Tema 9. Mapa del genoma humano: mapa gen ético y análisis de ligamiento

1. Tema 9. Mapa del genoma humano: mapa genético y análisis de ligamiento Mapeo genético Cálculo de la frecuencia de recombinación Ligamiento: enfermedad-gen marcador Características del gen marcador Análisis del ligamiento: puntuación LOD

2. Mapeo genético Mide la distancia relativa entre dos genes dependiendo de la tendencia a segregar juntos en la meiosis. se representa por  a la frecuencia de recombinación entre dos genes gametos B A B A muy juntos no hay recombinación entre A y B. Ligados  = 0 parentales b b a a B A B A juntos hay recombinación entre A y B. Ligados  depende de la distancia parentales b a a b b A 0 ≤≤ 0,5 recombinantes B a la frecuencia de gametos recombinantes dependerá de la frecuencia de recombinación

3. Mapeo genético gametos en diferentes cromosomas (ó muy separados) Independientes Segregación aleatoria: todos los gametos tienen la misma probabilidad 0,25 B A parentales b a A B b A recombinantes a b B a

4. Cálculo de la frecuencia de recombinación entre dos genes número de individuos recombinantes individuos totales Para reconocer a los individuos recombinantes DEBEMOS conocer la fase de los individuos parentales la fase es la combinación de los alelos de cada uno de los genes en un individuo Ejemplo: gen POP con dos alelos A, a gen PIP (polimorfismo ligado a POP) con cuatro alelos 1, 2, 3, 4 Un individuo heterocigoto para POP (A,a) heterocigoto para PIP (1,3) puede ser A1/a3 o A3/a1 en cada uno de ellos la fase es diferente

5. Cálculo de la frecuencia de recombinación entre dos genes número de individuos recombinantes individuos totales Para reconocer a los individuos recombinantes DEBEMOS conocer la fase de los individuos parentales la fase es la combinación de los alelos de cada uno de los genes en un individuo Ejemplo: gen POP con dos alelos A, a gen PIP (polimorfismo) con cuatro alelos 1, 2, 3, 4 Un individuo puede tener el alelo A del gen POP y cualquiera de los cuatro alelos del gen PIP en cada uno de sus cromosomas homólogos Un individuo puede ser A1/a3 ó a2/a4 ó A3/A2 ó..

6. Aplicaciones del mapeo genético humano en Medicina Localización de genes relacionados con enfermedades Identificación del “gen enfermedad” en un individuo ¿cómo? Análisis de ligamiento: “gen enfermedad”- “gen marcador”

7. Ligamiento: enfermedad-marcador RFLP VNTR STR “gen marcador” polimorfismo Características ligado al gen relacionado con la enfermedad: el mejor, el mas cercano Si  = 0, detectando la presencia del polimorfismo detecto el gen relacionado con la enfermedad polimórfico el mejor, el que tenga mayor cantidad de alelos proporcionará mayor cantidad de heterocigotos

8. El análisis de ligamiento entre enfermedad (desconocido) y gen marcador (conocido) permite localizar identificar diagnosticar la presencia gen relacionado con la enfermedad Análisis de ligamiento en Genética Médica a2/a2 A- aa Neurofibromatosis autosómica dominante aa Aa =1/8= 0,125 A1/a2 a2/a2 NF1 alelos A y a recombinante A2/a2 A1/a2 a2/a2 Aa aa Aa Aa aa polimorfismo IF10 alelos 1 y 2

9. Detección y medida de ligamiento: requerimientos 1. Marcador cercano: RFLP, VNTR 2. Una familia informativa: un progenitor debe ser heterocigoto para el gen “de la enfermedad” como para el gen “marcador” Conocer la fase: la ordenación particular de lo alelos en el progenitor Enfermedad A, a autosómica dominante Polimorfismo 1, 2 ? A1a1 a1a2 1,1 1,2 A1/a2 a1a2 A1a1 a1a2 A2/a1 1,2 1,2 1,1 1,2 2,1 1,1 1,2 1,1 2,1 1,1 1,2 1,1 A1a2 a2a1 A1a1 a1a1 A1a2 a2a1 A1a1 a1a1 familia NO informativa no se pueden reconocer los recombinantes entre entre el alelo de la enfermedad y el alelo del polimorfismo familia NO informativa no se pueden reconocer los recombinantes entre entre el alelo de la enfermedad y el alelo del polimorfismo

10. Detección y medida de ligamiento: requerimientos 1. Marcador cercano: RFLP, VNTR 2. Una familia informativa: un progenitor debe ser heterocigoto para el gen “de la enfermedad” como para el gen “marcador” Conocer la fase: la ordenación particular de lo alelos en el progenitor Enfermedad A, a autosómica dominante Polimorfismo 1, 2 a1/a2 A1/a1 1,1 1,2 a1/a2 A1/a2 1,2 1,2 recombinante 2,1 1,1 1,2 1,1 A1/a2 a2/a1 A1/a1 a1/a1 =0,25 familia informativa ¿es significativo este valor? necesitamos una prueba estadística: “razón de probabilidades” (LOD)

11. Detección y medida de ligamiento: requerimientos 1. Marcador cercano: RFLP, VNTR 2. Una familia informativa: un progenitor debe ser heterocigoto para el gen “de la enfermedad” como para el gen “marcador” Conocer la fase: la ordenación particular de lo alelos en el progenitor Enfermedad A, a autosómica dominante Polimorfismo 1, 2 a1/a2 A1/a1 1,1 1,2 a1/a2 A1/a2 1,2 1,2 recombinante 2,1 1,1 1,2 1,1 A1/a2 a2/a1 A1/a1 a1/a1 =0,25 familia informativa ¿es significativo este valor? ¿es significativo este valor? necesitamos una prueba estadística: “razón de probabilidades” (LOD) necesitamos una prueba estadística: “razón de probabilidades” (LOD)

12. Puntuación LOD A1/a1 1,1 1,2 a1/a2 A1/a2 =0,25 1,2 1,2 recombinante el gen de la enfermedad y el polimorfismo están ligados y que entre ellos hay una distancia que permite una recombinación de 0,25 2,1 1,1 1,2 1,1 A1/a2 a2/a1 A1/a1 a1/a1 ¿podría darse esta situación si los genes no estuvieran ligados? probabilidad de los resultados si los loci están ligados (<0,5) LOD = log probabilidad de los resultados si los loci NO están ligados LOD≥ 3 se acepta como evidencia de ligamiento LOD≤ -2 se acepta como evidencia de NO ligamiento Las puntuaciones LOD para dos genes medidas en distintas familias son acumulativas El alelo del polimorfismo asociado al de la enfermedad puede ser diferente en distintas familias

13. Equilibrio de ligamiento gen POP con dos alelos A, a gen PIP (polimorfismo) con cuatro alelos 1, 2, 3, 4 Un individuo puede tener el alelo A del gen POP y cualquiera de los cuatro alelos del gen PIP las frecuencias alélicas en los dos loci están en equilibrio de ligamiento El alelo asociado a la enfermedad puede estar ligado a cualquier alelo del polimorfismo Cuando el alelo de la enfermedad está asociado mayoritariamente con alguna variante alélica del polimorfismo las frecuencias alélicas en los dos loci están en desequilibrio de ligamiento (poco frecuente, pero muy útil en mapeo físico)

14. vamos a llevar todo esto a la práctica intentamos mapear un gen hacemos uso de los polimorfismos ya localizados para determinar si alguno de ellos está ligado al alelo de la enfermedad determinamos la presencia de los alelos del polimorfismo en las familias afectadas hacemos el análisis de ligamiento y determinamos la puntuación LOD para cada uno de los casos con algunos polimorfismos no encontraremos ligamiento con algunos polimorfismos encontraremos ligamiento si conocemos la localización del polimorfismo hemos localizado al gen si estan lo suficientemente juntos, el polimorfismo será buen marcador para el gen de la enfermedad

15. Problema 1 I 1,1 2,2 3,3 4,4 II 3,4 1,2 III 2,3 1,3 2,4 1,4 2,4 2,3 1,3 2,4 Se presenta el árbol genealógico de una enfermedad autosómica dominante, y se ha verificado (tipado) el marcador microsatélite de cuatro alelos en cada miembro de la familia. a) determinar la fase de ligamiento de la enfermedad y el locus marcador en el varón afectado de la generación II b) basado en la meiosis que produjo la descendencia de la generación II, ¿cuál es la frecuencia de recombinación para el locus marcador y la enfermedad? c) ¿cuál es la puntuación LOD para la frecuencia de recombinación obtenida en el apartado anterior?

16. I A1,-1 a2,a2 3,3 4,4 II a3/a4 A1/a2 III a2/a3 A1/a3 a2/a4 A1/a4 A2/a4 a2/a3 a1/a3 a2/a4 Se presenta el árbol genealógico de una enfermedad autosómica dominante, y se ha verificado (tipado) el marcador microsatélite de cuatro alelos en cada miembro de la familia. a) determinar la fase de ligamiento de la enfermedad y el locus marcador en el varón afectado de la generación II

17. I A1,-1 a2,a2 3,3 4,4 II a3/a4 A1/a2 III a2/a3 A1/a3 a2/a4 A1/a4 A2/a4 a2/a3 a1/a3 a2/a4 Se presenta el árbol genealógico de una enfermedad autosómica dominante, y se ha verificado (tipado) el marcador microsatélite de cuatro alelos en cada miembro de la familia. a) determinar la fase de ligamiento de la enfermedad y el locus marcador en el varón afectado de la generación II b) basado en la meiosis que produjo la descendencia de la generación II, ¿cuál es la frecuencia de recombinación para el locus marcador y la enfermedad? = 2/8= 0,25

18. c) ¿cuál es la puntuación LOD para la frecuencia de recombinación obtenida en el apartado anterior? = 0,25 probabilidad de que los datos observados sean debidos a (=0,25) LOD = log probabilidad de que los datos observados sean debidos a segregación independiente de los genes frecuencia de los gametos si se hubieran generado por una =0,25 a3 0,5 a4 0,5 A1 0,375 a2 0,375 A2 0,125 a1 0,125 parentales a3/a4 A1/a2 recombinantes frecuencia de los gametos si se hubieran generado por una =0,5 (independientes) a3 0,5 a4 0,5 A1 0,25 a2 0,25 A2 0,25 a1 0,25 parentales a3/a4 A1/a2 “recombinantes” LOD = 0,45 no es significativa, no podemos asegurar si estan ligados x (0,125x0,5)2 (0,375x0,5)6 = log 2,8= 0,45 LOD = log (0,25x0,5)8

19. Problema 2 I 1,2 2,2 II 1,2 2,1 III 1,2 1,1 1,2 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 Se presenta el árbol genealógico de una enfermedad autosómica dominante, y se ha verificado (tipado) el marcador bialélico en cada miembro de la familia. a) determinar la fase de ligamiento de la enfermedad y el locus marcador en el varón afectado de la generación II b) basado en la meiosis que produjo la descendencia de la generación III, ¿cuál es la frecuencia de recombinación para el locus marcador y la enfermedad? c) ¿cuál es la puntuación LOD para una frecuencia de recombinación de 0,1? d) ¿cuál es la puntuación LOD para la frecuencia de recombinación de 0?

20. Problema 2 I a2/a2 A1,a2 II A1/a2 a2/a1 III a1/a2 A1/a1 a1/a2 A1/a1 a1/a1 A1/a1 A1/a2 a1/a2 Se presenta el árbol genealógico de una enfermedad autosómica dominante, y se ha verificado (tipado) el marcador bialélico en cada miembro de la familia. a) determinar la fase de ligamiento de la enfermedad y el locus marcador en el varón afectado de la generación II b) basado en la meiosis que produjo la descendencia de la generación III, ¿cuál es la frecuencia de recombinación para el locus marcador y la enfermedad? = 1/8= 0,125

21. c) ¿cuál es la puntuación LOD para la frecuencia de recombinación de 0,1? probabilidad de que los datos observados sean debidos a (=0,1) LOD = log probabilidad de que los datos observados sean debidos a segregación independiente de los genes frecuencia de los gametos si se hubieran generado por una =0,1 a2 0,5 a1 0,5 A1 0,45 a2 0,45 A2 0,05 a1 0,05 parentales a2/a1 A1/a2 recombinantes frecuencia de los gametos si se hubieran generado por una =0,5 (independientes) a2 0,5 a1 0,5 A1 0,25 a2 0,25 A2 0,25 a1 0,25 parentales a2/a1 A1/a2 “recombinantes” LOD = 1,07 no es significativa, no podemos asegurar si estan ligados x (0,05x0,5)1 (0,45x0,5)7 = log 12,2= 1,07 LOD = log (0,25x0,5)8

22. d) ¿cuál es la puntuación LOD para la frecuencia de recombinación de 0,0? probabilidad de que los datos observados sean debidos a (=0,0) LOD = log probabilidad de que los datos observados sean debidos a segregación independiente de los genes frecuencia de los gametos si se hubieran generado por una =0,0 a2 0,5 a1 0,5 A1 0,5 a2 0,5 A2 0,0 a1 0,0 parentales a2/a1 A1/a2 recombinantes frecuencia de los gametos si se hubieran generado por una =0,5 (independientes) a2 0,5 a1 0,5 A1 0,25 a2 0,25 A2 0,25 a1 0,25 parentales a2/a1 A1/a2 “recombinantes” si hay recombinantes es imposible que la =0,0 x (0,0x0,5)1 8 (0,5x0,5)7 = log 0= LOD = log (0,25x0,5)8

23. Problema 3 En el árbol genealógico adjunto se muestran los individuos afectados por neurofibromatosis tipoI (enfermedad autosómica dominante) dentro de una familia. Se ha tipificado un sistema de microsatélite de cuatro alelos estrechamente ligado al locus de NF1 y se ha analizado el DNA de la madre, los hijos y el de los gemelos dicigóticos que ha engendrado la madre pocas semanas antes de morir el padre. a)¿Llegarán los gemelos II.4 y II5 a desarrollar la enfermedad? b)¿De qué depende nuestro grado de certeza en el pronóstico?

24. Problema 4 Una pareja ha tenido cuatro hijos, uno de ellos afectado por fibrosis quística (FQ); una enfermedad autosómica recesiva. El marido acaba de morir en un accidente de coche y la mujer, embarazada del quinto ha decidido realizar un diagnóstico prenatal. En la actualidad se conoce un polimorfismo estrechamente ligado a la FQ con tres alelos conocidos y diferenciados por el tamaño de las bandas que aparecen en la electroforesis y cuyos tamaños son de 10, 8 y 6 kb. Se ha extraído el DNA de los miembros de la familia y del feto y el resultado obtenido es el de la electroforesis adjunta. a)¿Cuál es el supuesto genotipo del padre en el locus marcador ligado? b)¿Cuál es la fase entre el alelo del gen FQ y el del polimorfismo en el padre y en la madre? c)¿Cuales de los hijos son portadores del trastorno y cuales son homocigóticos normales? d)¿Cuál es diagnóstico en el embarazo actual? e)¿En qué supuestos se basa el diagnóstico?