V každodenním životě měříme vzdálenosti v metrech, stopách, mílích, milimetrech atd. Jak byste ale vyjádřili vzdálenost mezi dvěma geny na chromozomu? Všechny standardní jednotky měření jsou příliš velké a na naši genetiku se opravdu nevztahují.
To je místo, kde jednotka centimorgan (často zkráceno na cm) přichází v. Zatímco centimorgany se používají jako jednotka vzdálenosti k reprezentaci genů na chromozomu, používá se také jako jednotka pravděpodobnosti frekvence rekombinace.
Rekombinace je přirozený jev (který se také používá v genetickém inženýrství), kdy se během crossover událostí geny „vyměňují“ kolem chromozomů. Toto přeskupuje geny, což může přispívat ke genetické variabilitě gamet a lze je také použít pro umělé genetické inženýrství.
Co je Centimorgan?
A centimorgan, také známý a psaný jako jednotka genetické mapy (gmu), je v podstatě jednotka pravděpodobnosti. Jeden cM se rovná vzdálenosti dvou genů, která dává rekombinační frekvenci jednoho procenta. Jinými slovy, jeden cM představuje a
Čím větší je množství centimorganů, tím jsou geny dále od sebe.
To dává smysl, když přemýšlíte o tom, co je křížení a rekombinace. Pokud jsou dva geny těsně vedle sebe, existuje mnohem menší šance, že budou od sebe odděleny jednoduše proto, že jsou si blízké společně, proto je procento rekombinace, které představuje jeden cM, tak nízké: je mnohem méně pravděpodobné, že k němu dojde, když jsou geny blízké spolu.
Když jsou dva geny dále od sebe, aka vzdálenost cM je větší, znamená to, že je mnohem pravděpodobnější, že se oddělí během události přechodu, což odpovídá vyšší pravděpodobnosti (a vzdálenosti) představované centimorganem jednotka.
Jak se Centimorgans používají?
Protože centimorgany představují jak frekvenci rekombinace, tak vzdálenosti genů, mají několik různých využití. První je jednoduše mapovat umístění genů na chromozomech. Vědci odhadli, že jeden cM je zhruba ekvivalentní jednomu milionu párů bází u lidí.
To umožňuje vědcům provádět testy, aby porozuměli frekvenci rekombinace a poté ji přirovnali k délce a vzdálenosti genů, což jim umožňuje vytvářet chromozomové a genové mapy.
Lze jej použít také obráceně. Pokud například znáte vzdálenost mezi dvěma geny v párech bází, můžete ji vypočítat v centimorganech a vypočítat frekvenci rekombinací pro tyto geny. To se také používá k testování, zda jsou geny „spojeny“, což znamená, že jsou na chromozomu velmi blízko sebe.
Pokud je frekvence rekombinace méně než 50 cM, to znamená, že geny jsou spojeny. To jinými slovy znamená, že tyto dva geny jsou blízko sebe a jsou „spojeny“ tím, že jsou na stejný chromozom. Pokud mají dva geny frekvenci rekombinací větší než 50 cM, pak nejsou propojeny a jsou tedy zapnuty různé chromozomy nebo velmi daleko od sebe na stejném chromozomu.
Vzorec a výpočet Centimorgan
U kalkulačky centimorgan budete potřebovat hodnoty celkového počtu potomků i počtu rekombinantních potomků. Rekombinantní potomci jsou potomci, kteří mají kombinaci nerodičovských alel. Za tímto účelem vědci zkřížili dvojitý heterozygot s dvojitým homozygotním recesivním (pro příslušné geny), kterému se říká „tester“.
Řekněme například, že existuje mužská muška s genotypem JjRr a samice s muškou jjrr. Všechna vajíčka samice budou mít genotyp „jr“. Samčí sperma bez přechodových událostí by poskytla pouze JR a jr. Díky crossoverovým událostem a rekombinaci však mohli také potenciálně poskytnout Jr nebo jR.
Takže přímo zděděné rodičovské genotypy bude buď JjRr, nebo jjrr. Rekombinantní potomstvo byli by lidé s genotypem Jjrr nebo jjRr. Letět potomstvo s těmito genotypy by bylo rekombinantní potomstvo, protože tato kombinace by za normálních okolností nebyla možná, pokud by nedošlo ke křížení došlo.
Budete se muset podívat na všechny potomky a spočítat jak celkové potomstvo, tak rekombinantní potomstvo. Jakmile budete mít v experimentu, který právě provádíte, hodnoty pro celkové i rekombinantní potomstvo, můžete vypočítat frekvenci rekombinace pomocí následujícího vzorce centimorgan:
Frekvence rekombinace = (počet rekombinantních potomků / celkový počet potomků) * 100 m
Jelikož jeden centimorgan se rovná jednomu procentu frekvence rekombinace, můžete také napsat toto procento, které získáte, jako v centimorganických jednotkách. Pokud byste například dostali odpověď 67 procent, v centimorganech by to bylo 67 cM.
Příklad výpočtu
Pokračujme výše uvedeným příkladem. Tyto dvě mouchy se páří a mají následující počet potomků:
JjRr = 789
jjrr = 815
Jjrr = 143
jjRr = 137
Celkové potomstvo se rovná všem přidaným potomkům, což je:
Celkové potomstvo = 789 + 815 + 143 +137 = 1,884
Rekombinantní potomstvo se rovná počtu potomků Jjrr a jjRr, což je:
Rekombinantní potomstvo = 143 + 137 = 280
Frekvence rekombinace v centimorganech je tedy:
Frekvence rekombinace = (280/1 884) * 100 = 14,9 procent = 14,9 cM