Im Alltag messen wir Entfernungen in Metern, Fuß, Meilen, Millimetern usw. Aber wie würden Sie den Abstand zwischen zwei Genen auf einem Chromosom ausdrücken? Alle Standardmaßeinheiten sind viel zu groß und treffen nicht wirklich auf unsere Genetik zu.
Hier ist die Einheit Centimorgan (oft abgekürzt mit cm) kommt herein. Während Centimorgane als Abstandseinheit verwendet werden, um Gene auf einem Chromosom darzustellen, wird sie auch als Wahrscheinlichkeitseinheit für die Rekombinationshäufigkeit verwendet.
Rekombination ist ein natürliches Phänomen (das auch in der Gentechnik verwendet wird), bei dem bei Crossover-Ereignissen Gene auf den Chromosomen "vertauscht" werden. Dadurch werden die Gene neu angeordnet, was zur genetischen Variabilität der Gameten beitragen und auch für die künstliche Gentechnik genutzt werden kann.
Was ist ein Centimorgan?
EIN Centimorgan, auch bekannt und geschrieben als a genetische Karteneinheit (gmu) ist im Grunde eine Wahrscheinlichkeitseinheit. Ein cM entspricht dem Abstand zweier Gene, was eine Rekombinationshäufigkeit von einem Prozent ergibt. Mit anderen Worten, ein cM steht für a
ein Prozent Chance dass ein Gen aufgrund eines Cross-Over-Ereignisses von einem anderen Gen getrennt wird.Je größer die Anzahl der Centimorgane, desto weiter sind die Gene voneinander entfernt.
Dies ist sinnvoll, wenn Sie darüber nachdenken, was Crossing-Over und Rekombination sind. Wenn zwei Gene direkt nebeneinander liegen, besteht eine viel geringere Chance, dass sie voneinander getrennt werden, nur weil sie nahe beieinander liegen zusammen, weshalb der Prozentsatz der Rekombination, die ein einzelnes cM darstellt, so gering ist: Es ist viel weniger wahrscheinlich, dass es auftritt, wenn die Gene nahe beieinander liegen zusammen.
Wenn zwei Gene weiter auseinander liegen, also der cM-Abstand größer ist, bedeutet dies, dass sie sich viel eher trennen während eines Cross-Over-Ereignisses, was der höheren Wahrscheinlichkeit (und Entfernung) entspricht, die durch das Centimorgan. repräsentiert wird Einheit.
Wie werden Centimorgane verwendet?
Da Centimorgane sowohl die Rekombinationsfrequenz als auch die Genabstände darstellen, haben sie verschiedene Verwendungszwecke. Die erste besteht darin, einfach die Position von Genen auf Chromosomen zu kartieren. Wissenschaftler haben geschätzt, dass ein cM ungefähr einer Million Basenpaare beim Menschen entspricht.
Auf diese Weise können Wissenschaftler Tests durchführen, um die Rekombinationsfrequenz zu verstehen und diese dann mit Genlänge und -abstand gleichzusetzen, wodurch sie Chromosomen- und Genkarten erstellen können.
Es kann auch umgekehrt verwendet werden. Wenn Sie beispielsweise den Abstand zwischen zwei Genen in Basenpaaren kennen, können Sie diesen in Centimorgans berechnen und somit die Rekombinationshäufigkeit für diese Gene berechnen. Dies wird auch verwendet, um zu testen, ob Gene „verknüpft“ sind, also sehr nah beieinander auf dem Chromosom.
Wenn die Rekombinationsfrequenz ist weniger als 50 cM bedeutet, dass die Gene miteinander verbunden sind. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die beiden Gene eng beieinander liegen und "verknüpft" sind, indem sie auf der gleiches Chromosom. Wenn zwei Gene eine Rekombinationsfrequenz haben größer als 50 cM, dann sind sie nicht verlinkt und somit an verschiedene Chromosomen oder sehr weit auseinander auf demselben Chromosom.
Centimorgan-Formel und -Berechnung
Für einen Centimorgan-Rechner benötigen Sie die Werte sowohl der Gesamtzahl der Nachkommen als auch der Anzahl der rekombinanten Nachkommen. Rekombinante Nachkommen sind Nachkommen, die eine nicht-elterliche Allelkombination aufweisen. Um dies zu tun, kreuzen Wissenschaftler einen doppelten Heterozygoten mit einem doppelten homozygoten rezessiven (für die interessierenden Gene), der als "Tester" bezeichnet wird.
Nehmen wir zum Beispiel an, es gibt eine männliche Fliege mit dem Genotyp JjRr und eine weibliche Fliege mit jjrr. Alle Eier des Weibchens werden den Genotyp "jr" haben. Das Sperma des Mannes ohne Crossover-Ereignisse würde nur JR und jr. Dank Crossover-Ereignissen und Rekombination könnten sie jedoch möglicherweise auch Jr oder jR geben.
Also direkt vererbt elterliche Genotypen wäre entweder JjRr oder jjrr. Rekombinante Nachkommen wären solche mit dem Genotyp Jjrr oder jjRr. Fliegennachkommen mit diesen Genotypen wären would rekombinante Nachkommen, da diese Kombination normalerweise nicht möglich wäre, es sei denn, ein Crossover-Ereignis War aufgetreten.
Sie müssen sich alle Nachkommen ansehen und sowohl die gesamten Nachkommen als auch die rekombinanten Nachkommen zählen. Sobald Sie die Werte sowohl für die Gesamt- als auch für die rekombinante Nachkommenschaft in einem von Ihnen durchgeführten Experiment haben, können Sie die Rekombinationshäufigkeit mit der folgenden Centimorgan-Formel berechnen:
Rekombinationshäufigkeit = (Anzahl rekombinanter Nachkommen / Gesamtzahl Nachkommen) * 100 m
Da ein Centimorgan einer Rekombinationshäufigkeit von einem Prozent entspricht, können Sie diesen Prozentsatz auch in Centimorgan-Einheiten schreiben. Wenn Sie beispielsweise eine Antwort von 67 Prozent erhalten, wären das in Centimorgans 67 cM.
Beispielrechnung
Fahren wir mit dem oben verwendeten Beispiel fort. Diese beiden Fliegen paaren sich und haben die folgende Anzahl von Nachkommen:
JjRr = 789
jjrr = 815
Jjrr = 143
jjRr = 137
Die Gesamtnachkommenschaft ist gleich allen hinzugefügten Nachkommen, d. h.:
Gesamte Nachkommenschaft = 789 + 815 + 143 +137 = 1,884
Rekombinante Nachkommen sind gleich der Nachkommenzahl von Jjrr und jjRr, die ist:
Rekombinante Nachkommen = 143 + 137 = 280
Die Rekombinationsfrequenz in Centimorganen ist also:
Rekombinationshäufigkeit = (280 / 1,884) * 100 = 14,9 Prozent = 14,9 cM