遺伝学的地図距離とセンチモルガン

遺伝学的地図距離は、物理的な塩基対ではなく、組換えがどのくらいの頻度でそれらを分離するかという観点から、2つの遺伝子座がどれだけ離れているかを表します。その単位はセンチモルガンであり、1センチモルガンは1パーセントの組換え頻度に相当するように定義されています。これは、観察可能な遺伝統計量を、染色体に沿った位置の加法的な尺度に変換します。

Definition

遺伝学的地図距離は、組換え頻度から導き出される2つの遺伝子座間の分離の尺度であり、センチモルガン（cM）で表されます。1センチモルガンは、1回の減数分裂で遺伝子座間に組換え事象が発生する確率が1パーセントであることに等しいと定義されます。

Scope

この項目では、センチモルガンの定義、組換え頻度がどのように加法的な距離に変換されるか、多重交差を補正するマッピング関数、および遺伝学的距離と物理的距離の区別について説明します。これは、遺伝子マッピングの定量的基礎に関する参照トピックです。

Core questions

• 1センチモルガンは何を意味し、なぜ物理的距離ではないのですか？
• 組換え頻度が長い間隔で単純に加法的ではないのはなぜですか？
• マッピング関数は組換え頻度を地図距離にどのように関連付けますか？
• 遺伝学的距離は物理的距離とどう異なりますか？

Key concepts

• センチモルガン（地図単位）
• 距離の代理としての組換え頻度
• 地図距離の加法性
• マッピング関数（ホールデン、コサンビ）
• 交差干渉
• 遺伝学的距離と物理的距離

Mechanisms

スターテバントの洞察は、2つの遺伝子座間の組換え頻度がそれらの距離の代理として機能しうるというものでした。なぜなら、広く離れた遺伝子座間では交差がより頻繁に発生するからです。1地図単位であるセンチモルガンは、1パーセントの組換え子孫を生じる距離として定義されます。短い間隔では、組換え頻度は地図距離にほぼ等しく、距離は加法的です。しかし、長い間隔では、二重交差によって染色分体が親の配置に戻る可能性があるため、観察される組換え頻度は真の交差事象数を過小評価し、0.5付近で飽和します。マッピング関数はこれを補正します。ホールデンの関数（1919年）は交差が独立して発生すると仮定し（干渉なし）、一方、コサンビの関数（1943年）は正の干渉（1つの交差が近くの別の交差を抑制する）を組み込んでいます。組換え率はゲノム全体で異なるため、センチモルガン単位の遺伝学的距離は、一定の塩基対数の物理的距離に対応するわけではありません。

Clinical relevance

遺伝学的地図距離は、連鎖および疾患遺伝子の局在が報告される尺度であるため、マーカーが疾患遺伝子座にどれだけ近いかを記述する際にセンチモルガンが登場します。この項目は測定に関する参照背景であり、個々の診断や治療の根拠となるものではありません。

History

スターテバント（1913年）は、組換えパーセンテージを距離として初めて遺伝子地図を作成し、地図距離の単位は後にトーマス・ハント・モーガンにちなんでセンチモルガンと名付けられました。組換え頻度が長い間隔で線形に増加しないことが明らかになるにつれて、マッピング関数が導入されました。ホールデン（1919年）は干渉がないと仮定した関数を導出し、コサンビ（1943年）は交差干渉を考慮した関数を提供しました。これらは現在でも遺伝子地図の作成に使用されています。

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

1センチモルガンは常に同じ数の塩基対に相当しますか？

いいえ。組換え率は領域によって異なるため、遺伝学的距離と物理的距離の関係はゲノム全体で異なります。平均して、ヒトゲノムでは約1センチモルガンが約1メガベースに相当しますが、これはあくまで近似値です。

マッピング関数はなぜ必要なのでしょうか？

遠く離れた遺伝子座間の二重交差は子孫では見えない可能性があるため、生の組換え頻度は真の交差数を過小評価します。マッピング関数は、組換え頻度をこれを考慮した加法的な距離に変換します。