1 / 46

Tema 8: Mapas genéticos

Tema 8: Mapas genéticos. 25,4. b. pr. c. 5,9. 19,5. 23,7. Objetivos tema 8: Cartografía (mapas) genéticos. Deberán quedar bien claros los siguientes puntos En qué se fundamenta un mapa genético Cómo calcular las frecuencias de recombinación en loci ligados

rich
Download Presentation

Tema 8: Mapas genéticos

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Tema 8: Mapas genéticos 25,4 b pr c 5,9 19,5 23,7 Tema 8: Cartografía genética

  2. Objetivos tema 8: Cartografía (mapas) genéticos • Deberán quedar bien claros los siguientes puntos • En qué se fundamenta un mapa genético • Cómo calcular las frecuencias de recombinación en loci ligados • Construcción de mapas genéticos a partir de • cruzamientos pruebas de 2 y 3 factores (puntos) • Interferencia y coeficiente de coincidencia • Análisis de tétradas en hongos ascomicetos • Cartografía genética en humanos Tema 8: Cartografía genética

  3. Dos mapas mejor que uno. Mapa del metro y de calles de Londres Tema 8: Cartografía genética

  4. Mapas genéticos y físicos Tema 8: Cartografía genética

  5. Cartografía genética: • La cartografía genética asigna el lugar cromosómico de un gen (o locus) y su relación de distancia con otros genes (o loci) en un cromosoma dado • A. Sturtevant (1913). La distribución y el orden lineal de los genes se pueden establecer experimentalmente mediante el análisis genético Tema 8: Cartografía genética

  6. Gametos resultantes de doble heterocigoto de genes no ligados • 50% parentales y 50% recombinantes AB Ab aB ab A B -- --- a b • Gametos resultantes de doble heterocigoto de genes ligados AB Ab aB ab 25 % x % AB ----- ab 25 % y % 25 % y % 25 % x % La fracción de gametos recombinantes es impredecible a priori X e Y dependen de los genes considerados Tema 8: Cartografía genética

  7. Supuesto: las frecuencias de entrecruzamiento, y por tanto la frecuencia de recombinación, depende de la distancia entre genes C B A Unidad de distancia: La unidad de mapa (u.m.) o el centimorgan (cM) --> La distancia entre genes (loci) en los que la frecuencia de recombinación es del 1% Tema 8: Cartografía genética

  8. A C B C Meiosis 1 2 3 4 Tema 8: Cartografía genética

  9. Mayor distancia entre loci --> Mayor número de entrecruzamientos • Más Entrecruzamientos ---> Más Recombinación A mayor frecuencia de recombinación mayor la distancia entre loci El número de entrecruzamientos por meiosis y por cromosoma se puede representar por una distribución aleatoria de Poisson, con media  Tema 8: Cartografía genética

  10. Mapa a partir de cruzamientos prueba de dos puntos (dos loci en el mismo cromosomas) Se determina la distancia 2 a 2 entre loci y éstas se suman para estimar la distancia genética total de un cromosoma A B Tema 8: Cartografía genética

  11. Ejemplo: • Cruzamiento de T. Morgan • pr = Ojos Púrpura • vg = Alas vestigiales • Ambos alelos son recesivos respecto al salvaje • P pr+ pr+ vg+ vg+ X prpr vg vg • F1 pr+ pr vg+ vg X prpr vg vg • Fenotipos F 2 • pr+ vg+ 1339 • pr vg 1195 • pr+ vg 151 • pr vg+ 154 • 2839 Tema 8: Cartografía genética

  12. Metodología • Normalmente heterocigoto X homocigoto recesivo (cruzamiento prueba) -> AB/ab X ab/ab • No se observa en la F2 la proporción fenotípica 1:1:1:1, y la proporción no es predecible a priori porque depende de la distancia entre los genes estudiados • Las dos clases mayoritarias corresponden a los gametos no recombinantes (parentales), y las minoritarias a los recombinantes (no parentales) • La frecuencia de recombinación (recombinantes/total X 100) refleja la distancia genética entre los dos genes. Una unidad de mapa o centimorgan (1cM) = 1% de recombinantes • Se pueden ordenar tres genes o más genes cuyas distancias se han medido dos a dos Tema 8: Cartografía genética

  13. Fenotipos F 2 • pr+ vg+ 1339 • pr vg 1195 • pr+ vg 151 • pr vg+ 154 • ____ • 2839 parentales recombinantes 305 Proporción no igual a 1:1:1:1. Un test de 2 = 1037,18 es muy significativo, p < 0.0000001 FR (frecuencia de rec) = 305/2839 = 0,107 = 10,7 cM pr vg 10,7 cM Tema 8: Cartografía genética

  14. The first genetic linkage map (A.H. Sturtevant 1913 Journal experimental Zoology) ¿Cuál es la distancia entre ambos genes? Tema 8: Cartografía genética

  15. Orden de los genes • Se han estudiado tres pares de genes en experimentos de dos puntos y éstas son las distancias entre ellos (los genes se comparten entre experimentos): • distancia A-B = 12; • distancia B-C = 7; y • distancia A-C = 5 • ¿Cuál es el orden de los genes? Las distancias deben ser aditivas y consistentes entre sí • Supongamos las tres ordenaciones posibles Tema 8: Cartografía genética

  16. Orden de los genes • Ordenaciones posibles • Caso 1: Marcador A está en el medio: • Caso 2: Marcador B está en el medio: • Caso 3: Marcador C está en el medio: B A A C 12 5 B C 7 A B B C 12 7 A C 5 A B 12 Aditividad A C 5 7 C B Tema 8: Cartografía genética

  17. B C A C A FR < x + y • Las distancias de mapa no son completamente • aditivas FR = x FR = y La mejor estima distancia, suma (b-pr) + (pr-c) 25,4 b pr c 5,9 19,5 Tema 8: Cartografía genética 23,7 Distancia experimento dos puntos b-c

  18. Relación entre frecuencia de recombinación y entrecruzamiento (o distancia real de mapa) • Las distancias de mapa no son completamente aditivas porque los dobles recombinantes entre dos marcadores A y C no se detectan en un cruce de dos puntos, subestimándose la distancia A y C A B C A B C A b C A B C a b c a B c a b c a b c • La relación entre la distancia real de mapa (número de entrecruzamientos) y la frecuencia de recombinación entre dos marcadores o loci no es lineal. Cuanto más lejos están los marcadores peor es la estima • La frecuencia de recombinación (FR) entre dos marcadores no puede superar el 50% • FR  0,5 Tema 8: Cartografía genética

  19. Zona de linealidad • Función de mapa • Es una función que permite estimar la distancia de mapa mejor que empleando solamente la frecuencia de recombinación, pues corrige los intercambios (entrecruzamientos) no detectados 50 FR observada (%) 40 30 20 10 =1 =2 =3 =4 Número medio de entrecruzamientos por meiosis 50 100 150 200 Tema 8: Cartografía genética Unidades de mapa reales

  20. ¿Por qué la frecuencia de recombinación (FR) entre dos marcadores no puede superar el 50%? Demostración 1: Muchos entrecruzamientos entre a y b Es igual de probable cualquier combinación, ++, ab, a+, +b, es como si segregaran independientemente ambos loci. Luego, la FR máxima es 50% Tema 8: Cartografía genética

  21. Mapa a partir de cruzamientos prueba de tres puntos (tres loci en el mismo cromosomas) • Metodología • Triple heterocigoto X homocigoto recesivo • (cruzamiento prueba) -> ABC/abc X abc/abc • Si hay ligamiento, no se observa en la F2 la • proporción fenotípica 1/8 para cada tipo de gameto • Se agrupan las clases recíprocas (aquellas • que tienen un fenotipo mutante en el par recíproco, como el par de fenotipos fenotipos ABC-abc ó Abc-aBC. Las clases recíprocas deben ser de frecuencia parecida • Orden de los genes: • Los fenotipos no recombinantes (parentales) son los más frecuentes • Los fenotipos menos frecuentes resultan de un doble entrecruzamiento • Al comparar los fenotipos no recombinantes con los doble entrecruzados, el gen del medio es el que está cambiado • Distancias de mapa: a la distancia entre genes consecutivos debe sumarse las frecuencias de los dobles entrecruzamientos A B C Tema 8: Cartografía genética

  22. Ejemplo: • Tres mutantes marcadores • pr = Ojos Púrpura; b = Cuerpo negro; c = curved, alas curvadas • Los tres alelos son recesivos respecto al salvaje • P pr+ pr+ b+ b+ c+ c+ X prpr bb cc • F1 pr+ pr b+b c+ c X prpr bb vg vg • Si no están ligadosSi están ligados completamente • 1/8 prpr bb cc 1/2 prpr bb cc • 1/8 prpr bb c+c 1/2 pr+pr b+b c+c • 1/8 pr+pr bb cc • 1/8 pr+pr bb c+c • 1/8 prpr b+b cc • 1/8 prpr b+b c+c • 1/8 pr+pr b+b cc • 1/8 pr+pr b+b c+c Triple heterocigoto X homocigoto recesivo (cruzamiento prueba) -> ABC/abc X abc/abc Si hay ligamiento, no se observa en la F2 la proporción fenotípica 1/8 para cada tipo de gameto F2 Tema 8: Cartografía genética

  23. Resultados del cruzamiento prueba, F2 Se agrupan las clases recíprocas (aquellas que tienen un fenotipo mutante en el par recíproco, como el par de fenotipos fenotipos ABC-abc ó Abc-aBC. Las clases recíprocas deben ser de frecuencia parecida • Fenotipo Genotipo Número Número de • recombinantes entre • b-pr pr-c b-c • Salvaje pr+pr b+b c+c 5701 • Black, purp, cur prpr bb cc 5617 • Purp,curved prpr b+b cc 388 388 388 • Black pr+pr bb c+c 367 367 367 • Curved pr+pr b+b cc 1412 1412 1412 • Black,purp prpr bb c+c 1383 1383 1383 • Purp prpr b+b c+c 60 60 60 • Black,curved pr+pr bb cc 72 72 72 • Total 15 000 887 2927 3550 Tema 8: Cartografía genética

  24. Resultados del cruzamiento prueba, F2 • Orden de los genes: • Los fenotipos no recombinantes (parentales) son los más frecuentes • Los fenotipos menos frecuentes resultan de un doble entrecruzamiento • Al comparar los fenotipos no recombinantes con los doble entrecruzados (los que difieren sólo en un fenotipo), el gen del medio es el que está cambiado A B C A B C A b C A B C a b c a B c a b c a b c Tema 8: Cartografía genética

  25. Resultados del cruzamiento prueba, F2 • Orden de los genes: • Los fenotipos no recombinantes (parentales) son los más frecuentes • Los fenotipos menos frecuentes resultan de un doble entrecruzamiento • Al comparar los fenotipos no recombinantes con los doble entrecruzados (los que difieren sólo en un fenotipo), el gen del medio es el que está cambiado • Fenotipo Genotipo Número Número de • recombinantes entre • b-pr pr-c b-c • Salvaje pr+pr b+b c+c 5701 • Black, purp, cur prpr bb cc 5617 • Purp,curved prpr b+b cc 388 388 388 • Black pr+pr bb c+c 367 367 367 • Curved pr+pr b+b cc 1412 1412 1412 • Black,purp prpr bb c+c 1383 1383 1383 • Purp prpr b+b c+c 60 60 60 • Black,curved pr+pr bb cc 72 72 72 El gen pr está en el medio Tema 8: Cartografía genética

  26. Resultados del cruzamiento prueba, F2 • Orden de los genes: • Los fenotipos no recombinantes (parentales) son los más frecuentes • Los fenotipos menos frecuentes resultan de un doble entrecruzamiento • Al comparar los fenotipos no recombinantes con los doble entrecruzados, el gen del medio es el que está cambiado • Fenotipo Genotipo Número Número de • recombinantes entre • b-pr pr-c b-c • Salvaje b+b pr+pr c+c 5701 • Black, purp, cur bb prpr cc 5617 • Purp,curved b+b prpr cc 388 388 388 • Black bb pr+pr c+c 367 367 367 • Curved b+b pr+pr cc 1412 1412 1412 • Black,purp bb prpr c+c 1383 1383 1383 • Purp b+b prpr c+c 60 60 60 • Black,curved bb pr+pr cc 72 72 72 El gen pr está en el medio Tema 8: Cartografía genética

  27. Resultados del cruzamiento prueba, F2 Distancias de mapa: a la distancia entre genes consecutivos debe sumarse las frecuencias de los dobles entrecruzamientos • Fenotipo Genotipo Número Número de • recombinantes entre • b-pr pr-c b-c • Salvaje b+b pr+pr c+c 5701 • Black, purp, cur bb prpr cc 5617 • Purp,curved b+b prpr cc 388 388 388 • Black bb pr+pr c+c 367 367 367 • Curved b+b pr+pr cc 1412 1412 1412 • Black,purp bb prpr c+c 1383 1383 1383 • Purp b+b prpr c+c 60 60 60 • Black,curved bb pr+pr cc 72 72 72 • Total 15 000 887 2927 3550 • Porcentaje 5,9% 19,5% 23,7% Tema 8: Cartografía genética

  28. Tetrada meiótica Gametos Distancia b-pr = frec rec sencillos + frec rec dobles Entrecruzamiento entre b y pr b pr c b pr c b pr c b pr+ c+ 388 367 b+ pr+ c+ b+ pr c b+ pr+ c+ b+ pr+ c+ Doble entrecruzamiento en la región b-pr-c b pr c b pr c b pr c b pr+ c 60 72 b+ pr+ c+ b+ pr c+ b+ pr+ c+ b+ pr+ c+ 887 Distancia b-pr = 887/1500 = 0,059 = 5,9 % = 5,9 cM Tema 8: Cartografía genética

  29. Mapa genético de los marcadores La mejor estima distancia entre los extremos es la suma (b-pr) + (pr-c) 25,4 b pr c 5,9 19,5 23,7 Distancia b-c sin considerar los dobles recombinantes Tema 8: Cartografía genética

  30. Coeficiente de coincidencia: mide si los entrecruzamientos son independientes entre sí • Si los múltiples entrecruzamientos suceden independiemente los unos de los otros, la frecuencia de los dobles entrecruzamientos será al producto de la frecuencia de los intercambios sencillos • Coeficiente coincidencia (CC) = (número de dobles entrecruzamientos observados)/(número de dobles entrecruzamientos esperados) • Si CC < 1, dobles disminuidos • Si CC > 1, dobles incrementados • Interferencia: 1 - CC Tema 8: Cartografía genética

  31. Mapa de ligamiento parcial de los 4 cromosomas de Drosophila melanogaster Tema 8: Cartografía genética

  32. Tema 8: Cartografía genética

  33. Mapas genéticos (de recombinación) versus mapas físicos Tema 8: Cartografía genética

  34. Importancia mapas de recombinación • Describir Ias tasas de recombinación a lo largo del genoma • Predecir la transmisión genética de un gameto • Localización de genes que influyen el fenotipo (QTLs) • Marco de referencia para cartografía física • Marco de referencia para la cartografía de genes asociados a enfermedades Tema 8: Cartografía genética

  35. Mapas genéticos versus mapas físicos Frecuencia de recombinación por unidad de DNA Especies Tamaño haploide Unidades de mapa Tamaño de la unidad mapa Distancia media del genoma entrecruzamien- tos consecutivos Fago T4 1.6 x 105 pb800 200 pb 1.0 x 104 pb E. coli 4.2 x 106 pb1750 2400 pb 1.2 x 105 pb Levadura 2.0 x 107 pb4200 5000 pb 2.5 x 105 pb Hongo 2.7 x 107 pb1000 27000 pb 1.3 x 106 pb Nemátodo 8.0 x 107 pb320 250000 pb 1.2 x 107 pb Mosca de la fruta 1.4 x 108 pb280 500000 pb 2.5 x 107 pb Ratón 3.0 x 109 pb 1700 1800000 pb 9.0 x 107 pb Humanos Varón 3.3 x 109 pb 2809 1200000 pb 6.0 x 107 pb Mujer 3.3 x 109 pb 4782 700000 pb 3.5 x 107 pb Tema 8: Cartografía genética

  36. Análisis de tétradas Los hongos ascomicetos retienen los cuatro productos haploides de cada meiosis en un saco denominado asca Tema 8: Cartografía genética

  37. Hongos ascomicetos • Estos organismos son únicos porque se puede analizar meiosis individuales, permitiendo estudiar aspectos básicos de la genética de la meiosis (un proceso central de la biología de los eucariotas) • Cartografiar los centrómeros como si fuesen loci • Investigar la posibilidad de interferencia de cromátida • Examinar los mecanismos de entrecruzamiento Neurospora crassa Aspergillus nidulans Ustigalo hordei Coprinus lagopus Ascobolus immersus Saccharomyces cerevisiae Basidiomiceto Basidiomiceto Tétradas Tétradas Octadas Octadas Patrones distintos de ascosporas y ascas en Neurospora No ordenadas Lineales Tema 8: Cartografía genética

  38. Crecimiento de las hifas en N. crassa Fenotipos mutantes de Neurospora crassa Tema 8: Cartografía genética

  39. Meiosis y mitosis postmeiótica en la tétrada lineal de Neurospora Tema 8: Cartografía genética

  40. Distancia de un locus al centrómero en Neurospora No recombinación entre el locus y el centrómero 4:4 Tema 8: Cartografía genética

  41. Recombinación entre el locus y el centrómero 2:2:2:2 Tema 8: Cartografía genética

  42. Distancia de un locus al centrómero: estímese el porcentaje de tétradas que muestran patrones de segregación en la segunda división para ese locus y divídase por 2 Patrones MII = 9 + 11 + 10 + 12 = 42 o sea 14% Puesto que sólo la mitad de los cromosomas que sufren entrecruzamiento son recombinantes, la distancia de mapa (medida como frecuencia de recombinación) será 14/2 = 7 unidades de mapa ó cM Tema 8: Cartografía genética

  43. Cartografía genética en humanos Tema 8: Cartografía genética

  44. Xg Proteína grupo sanguíneo Ictiosis (un efermedad de la piel) Albinismo ocular Angioqueratoma (crecto celular) Centrómero Fosfoglicerato-quinasa Alfa-galactosidasa Xm Deutan (ceguera color rojo-verde) G6PD Protano (ceguera color rojo-verde) Hemofilía A Cartografía a través de la herencia ligada al cromosoma X Tema 8: Cartografía genética Tema 5: Ligamiento y mapas genéticos 46

  45. Cartografía genética en humanos • Estudios familias • Herencia ligada al cromosoma X marcadores clásicos • Autosómicos marcadores clásicos • Cartografía marcador-enfermedad (estudios de asociación) • La caza de genes asociados a enfermedades • Cartografía marcador-marcador • Estudios marcadores polimórficos asignados a colecciones de familias (CEPH). • (SNPs, Microsatélites, RFLPs, RAPDs,...) Tema 8: Cartografía genética

  46. Mapa genético de alta resolución del Cromosoma 1 Homo sapiens. The Cooperative Human Linkage Center http://lpg.nci.nih.gov/CHLC/ Tema 8: Cartografía genética

More Related