ระยะทางแผนที่พันธุกรรมและเซนติมอร์แกน

ระยะทางแผนที่พันธุกรรมแสดงให้เห็นว่าตำแหน่งสองตำแหน่งอยู่ห่างกันเท่าใดในแง่ของความถี่ที่การรวมกลุ่มใหม่แยกพวกมันออกจากกัน มากกว่าที่จะเป็นจำนวนคู่เบสทางกายภาพ หน่วยของมันคือเซนติมอร์แกน ซึ่งกำหนดให้หนึ่งเซนติมอร์แกนสอดคล้องกับความถี่การรวมกลุ่มใหม่หนึ่งเปอร์เซ็นต์ โดยจะแปลงสถิติการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่สังเกตได้ให้เป็นมาตรวัดตำแหน่งที่เพิ่มขึ้นตามโครโมโซม

Definition

ระยะทางแผนที่พันธุกรรมคือมาตรวัดการแยกกันระหว่างตำแหน่งสองตำแหน่งที่ได้มาจากความถี่การรวมกลุ่มใหม่ ซึ่งแสดงในหน่วยเซนติมอร์แกน (cM) โดยที่หนึ่งเซนติมอร์แกนเท่ากับความน่าจะเป็นหนึ่งเปอร์เซ็นต์ที่เหตุการณ์การรวมกลุ่มใหม่เกิดขึ้นระหว่างตำแหน่งเหล่านั้นในการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสครั้งเดียว

Scope

เนื้อหานี้ครอบคลุมคำจำกัดความของเซนติมอร์แกน วิธีการแปลงความถี่การรวมกลุ่มใหม่เป็นระยะทางที่เพิ่มขึ้น ฟังก์ชันการทำแผนที่ที่แก้ไขสำหรับการไขว้กันหลายครั้ง และความแตกต่างระหว่างระยะทางทางพันธุกรรมและระยะทางทางกายภาพ เป็นหัวข้ออ้างอิงเกี่ยวกับพื้นฐานเชิงปริมาณของการทำแผนที่ยีน

Core questions

• หนึ่งเซนติมอร์แกนหมายถึงอะไร และเหตุใดจึงไม่ใช่ระยะทางทางกายภาพ?
• เหตุใดความถี่การรวมกลุ่มใหม่จึงไม่สามารถบวกเพิ่มได้ง่ายๆ ในช่วงที่ยาวนาน?
• ฟังก์ชันการทำแผนที่เชื่อมโยงความถี่การรวมกลุ่มใหม่กับระยะทางแผนที่ได้อย่างไร?
• ระยะทางทางพันธุกรรมแตกต่างจากระยะทางทางกายภาพอย่างไร?

Key concepts

• เซนติมอร์แกน (หน่วยแผนที่)
• ความถี่การรวมกลุ่มใหม่ในฐานะตัวแทนระยะทาง
• การบวกเพิ่มของระยะทางแผนที่
• ฟังก์ชันการทำแผนที่ (Haldane, Kosambi)
• การรบกวนการไขว้กัน
• ระยะทางทางพันธุกรรมเทียบกับระยะทางทางกายภาพ

Mechanisms

ความเข้าใจของ Sturtevant คือความถี่การรวมกลุ่มใหม่ระหว่างตำแหน่งสองตำแหน่งสามารถใช้เป็นตัวแทนของระยะทางได้ เนื่องจากมีการไขว้กันบ่อยขึ้นระหว่างตำแหน่งที่อยู่ห่างกันมาก หนึ่งหน่วยแผนที่คือเซนติมอร์แกน ถูกกำหนดให้เป็นระยะทางที่ให้ลูกหลานที่มีการรวมกลุ่มใหม่หนึ่งเปอร์เซ็นต์ ในช่วงสั้นๆ ความถี่การรวมกลุ่มใหม่จะประมาณเท่ากับระยะทางแผนที่และระยะทางสามารถบวกเพิ่มได้ ในช่วงที่ยาวขึ้น การไขว้กันสองครั้งสามารถทำให้โครมาทิดกลับไปสู่การจัดเรียงแบบพ่อแม่ได้ ดังนั้นความถี่การรวมกลุ่มใหม่ที่สังเกตได้จึงประเมินจำนวนเหตุการณ์การไขว้กันที่แท้จริงต่ำไปและจะอิ่มตัวใกล้ 0.5 ฟังก์ชันการทำแผนที่แก้ไขปัญหานี้: ฟังก์ชันของ Haldane (1919) สมมติว่าการไขว้กันเกิดขึ้นอย่างอิสระ (ไม่มีการรบกวน) ในขณะที่ฟังก์ชันของ Kosambi (1943) รวมการรบกวนเชิงบวก ซึ่งการไขว้กันหนึ่งครั้งจะยับยั้งการไขว้กันอีกครั้งที่อยู่ใกล้เคียง เนื่องจากอัตราการรวมกลุ่มใหม่แตกต่างกันไปตามจีโนม ระยะทางทางพันธุกรรมในหน่วยเซนติมอร์แกนจึงไม่สอดคล้องกับจำนวนคู่เบสคงที่ของระยะทางทางกายภาพ

Clinical relevance

ระยะทางแผนที่พันธุกรรมเป็นมาตราส่วนที่ใช้ในการรายงานการเชื่อมโยงและการระบุตำแหน่งยีนที่ก่อโรค ดังนั้นหน่วยเซนติมอร์แกนจึงปรากฏขึ้นเมื่ออธิบายว่าเครื่องหมายอยู่ใกล้กับตำแหน่งของโรคมากเพียงใด เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงเกี่ยวกับวิธีการวัดและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

Sturtevant (1913) เป็นคนแรกที่ใช้เปอร์เซ็นต์การรวมกลุ่มใหม่เป็นระยะทางในการสร้างแผนที่พันธุกรรม และหน่วยของระยะทางแผนที่ต่อมาได้ถูกตั้งชื่อว่าเซนติมอร์แกนตามชื่อของ Thomas Hunt Morgan เมื่อเป็นที่ชัดเจนว่าความถี่การรวมกลุ่มใหม่ไม่ได้เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงในช่วงที่ยาวนาน จึงมีการนำฟังก์ชันการทำแผนที่มาใช้: Haldane (1919) ได้พัฒนาฟังก์ชันที่สมมติว่าไม่มีการรบกวน และ Kosambi (1943) ได้นำเสนอฟังก์ชันที่รองรับการรบกวนการไขว้กัน ซึ่งทั้งสองยังคงใช้ในการสร้างแผนที่พันธุกรรม

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

หนึ่งเซนติมอร์แกนเท่ากับจำนวนคู่เบสเท่ากันเสมอไปหรือไม่?

ไม่ ความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางทางพันธุกรรมและทางกายภาพแตกต่างกันไปทั่วทั้งจีโนม เนื่องจากอัตราการรวมกลุ่มใหม่แตกต่างกันไปในแต่ละภูมิภาค โดยเฉลี่ยแล้วหนึ่งเซนติมอร์แกนจะสอดคล้องกับประมาณหนึ่งเมกะเบสในจีโนมมนุษย์ แต่เป็นเพียงค่าประมาณเท่านั้น

เหตุใดจึงจำเป็นต้องมีฟังก์ชันการทำแผนที่?

เนื่องจากการไขว้กันสองครั้งระหว่างตำแหน่งที่อยู่ห่างกันอาจมองไม่เห็นในลูกหลาน ความถี่การรวมกลุ่มใหม่ดิบจึงประเมินจำนวนการไขว้กันที่แท้จริงต่ำไป ฟังก์ชันการทำแผนที่แปลงความถี่การรวมกลุ่มใหม่เป็นระยะทางที่สามารถบวกเพิ่มได้ซึ่งคำนึงถึงสิ่งนี้