Генетическое расстояние на карте и сантиморган

Генетическое расстояние на карте выражает, насколько далеко расположены два локуса, исходя из частоты их разделения в результате рекомбинации, а не в физических парах оснований. Его единицей является сантиморган, определяемый таким образом, что один сантиморган соответствует частоте рекомбинации в один процент; он преобразует наблюдаемую статистику наследования в аддитивную меру положения вдоль хромосомы.

Definition

Генетическое расстояние на карте — это мера разделения между двумя локусами, полученная из частоты рекомбинации, выраженная в сантиморганах (сМ), где один сантиморган равен однопроцентной вероятности того, что событие рекомбинации произойдет между локусами в одном мейозе.

Scope

Статья охватывает определение сантиморгана, то, как частота рекомбинации переводится в аддитивное расстояние, функции картирования, которые корректируют множественные кроссинговеры, и различие между генетическим и физическим расстоянием. Это справочная тема по количественным основам картирования генов.

Core questions

• Что означает один сантиморган и почему это не физическое расстояние?
• Почему частота рекомбинации не является просто аддитивной на больших интервалах?
• Как функции картирования связывают частоту рекомбинации с расстоянием на карте?
• Чем генетическое расстояние отличается от физического расстояния?

Key concepts

• Сантиморган (единица карты)
• Частота рекомбинации как показатель расстояния
• Аддитивность расстояний на карте
• Функции картирования (Холдейн, Косамби)
• Интерференция кроссинговера
• Генетическое против физического расстояния

Mechanisms

Идея Стертеванта заключалась в том, что частота рекомбинации между двумя локусами может служить показателем их расстояния, поскольку кроссинговеры чаще происходят между широко разделенными локусами. Одна единица карты, сантиморган, определяется как расстояние, дающее один процент рекомбинантного потомства. На коротких интервалах частота рекомбинации приблизительно равна расстоянию на карте, и расстояния аддитивны; на более длинных интервалах двойные кроссинговеры могут возвращать хроматиды к родительскому расположению, поэтому наблюдаемая частота рекомбинации недооценивает истинное число событий кроссинговера и насыщается около 0,5. Функции картирования корректируют это: функция Холдейна (1919) предполагает, что кроссинговеры происходят независимо (без интерференции), в то время как функция Косамби (1943) включает положительную интерференцию, при которой один кроссинговер подавляет другой, расположенный поблизости. Поскольку скорости рекомбинации варьируются вдоль генома, генетическое расстояние в сантиморганах не соответствует постоянному числу пар оснований физического расстояния.

Clinical relevance

Генетическое расстояние на карте — это шкала, по которой сообщаются данные о сцеплении и локализации генов заболеваний, поэтому сантиморганы используются при описании того, насколько близко маркер расположен к локусу заболевания. Эта статья является справочной информацией по измерению и не является основой для индивидуальной диагностики или лечения.

History

Стертевант (1913) впервые использовал проценты рекомбинации в качестве расстояний для построения генетической карты, а единица расстояния на карте позже была названа сантиморганом в честь Томаса Ханта Моргана. По мере того как стало ясно, что частота рекомбинации не увеличивается линейно на больших интервалах, были введены функции картирования: Холдейн (1919) вывел функцию, предполагающую отсутствие интерференции, а Косамби (1943) предложил функцию, учитывающую интерференцию кроссинговера, обе до сих пор используются для построения генетических карт.

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

Всегда ли один сантиморган равен одному и тому же числу пар оснований?

Нет. Связь между генетическим и физическим расстоянием варьируется по всему геному, поскольку скорости рекомбинации различаются между регионами; в среднем около одного сантиморгана соответствует примерно одному мегабазу в геноме человека, но это лишь приближение.

Зачем вообще нужны функции картирования?

Поскольку двойные кроссинговеры между отдаленными локусами могут быть невидимы у потомства, необработанная частота рекомбинации недооценивает истинное количество кроссинговеров; функции картирования преобразуют частоту рекомбинации в аддитивное расстояние, которое учитывает это.