W życiu codziennym mierzymy odległości w metrach, stopach, milach, milimetrach itp. Ale jak wyraziłbyś odległość między dwoma genami na chromosomie? Wszystkie standardowe jednostki miary są o wiele za duże i tak naprawdę nie mają zastosowania do naszej genetyki.
To tam jednostka centymorgan (często skracane do cm) wchodzi. Podczas gdy centymorgany są używane jako jednostka odległości do reprezentowania genów na chromosomie, są również używane jako jednostka prawdopodobieństwa dla częstotliwości rekombinacji.
Rekombinacja jest naturalnym zjawiskiem (wykorzystywanym również w inżynierii genetycznej), w którym podczas zdarzeń krzyżowania geny są „zamieniane” wokół chromosomów. Powoduje to przegrupowanie genów, które mogą zwiększać zmienność genetyczną gamet i mogą być również wykorzystywane do sztucznej inżynierii genetycznej.
Co to jest Centimorgan?
ZA centymorgan, znany również i zapisywany jako a jednostka mapy genetycznej (gmu) jest w istocie jednostką prawdopodobieństwa. Jeden cM jest równy odległości dwóch genów, co daje częstotliwość rekombinacji wynoszącą jeden procent. Innymi słowy, jeden cM reprezentuje a
jeden procent szans że jeden gen zostanie oddzielony od innego genu z powodu zdarzenia krzyżowego.Im większa liczba centymorganów, tym dalej geny są od siebie.
Ma to sens, gdy myślisz o tym, czym jest przejście i rekombinacja. Jeśli dwa geny znajdują się tuż obok siebie, istnieje znacznie mniejsza szansa, że zostaną od siebie oddzielone tylko dlatego, że są blisko siebie razem, dlatego odsetek rekombinacji, jaki reprezentuje pojedynczy cM, jest tak niski: jest znacznie mniej prawdopodobne, gdy geny są blisko siebie razem.
Kiedy dwa geny są dalej od siebie, czyli odległość w cm jest większa, oznacza to, że znacznie częściej się rozdzielają podczas zdarzenia krzyżowego, co odpowiada większemu prawdopodobieństwu (i odległości) reprezentowanemu przez centymorgan jednostka.
Jak są używane centymorgany?
Ponieważ centymorgany reprezentują zarówno częstotliwość rekombinacji, jak i odległości genów, mają kilka różnych zastosowań. Pierwszym z nich jest po prostu mapowanie lokalizacji genów na chromosomach. Naukowcy oszacowali, że jeden cM odpowiada mniej więcej milionowi par zasad u ludzi.
Umożliwia to naukowcom przeprowadzanie testów w celu zrozumienia częstotliwości rekombinacji, a następnie zrównania jej z długością i odległością genu, co pozwala im tworzyć mapy chromosomów i genów.
Może być również używany w odwrotny sposób. Jeśli na przykład znasz odległość między dwoma genami w parach zasad, możesz obliczyć ją w centymorganach, a tym samym obliczyć częstotliwość rekombinacji dla tych genów. Jest to również używane do testowania, czy geny są „połączone”, co oznacza, że są bardzo blisko siebie na chromosomie.
Jeśli częstotliwość rekombinacji wynosi mniej niż 50 cM, oznacza to, że geny są połączone. Innymi słowy, oznacza to, że te dwa geny są blisko siebie i są „połączone” poprzez bycie na ten sam chromosom. Jeśli dwa geny mają częstotliwość rekombinacji Lepszy niż 50 cm, to nie są połączone, a zatem są włączone różne chromosomy lub bardzo daleko od siebie na tym samym chromosomie.
Formuła i obliczenia Centimorgan
W przypadku kalkulatora centymorganów potrzebne będą wartości zarówno całkowitej liczby potomstwa, jak i liczby zrekombinowanego potomstwa. Potomstwo rekombinowane to potomstwo, które ma nie-rodzicielską kombinację alleli. W tym celu naukowcy krzyżują podwójną heterozygotę z podwójną homozygotą recesywną (dla interesujących genów), która nazywa się „tester”.
Załóżmy na przykład, że jest mucha samca z genotypem JjRr i samica z jjrr. Wszystkie jaja samicy będą miały genotyp „jr”. Plemniki samca bez zdarzeń krzyżowych dawałyby tylko JR i jr. Jednak dzięki zdarzeniom krzyżowym i rekombinacji mogą również potencjalnie dać Jr lub jR.
Tak więc bezpośrednio odziedziczone genotypy rodzicielskie byłoby JjRr lub jjrr. Rekombinowane potomstwo byłyby te z genotypem Jjrr lub jjRr. Latające potomstwo z tymi genotypami byłoby rekombinowane potomstwo, ponieważ taka kombinacja nie byłaby normalnie możliwa, chyba że doszłoby do zdarzenia krzyżowego miało miejsce.
Musisz przyjrzeć się całemu potomstwu i policzyć zarówno potomstwo całkowite, jak i potomstwo rekombinowane. Po uzyskaniu wartości zarówno całkowitego, jak i rekombinowanego potomstwa w przeprowadzanym eksperymencie, możesz obliczyć częstotliwość rekombinacji, korzystając z następującego wzoru na centymorgany:
Częstotliwość rekombinacji = (liczba rekombinowanego potomstwa / całkowita liczba potomstwa) * 100m
Ponieważ jeden centymorgan jest równy jednemu procentowi częstotliwości rekombinacji, możesz również zapisać ten procent w jednostkach centymorganów. Na przykład, jeśli uzyskasz odpowiedź 67 procent, w centymorganach będzie to 67 cM.
Przykładowe obliczenia
Kontynuujmy przykład użyty powyżej. Te dwie muchy łączą się w pary i mają następującą liczbę potomstwa:
JjRr = 789
jjrr = 815
Jjrr = 143
jjRr = 137
Całkowite potomstwo jest równe całemu dodanemu potomstwu, czyli:
Całkowite potomstwo = 789 + 815 + 143 +137 = 1,884
Rekombinowane potomstwo jest równe liczbie potomstwa Jjrr i jjRr, która wynosi:
Rekombinowane potomstwo = 143 + 137 = 280
Tak więc częstotliwość rekombinacji w centymorganach wynosi:
Częstotliwość rekombinacji = (280/1,884) * 100 = 14,9 procent = 14,9 cM
