Centimorganen berekenen

In het dagelijks leven meten we afstanden in meters, voeten, mijlen, millimeters, enz. Maar hoe zou je de afstand tussen twee genen op een chromosoom uitdrukken? Alle standaard meeteenheden zijn veel te groot en zijn niet echt van toepassing op onze genetica.

Dat is waar de eenheid centimorgan (vaak afgekort tot cm) komt binnen. Hoewel centimorganen worden gebruikt als een afstandseenheid om genen op een chromosoom weer te geven, wordt het ook gebruikt als een waarschijnlijkheidseenheid voor recombinatiefrequentie.

recombinatie is een natuurlijk fenomeen (dat ook wordt gebruikt in genetische manipulatie) waarbij tijdens crossover-gebeurtenissen genen op chromosomen worden "verwisseld". Dit herschikt de genen, die kunnen bijdragen aan de genetische variabiliteit van gameten en die ook kunnen worden gebruikt voor kunstmatige genetische manipulatie.

EEN centimorgan, ook bekend en geschreven als a genetische kaarteenheid (gmu), is in wezen een eenheid van waarschijnlijkheid. Eén cM is gelijk aan de afstand van twee genen die een recombinatiefrequentie van één procent geeft. Met andere woorden, één cM staat voor a

Hoe groter het aantal centimorganen, hoe verder de genen van elkaar verwijderd zijn.

Dit is logisch als je nadenkt over wat oversteken en recombinatie is. Als twee genen vlak naast elkaar liggen, is de kans veel kleiner dat ze van elkaar worden gescheiden, simpelweg omdat ze dichtbij zijn samen, daarom is het percentage recombinatie dat een enkele cM vertegenwoordigt zo laag: het is veel minder waarschijnlijk dat genen zich dicht bij elkaar bevinden samen.

Als twee genen verder uit elkaar liggen, oftewel de cM-afstand is groter, betekent dit dat ze veel meer kans hebben om te scheiden tijdens een cross-over-gebeurtenis, wat overeenkomt met de hogere waarschijnlijkheid (en afstand) die wordt weergegeven door het centimorgan eenheid.

Omdat centimorganen zowel recombinatiefrequentie als genafstanden vertegenwoordigen, hebben ze een paar verschillende toepassingen. De eerste is om eenvoudig de locatie van genen op chromosomen in kaart te brengen. Wetenschappers hebben geschat dat één cM ongeveer gelijk is aan één miljoen basenparen bij de mens.

Hierdoor kunnen wetenschappers tests uitvoeren om de recombinatiefrequentie te begrijpen en die vervolgens gelijk te stellen aan genlengte en -afstand, waardoor ze chromosoom- en genkaarten kunnen maken.

Het kan ook op de omgekeerde manier worden gebruikt. Als je bijvoorbeeld de afstand tussen twee genen in basenparen weet, kun je die in centimorganen berekenen en zo de recombinatiefrequentie voor die genen berekenen. Dit wordt ook gebruikt om te testen of genen "gekoppeld" zijn, wat betekent dat ze heel dicht bij elkaar op het chromosoom liggen.

Als de recombinatiefrequentie is minder dan 50 cM, het betekent dat de genen aan elkaar gekoppeld zijn. Dit betekent met andere woorden dat de twee genen dicht bij elkaar liggen en "verbonden" zijn door op de hetzelfde chromosoom. Als twee genen een recombinatiefrequentie hebben groter dan 50 cM, dan zijn ze niet gekoppeld en dus aan verschillende chromosomen of heel ver uit elkaar op hetzelfde chromosoom.

Voor een centimorgan-calculator hebt u de waarden nodig van zowel het totale aantal nakomelingen als het aantal recombinante nakomelingen. Recombinante nakomelingen zijn nakomelingen die een niet-ouderlijke allelcombinatie hebben. Om dit te doen, kruisen wetenschappers een dubbele heterozygoot met een dubbele homozygoot recessief (voor de genen in kwestie), die de 'tester' wordt genoemd.

Laten we bijvoorbeeld zeggen dat er een mannelijke vlieg is met het genotype JjRr en een vrouwelijke vlieg met jjrr. Alle eieren van het vrouwtje zullen het genotype "jr" hebben. Het sperma van de man zonder crossover-gebeurtenissen zou JR en jr. Dankzij crossover-gebeurtenissen en recombinatie kunnen ze echter mogelijk ook Jr of jR geven.

Dus, direct geërfd ouderlijke genotypen zou ofwel JjRr of jjrr zijn. Recombinant nageslacht zouden die zijn met het genotype Jjrr of jjRr. Vliegnageslacht met die genotypen zou zijn recombinant nageslacht, aangezien die combinatie normaal gesproken niet mogelijk zou zijn, tenzij een crossover-gebeurtenis had plaatsgevonden.

Je moet naar al het nageslacht kijken en zowel het totale nageslacht als het recombinante nageslacht tellen. Zodra u de waarden voor zowel het totale als het recombinante nageslacht hebt in een experiment dat u uitvoert, kunt u de recombinatiefrequentie berekenen met behulp van de volgende centimorgan-formule:

Recombinatiefrequentie = (# recombinante nakomelingen / totaal # nakomelingen) * 100m

Omdat één centimorgan gelijk is aan één procent recombinatiefrequentie, kun je dat percentage dat je krijgt ook schrijven als in centimorgan-eenheden. Als u bijvoorbeeld een antwoord van 67 procent krijgt, is dat in centimorganen 67 cM.

Laten we verder gaan met het voorbeeld dat hierboven is gebruikt. Die twee vliegen paren en hebben het volgende aantal nakomelingen:

JjRr = 789

jjrr = 815

Jjrr = 143

jjRr = 137

Het totale nageslacht is gelijk aan al het toegevoegde nageslacht, namelijk:

Totaal nageslacht = 789 + 815 + 143 +137 = 1,884

Recombinant nageslacht is gelijk aan het nakomelingengetal van Jjrr en jjRr, dat is:

Recombinant nageslacht = 143 + 137 = 280

De recombinatiefrequentie in centimorganen is dus:

Recombinatiefrequentie = (280 / 1.884) * 100 = 14,9 procent = 14,9 cM