‌شود، که در آن یک سانتی‌مورگان برابر با یک درصد احتمال وقوع یک رویداد نوترکیبی بین جایگاه‌های ژنی در یک میوز منفرد است.

Scope

این مدخل به تعریف سانتی‌مورگان، چگونگی تبدیل فراوانی نوترکیبی به فاصله افزایشی، توابع نقشه‌برداری که برای کراسینگ‌اورهای متعدد تصحیح می‌کنند، و تمایز بین فاصله ژنتیکی و فیزیکی می‌پردازد. این یک موضوع مرجع در مورد مبانی کمی نقشه‌برداری ژنی است.

Core questions

• یک سانتی‌مورگان به چه معناست و چرا یک فاصله فیزیکی نیست؟
• چرا فراوانی نوترکیبی در فواصل طولانی به سادگی افزایشی نیست؟
• توابع نقشه‌برداری چگونه فراوانی نوترکیبی را به فاصله نقشه مرتبط می‌کنند؟
• فاصله ژنتیکی چگونه با فاصله فیزیکی تفاوت دارد؟

Key concepts

• سانتی‌مورگان (واحد نقشه)
• فراوانی نوترکیبی به عنوان معیاری برای فاصله
• افزایشی بودن فواصل نقشه
• توابع نقشه‌برداری (هالدین، کوسامبی)
• تداخل کراسینگ‌اور
• فاصله ژنتیکی در مقابل فاصله فیزیکی

Mechanisms

بینش استورتوانت این بود که فراوانی نوترکیبی بین دو جایگاه ژنی می‌تواند به عنوان معیاری برای فاصله آن‌ها عمل کند، زیرا کراسینگ‌اورها اغلب بین جایگاه‌های ژنی با فاصله زیاد رخ می‌دهند. یک واحد نقشه، یعنی سانتی‌مورگان، به عنوان فاصله‌ای تعریف می‌شود که یک درصد فرزندان نوترکیب را تولید می‌کند. در فواصل کوتاه، فراوانی نوترکیبی تقریباً برابر با فاصله نقشه است و فواصل افزایشی هستند؛ در فواصل طولانی‌تر، کراسینگ‌اورهای مضاعف می‌توانند کروماتیدها را به آرایش والدینی بازگردانند، بنابراین فراوانی نوترکیبی مشاهده شده تعداد واقعی رویدادهای کراسینگ‌اور را کمتر از واقع تخمین می‌زند و نزدیک به 0.5 اشباع می‌شود. توابع نقشه‌برداری این مشکل را تصحیح می‌کنند: تابع هالدین (1919) فرض می‌کند که کراسینگ‌اورها به طور مستقل رخ می‌دهند (بدون تداخل)، در حالی که تابع کوسامبی (1943) تداخل مثبت را در بر می‌گیرد، که در آن یک کراسینگ‌اور دیگری را در نزدیکی خود سرکوب می‌کند. از آنجا که نرخ‌های نوترکیبی در طول ژنوم متفاوت است، فاصله ژنتیکی بر حسب سانتی‌مورگان با تعداد ثابتی از جفت‌بازهای فاصله فیزیکی مطابقت ندارد.

Clinical relevance

فاصله نقشه ژنتیکی مقیاسی است که بر اساس آن پیوستگی و مکان‌یابی ژن بیماری گزارش می‌شود، بنابراین سانتی‌مورگان‌ها هنگام توصیف نزدیکی یک نشانگر به جایگاه بیماری ظاهر می‌شوند. این مدخل یک پیش‌زمینه مرجع در مورد اندازه‌گیری است و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.

History

استورتوانت (1913) برای اولین بار از درصدهای نوترکیبی به عنوان فواصل برای ترسیم نقشه ژنتیکی استفاده کرد، و واحد فاصله نقشه بعدها به افتخار توماس هانت مورگان، سانتی‌مورگان نامگذاری شد. با روشن شدن این نکته که فراوانی نوترکیبی در فواصل طولانی به طور خطی افزایش نمی‌یابد، توابع نقشه‌برداری معرفی شدند: هالدین (1919) تابعی را با فرض عدم تداخل استخراج کرد، و کوسامبی (1943) تابعی را برای تطبیق با تداخل کراسینگ‌اور ارائه داد، که هر دو هنوز برای ساخت نقشه‌های ژنتیکی استفاده می‌شوند.

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

آیا یک سانتی‌مورگان همیشه برابر با تعداد ثابتی از جفت‌بازها است؟

خیر. رابطه بین فاصله ژنتیکی و فیزیکی در سراسر ژنوم متفاوت است زیرا نرخ‌های نوترکیبی بین مناطق مختلف فرق می‌کند؛ به طور متوسط حدود یک سانتی‌مورگان تقریباً معادل یک مگاباز در ژنوم انسان است، اما این فقط یک تخمین است.

چرا اصلاً به توابع نقشه‌برداری نیاز است؟

زیرا کراسینگ‌اورهای مضاعف بین جایگاه‌های ژنی دور از هم می‌توانند در فرزندان نامرئی باشند، فراوانی نوترکیبی خام تعداد واقعی کراسینگ‌اور را کمتر از واقع تخمین می‌زند؛ توابع نقشه‌برداری فراوانی نوترکیبی را به یک فاصله افزایشی تبدیل می‌کنند که این موضوع را در نظر می‌گیرد.