Khoảng cách bản đồ di truyền và Centimorgan

Khoảng cách bản đồ di truyền thể hiện mức độ xa nhau giữa hai locus dựa trên tần suất tái tổ hợp tách rời chúng, thay vì dựa trên số cặp base vật lý. Đơn vị của nó là centimorgan, được định nghĩa sao cho một centimorgan tương ứng với tần suất tái tổ hợp một phần trăm; nó chuyển đổi một thống kê di truyền có thể quan sát được thành một thước đo cộng gộp về vị trí dọc theo nhiễm sắc thể.

Definition

Khoảng cách bản đồ di truyền là một thước đo sự phân tách giữa hai locus được suy ra từ tần suất tái tổ hợp, được biểu thị bằng centimorgan (cM), trong đó một centimorgan bằng một phần trăm xác suất xảy ra sự kiện tái tổ hợp giữa các locus trong một lần giảm phân duy nhất.

Scope

Mục này bao gồm định nghĩa về centimorgan, cách tần suất tái tổ hợp được chuyển đổi thành khoảng cách cộng gộp, các hàm lập bản đồ điều chỉnh cho các trao đổi chéo đa bội, và sự phân biệt giữa khoảng cách di truyền và khoảng cách vật lý. Đây là một chủ đề tham khảo về cơ sở định lượng của việc lập bản đồ gen.

Core questions

• Một centimorgan có nghĩa là gì, và tại sao nó không phải là một khoảng cách vật lý?
• Tại sao tần suất tái tổ hợp không đơn thuần là cộng gộp trong các khoảng dài?
• Các hàm lập bản đồ liên hệ tần suất tái tổ hợp với khoảng cách bản đồ như thế nào?
• Khoảng cách di truyền khác với khoảng cách vật lý như thế nào?

Key concepts

• Centimorgan (đơn vị bản đồ)
• Tần suất tái tổ hợp như một đại diện khoảng cách
• Tính cộng gộp của khoảng cách bản đồ
• Các hàm lập bản đồ (Haldane, Kosambi)
• Nhiễu trao đổi chéo
• Khoảng cách di truyền so với khoảng cách vật lý

Mechanisms

Sự hiểu biết sâu sắc của Sturtevant là tần suất tái tổ hợp giữa hai locus có thể đóng vai trò là đại diện cho khoảng cách của chúng, bởi vì các trao đổi chéo xảy ra thường xuyên hơn giữa các locus cách xa nhau. Một đơn vị bản đồ, centimorgan, được định nghĩa là khoảng cách tạo ra một phần trăm con lai tái tổ hợp. Trong các khoảng ngắn, tần suất tái tổ hợp xấp xỉ bằng khoảng cách bản đồ và các khoảng cách có tính cộng gộp; trong các khoảng dài hơn, các trao đổi chéo kép có thể đưa các chromatid trở lại sự sắp xếp của bố mẹ, do đó tần suất tái tổ hợp quan sát được đánh giá thấp hơn số lượng sự kiện trao đổi chéo thực sự và bão hòa gần 0,5. Các hàm lập bản đồ điều chỉnh cho điều này: hàm của Haldane (1919) giả định các trao đổi chéo xảy ra độc lập (không có nhiễu), trong khi hàm của Kosambi (1943) kết hợp nhiễu dương, trong đó một trao đổi chéo ức chế một trao đổi chéo khác gần đó. Bởi vì tốc độ tái tổ hợp thay đổi dọc theo bộ gen, khoảng cách di truyền tính bằng centimorgan không tương ứng với một số lượng cặp base cố định của khoảng cách vật lý.

Clinical relevance

Khoảng cách bản đồ di truyền là thang đo mà trên đó sự liên kết và định vị gen gây bệnh được báo cáo, do đó centimorgan xuất hiện khi mô tả mức độ gần của một dấu hiệu với một locus gây bệnh. Mục này là thông tin tham khảo về phép đo và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

History

Sturtevant (1913) lần đầu tiên sử dụng tỷ lệ phần trăm tái tổ hợp làm khoảng cách để vẽ bản đồ di truyền, và đơn vị khoảng cách bản đồ sau đó được đặt tên là centimorgan theo Thomas Hunt Morgan. Khi rõ ràng rằng tần suất tái tổ hợp không tăng tuyến tính trong các khoảng dài, các hàm lập bản đồ đã được giới thiệu: Haldane (1919) đã đưa ra một hàm giả định không có nhiễu, và Kosambi (1943) đã cung cấp một hàm điều chỉnh nhiễu trao đổi chéo, cả hai vẫn được sử dụng để xây dựng bản đồ di truyền.

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

Một centimorgan có luôn bằng cùng một số cặp base không?

Không. Mối quan hệ giữa khoảng cách di truyền và vật lý thay đổi trên khắp bộ gen vì tốc độ tái tổ hợp khác nhau giữa các vùng; trung bình khoảng một centimorgan tương ứng với khoảng một megabase trong bộ gen người, nhưng đây chỉ là một ước tính gần đúng.

Tại sao cần có các hàm lập bản đồ?

Bởi vì các trao đổi chéo kép giữa các locus xa có thể không nhìn thấy được ở con cái, tần suất tái tổ hợp thô đánh giá thấp số lượng trao đổi chéo thực sự; các hàm lập bản đồ chuyển đổi tần suất tái tổ hợp thành một khoảng cách cộng gộp có tính đến điều này.