Meiosis I. Meiosis II. Mitosis. Meiosis II

Transcripción

1 lelos, Recominción, y Ligmiento ). Loci genéticos y lelos ). Mitosis y meiosis c). Recominción i). Recominción Meiótic ii). Efectos de recominción en cromosoms iii). Modelos Hollidy de recominción d). Ligmiento i). Comportmiento de los lelos durnte l meiosis ii). Ligmiento depende de l distnci iii). Ligmiento de un mrcdor cromosómico con NF Liro de referenci pr Genétic Humn HUMN MOLECULR GENETICS (º EDICION). Tom Strchn & ndrew P. Red. ios Scientific Pulishers. John Wiley & Sons (00) Loci Genéticos y lelos Definiciones Locus genético: un posición o loclizción específic en un cromosom lelo: cd un de ls versiones lterntivs de un secuenci de nucleotidos del DN que puede estr en un determind loclizción cromosomic mterno chr. Pterno chr. locus locus diploide: que tiene cromosoms homologos uno del pdre y otro de l mdre hploide: que tiene uno solo de los cromosoms homologos homozigotos: tiene los mismos lelos en un determindo locus genético heterozigotos: tiene diferentes lelos en un determindo locus genético dominnte: fenotipo que se expres en heterozigotos recesivo: fenotipo que se expres solmente en homozigotos (o en heterozigotos compuestos con dos lelos mutdos distintos) Mitosis Mternl y pternl cromosoms homologos Profse N N (diploide) Telofse y división celulr Cromtids hermns Centromero Metfse nfse Meiosis I Sinpsis cromosoms homologos se linen en pres Meiosis II Cutro gmetos (N) hploides N N N N N Metfse I Mterno y pterno cromosoms homologos N N N Meiosis II N Metphse II N

2 Recominción genétic y sorecruzmiento meiótico sorecruzmiento entre regiones homólogs de cromosoms homólogos intercmio de informción genétic Durnte l sinpsis ocurre el sorecruzmiento entre homólogos gmetos hploides (N) gmetos diferentes Metfse I Sorecruzmientos N N N N Cromosoms recominntes presentes en tres gmetos en este cso Cromosoms despues del sorecruzmiento Recominción homólog o generl depende de identidd de secuenci (o similridd) recominción es reciproc Modelo Hollidy de recominción genetic : ) e) f) ) c) f) g) d) Símolos utilizdos en l representción de pedigries Vrón No fectdos h) corte i) Mujer fectdos corte Sexo desconocido portdores j) k) Cosnguineo Intercmio Loclizdo de DN Cromosoms Recominntes Gemelos

3 efectos de recomincion en cromosoms en un fmili Ligmiento Tendenci de loci próximos en el mismo cromosom ser trnsmitidos juntos durnte l meiosis comportmiento meiótico de lelos en dos loci: Prentl: loci No ligdos En cromosoms distintos loci ligdos (cercnos o distntes) próximos mismo cromosom distntes mismo cromosom nieto hered regiones cromosomics de los cutro cromosoms de los uelos hermnos heredn diferentes regiones cromosomics de los pdres Gmetos: recominntes 5 : 5 : 5 : 5 50 : 50 no-recominntes Ligmiento de gen NF (neurofiromtosis) l locus y no l locus (locus est demsido lejos en el mismo cromosomm pr presentr ligmiento) El grdo de ligmiento despende de l distnci Locus distnci genétic un unidd de recomincion es un Morgn Un Morgn es l distnci genétic sore l cul se d un fenómeno recomintorio por meiosis un centimorgn (cm) es igul % frequenci de recomincion NF Locus C (tipo silvestre) c distnci físic un cm = ~0 6 pres de ses de DN (en humnos) Como medi se dn - recominciones por cromosom por meiosis C C (solo se muestrn los cromosoms pternos) c c c Polimorfismos y s ). lelos polimorficos i). Definiciones lelo polimorfismo ii). Genes Polimorficos ntigenos Hemties glctos--phosfto uridil trnsfers ). Restriction frgment length polymorphisms (s) i). Polimorfismos detectdos cmios en sitios de corte ii). Vrile numers of tndem repets (VNTRs) Número vrile de repeticiones en tndem lelos Polimorficos definiciones lelo cd un de ls versiones lterntivs de un secuenci de nucleotidos del DN que puede estr en un determind loclizción cromosomic polimorfismo vrición de l secuenci nucleotidos en sitios lelicos cusdo por mutción puntul, deleción, o inserción Decimos que un locus es polimorfismo cundo existe en l polción dos o más genotipos lterntivos -- un sitio es polimorfico si hy dos o ms lelos en l menos el % de l polción Hy un polimorfismo en este cromosom en el mismo locus lelos y. c) Significdo de los polimorfismos

4 puede her ms de dos lelos por locus en l polción, i.e.,,,c,d or,,o or G,g,C,D,L or,,,,5,6, etc., etc. hplotipo es l constitución lelic de multiples loci en un cromosom, i.e.,,, C, etc. Pr los loci,,c,d y,,,,5,6 lelos C D Individuo # Individuo # Genes Polimórficos frecuenci en el genom humno el numero de polimorfismos existentes es de ~ por cd 500 p x 0 9 p genom hploide ~5.8 millones de diferencis lelos mutntes son los polimorfismos ms ovios: norml vs. norml vrintes rros son lelos que estn presentes en l polción con un frecuenci <% - l myor prte de ls mutciones deleteres que dn lugr enfermeddes genétics son vrintes rrs heterogeneidd lélic son lelos mutntes en el mismo locus, cd uno cpz de producir un fenotipo norml mutciones silentes son polimorfismos que no dn fenotipo Loci cromosómicos con múltiples lelos ntígenos de hemties Sistems ntigenos Sustrtos O oligoscchrides glycosphingolipids Lewis oligoscchrides MN mino cid sequences glycophorin Ss mino cid sequences glycophorin Rh mino cid sequences outside M S G E L N S M T s Crohydrtes hving the,, nd H (type O) ntigens H iosintesis de los ntigenos O Precursor sustrto O Enzim Enzyms ntigenos H-trnsfers H -trnsfers -trnsfers no trnsfers H (type O) glycophorin- glycophorin- glycosphingolipids fucos -trnsfers glctos N-cetylglctosmin (GlNc) trnsfers N-cetylglucosmin (GlcNc) glctos cermid genetic de los ntígenos O los ntígenos O resultn de tres lelos en un único locus El gen codific dos vrintes de glicosiltrnsferss, y un tercer lelo del mismo gen produce un protein no functionl lelos y difieren en cutro pres de ses utiliz N-cetylglctosmin utiliz glctos lelo O se deriv de lelo en un delección de un pr de ses: -trnsfers Glctos trnsfers O lelo Leu-Vl-Vl-Thr-Pro CTC CTG GTG CC CCT T un pr de ses deleccion CTC GTG GT- CC CCT T Deleccion de un pr de ses en el locus O, que codific un glycosyltrnsfers, convierte en O H (type O) O O lelo CTC GTG GT CCC CTT Leu-Vl-Vl-Pro-Leu cmio put de lectur no function protein

5 Genetic vrition t the glctosemi locus gene encodes glctose--phosphte uridyltrnsferse (GLT) recessive muttion results in inility to metolize glctose cuses mentl retrdtion nd deth some protection fforded y complete removl of milk from the diet vrint lleles exist in ddition to severl glctosemi (g) lleles spectrum of enzymtic ctivities indictes tht norml individuls do not ll hve the sme enzymtic ctivity levels Enzim Genotipo Frecuenci ctividd Fenotipo G/G 87.% 00 Norml G/D Norml G/L.7 0 Norml G/g Norml D/D Norml D/L Norml L/L Norml D/g orderline L/g Norml g/g <5 Glctosemi Popultion distriution of norml GLT ctivities g/g Reltive numer of individuls G/G G/g G/D G/L Reltive GLT enzyme ctivity Restriction frgment length polymorphism () Polimorfismo en l longitud de los frgmentos de restricción un tipo de polimorfismo útil pr: mpeo de genes (mrcdores genéticos) predicción de riesgo de pdecer un enfermedd islmiento de genes por clonje posicionl Restriction frgment length polymorphisms (s) Definiciones polimorfismo vrición de l secuenci nucleotidos en sitios lelicos cusdo por mutción puntul, deleción, o inserción polimorfismo que puede detectrse como un cmio en el modelo de frgmentos de restriction -- los lelos se definen por los tmños de ls nds otenids por Southern lot EcoRI EcoRI EcoRI GGTTC EcoRI GTTC EcoRI Dos lelos y que difiern por l usenci o presenci de un sitio de corte por un enzim de restriction en el DN del cromosom Southern lotting procedure - Electroforesis en gel de gros de los frgmentos de DN seprción de frgmentos de DN por tmño DN genomico humno (isldo de muchs céluls, i.e. linfocitos, firolstos) enzims de restriccion digestion Frgmentos detectdos por Southern lotting DN, digestión por enzims restricción. Seprción electroforesis. Trnsferenci (Southern) hiridr con sond mrcd. sond mrcd detect uno o dos frgmentos de restricción dependiendo de l relcción entre l sond utilizd y los sitios de corte DN P sond mrcd + desnturlizr DN cdensencill trnsferir DN memrn de nitrocelulos millones de frgmentos DN hiridr memrn con sond de DN mrcd con P sond pre con ls cdens complementris de DN exponer memrn películ de ryos X revelr películ y visulizr nds de DN P frgmentos de restricción detectdos por hiridizcion con sond sond mrcd frgmentos de restricción detectdos por hiridizción con sond 5

6 Restriction frgment length polymorphisms (s) polimorfismo que puede detectrse como un cmio en el modelo de frgmentos de restriction -- los lelos se definen por los tmños de ls nds otenids por Southern lot Polimorfismo deido l usenci o presenci de un único sitio de corte: P sond sitio polimorfico cusdo por creción / eliminción de un sitio de corte por un enzim de restricción y son los dos lelos en este polimorfismo Polimorfismo detectdo por Southern con l sond mrcd Polimorfismo deido vrile numer of tndem repets (VNTR): C P sond,, y C son los lelos C Polimorfismo detectdo por Polimorfismo cusdo por Southern con l sond mrcd delección / inserción de un número vrile de repeticiones entre dos sitios de corte por un enzim de restricción VNTRs son útiles porque frecuentemente son ltmente polimorficos -- hy ms de dos lelos, i.e.,,,c,d,e Herenci de polimorfismos hipervriles Significción de los polimorfismos Vrición considerle en l polción generl Miles de polmorfismos existentes que se heredn independientemente Son posiles un enorme número de cominciones de genotipos Cd individuo tiene un únic composición químic, secuenci únic de ses de su genom, determind genéticmente. Significción médic de los polimorfismos Southern lot usndo un sond pr VNTR hipervrilse Cd individuo de este pedigree es heterozigoto en este locus Cd person responderá de form diferente l medio, l diet, y los trtmientos frmcológicos De Thompson & Thompson, Genetics in Medicine Clonje Posicionl y Mpeo de genes ). Estrtegis generles de mpeo i). Mpeo genético ii). Mpeo físico ). nálisis de ligmiento por s i). s ligdos genes enfermos ii). Vlor predictivo de los s ligdos c). islmiento de gen responsle por s ligdos i). Pseo Cromosómico ii). Criterios de identificción del gen enfermo d). Mp físico de un gen i). nálisis Citogenético ii). Fluorescence in situ hyridiztion (FISH) iii) Secuencición complet del genom Estrtegis generles de mpeo Mpeo genético definicion: ordenmiento de genes en cromosoms de cuerdo l frecuenci de recominción el mpeo genético puede requerirse ntes de que se encuentren sonds útiles pr mpeo físico Mpeo físico definicion: determinción de ls distncis físics entre genes (en pres ses de DN) utilizndo técnics citogenétics y moleculres El mpeo físico se us en último término pr islr el gen de interés 6

7 nálisis de ligmiento s proporcionn mrcdores pr todos los cromosoms humnos Genes de enfermeddes pueden ser mpedos uscndo ligmiento entre un determindo y el fenotipo enfermo sond homozigoto pr heterozigoto homozigoto pr Gen enfermo Gen norml el polimorfismo / está ligdo l gen cusnte de l enfermedd Si se conoce en que cromosom (y donde se encuentr en ese cromoson) el, el gen enfermo puede ser determindo Este proceso mpe el gen demás estlecer ligmiento ente un y el fenotipo enfermo permitirá predicción de quellos individuos con riesgo pr enfermr islmiento del gen responsle por clonje posicionl En enfermeddes dominntes, nd, estrán fectdos En enfermeddes recesivs, estrín fectdos y serí un portdor Ligmiento permite hcer prediciones sond Gen norml Gen enfermo El polimorfismo / está ligdo l gen que cus l enfermedd genétic unque el gen no hy sido identificdo o isldo, el ligmiento estlecido puede tener vlor predicitivo º, determinr que lelo cosegreg con el fenotipo enfermo dentro de l fmili en estudio -- puesto que puede her recominción es posile que el lelo o el esté ligdo l gen enfermo. dmás puede her fmilis en que se el lelo esté ligdo l gen enfermo, y en otrs fmilis esté ligdo l lelo. º, testr l prondo (e.g., prentl o presintomático) pr determinr su genotipo. L predición solo sirve pr l fmili concret en estudio sond Gen norml Gen enfermo X recominción? El prondo tiene el mismo genotipo que su hermno y por tnto puede predecirse que pdecerá l enfermedd l predición tiene que ser culificd, sin emrgo, existe l posiilidd de recominción entre los mrcdores polimórficos y el gen enfermo l frecuenci de recominción y por tnto l fiilidd del mrcdor depende de l distnci entre el y el gen enfermo fther mother ffected child prond nálisis de ligmiento pr neurofiromtosis (NF) = NF nd superior en Southern lot está ligd l gen NF Como se isl un gen de un enfermedd hereditri? Hy tres opciones: Empezr con un proteín cndidt DN proteín Southern lot nd superior es dignostic * nd inferior es dignostic Empezr con un mrn cndidto DN mrn Clonje posicionl directo DN * = recominnte 7

8 islmiento de genes con sonds ligds (clonje posicionl) º islmiento de un clon genómico usndo como sond el frgmento de DN que detect el. º islmiento del gen que se encuentr más jo en el cromosom por pseo cromosómico digestiones prciles con enzims de restricción permiten islr clones solpntes strting point () Puede estr lrg distnci (vrios cm) gen Sond gen norml gen enfermo islmiento de un clon genómico utilizndo l sond de en el screening de un genotec genómic Nuev sond Nuev sond Gen islr Nuev sond Nuev sond 5 Nuev sond 6 etc. 7 el pseo cromosómico implic islmiento de un clon genómico islmiento del frgmento extremo del clon genómico usr este frgmento pr screening de un genotec genómic islmiento de clones solpntes que vyn hci jo repetir el proceso vris veces hst encontrr el gen uscdo el pseo cromosómico se celer utilizndo genotecs clonds en cosmidos o YC que contienen insertos grndes de DN Criterios pr l identificción positiv de un gen enfermo Presenci de un mutción comprción de individuos normles y fectdos multiples miemros normles y fectdos deen ser exmindos l mutción cndidt solo dee de encontrrse en los fectdos L mutción interrumpe l función del gen mutción detectd dee ser cpz de impedir l expresión génic dee distinguir entre polimorfismos enignos y mutciones este tipo de mutciones pueden incluir: grndes delecciones, mutciones en l put de lectur, mutciones en los sitios de splicing, mutciones sin sentido (prición de codones de prd) L función nóml del gen cndidto explic l ptogénesis el gen dee de expresrse en los tejidos fectdos en l enfermedd Expresión nlizd por: Northern lot - mrn Western lot - protein l función del gen es consistente con l ptologí que se oserv en l enfermedd (e.g., CFTR, distrofin) Criterios de identificción positiv Correlción de genotipo con fenotipo diferentes mutcioness dn lugr diferente severidd en síntoms comprción entre diferentes fmilis (mutción-severidd) Complementción génic y Reproducción de l enfermedd en nimles Céluls islds de los pcientes recuperrn l función l trnsferir el gen norml. Modelo en rtón de l enfermedd: interrupción de l función del gen homólogo de rtón reproduce l enfermedd en rtones Corrección del defecto, cur l enfermedd: Terpi génic Este es el último criterio de que el gen responsle h sido identificdo Qué otrs coss se puede hcer con un gen isldo por clonje posicionl? nálisis citogenético mpeo de deleción: vris deleciones dn el mismo fenotipo Mper el gen su región cromosómic y determinr si se correlcion con un sitio donde se conozc que exist un normlidd citogenétic nálisis citogenéticos Hiridción in situ contr cromosoms (FISH) 5 6 deleciones -6 que dn lugr un enfermedd en prticulr, mpen el locus responsle un región más estrech entre extremo derecho de del y extremo izqdo. de del5 Estudir ls normliddes del gen en diferentes csos de l mism enfermedd y diseñr estrtegi dignostic pr detección de, mutciones en otros individuos, medinte ls siguientes técnics digestión con enzims de restricción y Southern lot Secuencición direct nálisis con oligonucléotidos específicos de lelo (SO) nálisis por PCR ánlisis de los puntos de ruptur y trnslocciones los puntos de ruptur que dn lugr un determind enfermedd pueden explicrse si se encuentr un gen en es región (y rompen l función) 8

9 Fluorescence in situ hyridiztion (FISH) sond de DN mrcd con fluorescenci se hirid con cromosoms metfásicos (resolucción - million ses) se us pr determinr si hy mteril génico que flt (deleción) o duplicción FISH STS trnslocción trs ruptur Sond del punto de ruptur del Chr. 9 Derivdo Chr. Chr. 9 norml 5 l sond hirid con el cromosom norml, pero no con los cromosoms deleciondos, indicndo que el gen se locliz en l pequeñ región común entre ls delecciones & 5 loclizción cromosómic de genes l sond hirid mos puntos de ruptur de los cromosoms indicndo que el punto de ruptur está dentro del gen Derivdo Chr 9 Detección de F508 en firosis quístic por SO Rección en cden de l polimers (PCR) ). Cedores diseñdos pr flnquer l region mplificr ). Cedores (primers) se nilln con el DN desnturlizdo ). DN se sintetiz con Tq polimers (de Thermus quticus) ). Cedores nilln de nuevo y el proceso se repite 0 o 0 ciclos, mplificándose l secuenci din de interés 5). DN resultnte se nliz por electroforesis en gel ). Norml lelo ). CF lelo ). ). 9

10 Detección de deleciones en Lesch-Nyhn por multiplex PCR exones en el gen HGPRT (HPRT) Detección de Lesch-Nyhn deleciones por Multiplex PCR 5 productos PCR resultntes del uso de cedores multiples -- cd producto está flnqudo por sus correspondientes cedores de izd. y derech ejemplos pr exones y : Cedores PCR productos ) deleción de exon ) deleción totl del gen ) deleciön de exones 6-9 ) deleciön de exon 9 5) norml 0