02.12.2021

Са̀нтиморган (сокращенно: сМ) в генетике — единица измерения генетической сцепленности между полиморфными фрагментами генома (локусами или маркерами), которая определена как дистанция, на которой вероятность рекомбинации генов в мейозе составляет 1 %. Условная дистанция здесь не является физическим расстоянием, хотя коррелирует с расстоянием между фрагментами генома вдоль цепи ДНК, выраженным в количестве пар оснований. Чем больше дистанция в сантиморганах, тем меньше сцепленность участков ДНК, т.е. больше вероятность кроссинговера этих участков.

Этимология

Название единицы было дано Альфредом Генри Стуртевантом в честь его учителя, Томаса Ханта Моргана.

Отношение к физическому расстоянию

Число пар оснований, которому соответствует сантиморган, широко варьируется по всему геному — различные регионы хромосомы имеют различную склонность к кроссинговеру. Кроме того, это число существенно различается у разных биологических видов. Так, в организме человека один сантиморган соответствует примерно одной мегабазе (одному миллиону пар оснований), в то время как малярийный плазмодий Plasmodium falciparum имеет среднее расстояние рекомбинации в ~15 килобаз (кб) на один сантиморган: маркеры, разделенные по 15 кб ДНК (15 тысяч нуклеотидов), имеют ожидаемый уровень кроссинговеров в 1 % на поколение.

Среднее расстояние рекомбинации, соответствующее 1 сантиморгану, не одинаково у самцов и самок. Так, было подсчитано, что аутосомный (т.е. не включающий половые хромосомы) геном человека у женщин имеет суммарную длину 4782 сМ, а у мужчин — только 2809 сМ. Это означает, что рекомбинация при образовании женских гамет у человека происходит гораздо чаще, чем мужских. У самцов дрозофилы (в отличие от самок) и у самок тутового шелкопряда (в отличие от самцов) кроссинговер вообще не происходит, что соответствует нулевой дистанции (полной генетической сцепленности) между любыми генами в хромосоме.

Обратите внимание, что не-синтенные гены (гены, расположенные на разных хромосомах) отделены по своей сути и расстояния в сМ к ним не применимы.

Отношение к вероятности рекомбинации

Так как генетическая рекомбинация между двумя маркерами обнаруживается только в том случае, если имеется нечётное число кроссинговеров между ними, то расстояние, выраженное в сантиморганах, не вполне соотносится с вероятностью генетической рекомбинации.

Если принять в качестве модели картирующую функцию Холдейна, где количество кроссинговеров соотносится с распределением Пуассона, генетическое расстояние d приведёт к нечётному числу кроссинговеров (а значит и обнаружит генетическую рекомбинацию) с вероятностью P, вычисляемой по формуле:

P [ рекомбинация | сцепленность  d  cM ] = ∑ k = 0 ∞ P [ 2 k + 1  кроссинговеров | сцепленность  d  cM ] = {displaystyle Pleft[{ ext{рекомбинация}}|{ ext{сцепленность }}d{ ext{ cM}} ight]=sum _{k=0}^{infty }Pleft[2k+1{ ext{ кроссинговеров}}|{ ext{сцепленность }}d{ ext{ cM}} ight]=} = ∑ k = 0 ∞ e − d / 100 ( d / 100 ) 2 k + 1 ( 2 k + 1 ) ! = e − d / 100 sh ⁡ ( d / 100 ) = 1 − e − 2 d / 100 2 , {displaystyle {}=sum _{k=0}^{infty }e^{-d/100}{frac {(d/100)^{2,k+1}}{(2,k+1)!}}=e^{-d/100}operatorname {sh} (d/100)={frac {1-e^{-2d/100}}{2}},,}

где sh — функция гиперболического синуса. Вероятность рекомбинации составляет около d/100 для малых значений d и достигает 50 % по мере того, как d стремится к бесконечности.

Эту формулу можно обратить, получив расстояние в сантиморганах как функцию вероятности рекомбинации:

d = 50 ln ⁡ ( 1 1 − 2 P [ рекомбинация ] ) . {displaystyle d=50ln left({frac {1}{1-2Pleft[{ ext{рекомбинация}} ight]}} ight),.}

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: