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Mapas de ligamiento

Mapas de ligamiento . Mapas de ligamiento . Puntos a tratar Importancia mapas de recombinación Conceptos básicos de recombinación y ligamiento La frecuencia de recombinación Unidad de mapa Interferencia Funciones de mapa Cartografía genética en humanos Ligamiento y puntuación LOD

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Mapas de ligamiento

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Presentation Transcript

  1. Mapas de ligamiento

  2. Mapas de ligamiento • Puntos a tratar • Importancia mapas de recombinación • Conceptos básicos de recombinación y ligamiento • La frecuencia de recombinación • Unidad de mapa • Interferencia • Funciones de mapa • Cartografía genética en humanos • Ligamiento y puntuación LOD • Mapas genéticos con múltiples marcadores • El mapa de ligamiento humano de Genethon

  3. B A B A A A B B b a b a a a b b Ligamiento: Asociación de genes en el mismo cromosoma formando grupos de ligamientos Ligamiento total Gametos (100% gametos parentales) 50 % AB 50 % ab Genotipo F1 AB / ab

  4. Segregación independiente (no ligamiento, 2a ley de Mendel) gametos A B Genotipos F1 A B -- -- a b AB A B b A Ab A 50% recom- binan- tes b A B A B B a aB a b a B a b a b ab a b Proporción 1:1:1:1

  5. Aa Bb A B a b Recombinación: la generación durante la meiosis de genotipos haploides (haplotipos) distintos de los genotipos parentales Gametos P F1 AB Gametos parentales ab Gametos Ab Gametos recombinantes aB

  6. Recombinación: • Recombinación intercromosómica: genes (loci) en diferentes cromosomas (leyes de Mendel) • Recombinación intracromosómica: genes situados en el mismo cromosoma ---> Entrecruzamiento A B Genotipos F1 A B -- -- a b AB A B b A 50% recom- binan- tes Ab A b A B A B B a aB a b a B a b a b ab a b Proporción 1:1:1:1

  7. Entrecruzamiento (Crossover):El intercambio de cromátidas no hermanas entre cromosomas homólogos durante la meiosis por un proceso de rotura y reunión del DNA Cromosomas en la meiosis Productos meióticos Meiosis sin entrecruzamiento entre los genes A B A B A B A B a b a b a b a b Meiosis con entrecruzamiento entre los genes A B A B b A B A Recombi- nantes a b a B a b a b

  8. Meiosis y entrecruzamiento Entrecruzamiento y recombinación Entrecruzamiento  recombinación Entrecruzamiento -> recombinación

  9. Fenotipos F 2 • pr+ vg+ 1339 • pr vg 1195 • pr+ vg 151 • pr vg+ 154 • ____ • 2839 305 Proporción no 1:1:1:1. Un test de 2 es muy significativo El problema estadístico del ligamiento: • La capacidad de detectar ligamiento depende: • Tamaño muestra • Distancia entre genes. Cuanto más cerca más potencia • La improbabilidad inherente de que dos loci, cogidos al azar, estén ligados

  10. Cartografía genética: A. Sturtevant (1913). La distribución y el orden lineal de los genes se pueden establecer experimentalmente mediante el análisis genético

  11. Supuesto: las frecuencias de entrecruzamiento, y por tanto la frecuencia de recombinación, depende de la distancia entre genes A B C 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%

  12. A C B C Meiosis 1 2 3 4

  13. Mayor distancia entre loci --> Mayor número de entrecruzamientos • Más Entrecruzamientos ---> Más Recombinación A mayor frecuencia de recombinación mayor la distancia entre loci

  14. 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

  15. Fenotipos F 2 • pr+ vg+ 1339 • pr vg 1195 • pr+ vg 151 • pr vg+ 154 • ____ • 2839 305 FR = 305/2839 = 0,107 = 10,7 cM pr vg 10,7 cM

  16. 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 23,7 Distancia experimento dos puntos b-c

  17. 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 • 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

  18. ¿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%

  19. ¿Por qué la frecuencia de recombinación (FR) entre dos marcadores no puede superar el 50%? Demostración 2: caso completo para 1 ó 2 entrecruzamientos FR promedio de un doble entrecruzamiento = 8/16 = 50%

  20. Interferencia: 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 Mapa genético de tres 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-csin considerar los dobles recombinantes

  21. Tipos de Interferencia: • Interferencia cromosómica • Interferencia cromátida

  22. Funciones 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 y además en algunos casos tiene en cuenta la interferencia • Modelo de Poisson (Haldane 1919) • El número de entrecruzamientos por meiosis y por cromosoma se puede representar por una distribución aleatoria de Poisson, con media . • Supuestos: No interferencia

  23. Zona de linealidad • Función de mapa • Modelo de Poisson (Haldane 1919) 50 FR observada (%) 40 30 20 10 =1 =2 =3 =4 Número medio de entrecruzamientos por meiosis 50 100 150 200 Unidades de mapa reales (cM) = /2 x 100

  24. Funciones de Mapa • Función de Kosambi • Una aproximación que introduce interferencia

  25. Example If the recombination fraction between two loci is 0.185, then the Kosambi map distance is m= -(1/4) ln[ (1+2* 0.185) / (1-2* 0.185) ] = 0.194

  26. Funciones de Mapa • Modelo de contaje (Counting model; Foss et al. 1992) • Considera la interferencia como si fuera un máquina de contaje. Tres sucesos: • C Suceso de entrecruzamiento potencial • CX Suceso de entrecruzamiento real • C0 Suceso que no acaba en entrecruzamiento • C sigue una distribución de Poisson con parámetro • Si se da CX hay una interferencia dada por m C0 seguidos. C ...Cx(C0)mCx(C0)m... Cx C0

  27. FR  (Distancia de mapa en Morgans) Función de Mapa modelo contaje De m = 1 a 5

  28. Grupos de ligamiento en Drosophila

  29. Mapas genéticos 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

  30. Mapas genéticos vs Mapas físicos

  31. Cartografía en humanos • Mapas genéticos (de recombinación) • Estudios familias • Herencia ligada al cromosoma X marcadores clásicos • Autosómicos marcadores clásicos • Estudios marcadores polimórficos asignados a colecciones de familias (CEPH). • DNA (Microsatélites, RFLPs RAPDs,...) • La caza de genes asociados a enfermedades

  32. 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

  33. Mapas de dos puntos en humanos • Selección y análisis de familias • Evidencia de ligamiento • Estima distancia

  34. A1A1 A1A2 A1A2 A1A2 A2A2 A2A2 A1A2 A3A4 A1A2 A1A1 A1A1 A1A4 Mapas de dos puntos en humanos Meiosis informativa

  35. Lod Score, Z (Morton 1955) Probabilidad del resultado observado si  = x Zx = Probabilidad del resultado observado si  = 1/2 LOD = x = log10 Zx

  36. Cálculo Bayesiano del umbral de ligamiento

  37. Ejemplo de asignación ambiguo

  38. Ejemplo de estimación del Lod score

  39. Ejemplo de estimación del Lod score

  40. Curva puntuación Lod

  41. Cartografía múltiples puntos

  42. Mapa de ligamiento de alta resolución del genoma humano • El mapa ha sido confeccionado por el Centre pour l´Étude des Polimorphismes Humaines (CEPH) • Conjunto de familiascompletas cuyos miembros comprenden tres generaciones. • Se estudiaron loshaplotipos recombinantes de secuencias microsatélites en células inmortalizadas decada miembro de las familias. • El mapa se encuentra en el sitio Web del CooperativeHuman Linkage Center (CHLC) • CHLC Web site: http://lpg.nci.nih.gov/CHLC/

  43. Mapa genético del Cromosoma 1 Homo sapiens.

  44. Asociación alélica en fibrosis quística Datos de Ivinson et al. (1989)

  45. |A |a |B |b |a |a |b |b |A |a |B |b |a |a |B |B |A |a |B |B |a |a |B |b |A |a |B |B

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