Mapeo genómico: Determinación de la localización de elementos en un genoma, con respecto de marcadores identificados

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1 Mapeo genómico: Determinación de la localización de elementos en un genoma, con respecto de marcadores identificados Tipos de mapas: MAPAS FISICOS (de restricción, citogenéticos, de híbridos de radiación...) Distancia: en pb Marcadores: STS, dianas de restricción,... Material de partida: librerías de clones genómicos Híbridos de radiación MAPAS GENETICOS Distancia: en cm (1% recombinación = 1cM) Marcadores: genes, RFLPs, VNTR, STR, SNPs Material de partida: pedigríes de familias afectadas

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3 MAPAS FISICOS basados en localizaciones físicas en los cromosomas (pb) Se utilizan técnicas de biología molecular: hibridación, PCR... Tipo de mapa metodología resolución Citogenético bandeo cromosómico varias Mb Híbridos somáticos y paneles de híbridos 0,5-variasMb híbridos de radiación De restricción enz. restricción ej. NotI cientos de Kb Mapa de STS PCR 100 Kb Secuencia genómica Secuenciación 1pb

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5 Mapeo de restricción Muestra la localización relativa de dianas de restricción a lo largo de un segmento de DNA HindIII BamHI PstII Se suelen utilizar enzimas que cortan pocas veces (ej. NotI) En humanos no se usa frecuentemente

6 Mapas de híbridos somáticos -Se basa en la capacidad de las células de roedor (hamster) de integrar establemente material genético de otras especies -Las células humanas se fusionan con células de hamster y se seleccionan aquellos híbridos que retienen uno o más cromosomas humanos -La situación ideal es un panel completo de híbridos en el que cada híbrido tiene un único cromosoma humano -Se obtiene una mejor resolución si los híbridos tienen sólo fragmentos de cromosomas. Para ésto la alternativa más efectiva es generar HÍBRIDOS DE RADIACION

7 Radiation Hybrid Mapping

8 MAPAS DE STS

9 A B C D E F B C D E LIBRERIA DE CLONES GENÓMICOS A B C D E F MAPA DE STS...TAGGCCATGCATTGGA... SECUENCIA VECTORES DE CLONAJE PLÁSMIDOS CÓSMIDOS BACTERIÓFAGO P1 PAC (P1 artificial chromosome) BAC (bacterial artificial chromosome) YAC (yeast artificial chromosome) tamaño de inserto 0-10 kb kb kb kb hasta 300 kb Mb

10 Que nos dice la secuencia del Genoma Humano? Algunos números: Hay 3 mil millones de bases nucleotídicas (A, C, T y G). El nº total de genes se estima alrededor de 25,0000 Como media, un gen contiene 3000 bases, pero hay gran diversidad, el gen más grande es el de la distrofina, con 2.4 millones de bases. La mayoría de la secuencia (99.9%) es igual entre distintos individuos se desconoce la función de ~50% de los genes U.S. Department of Energy Genome Programs, Genomics and Its Impact on Science and Society, 2003

11 Que nos dice la secuencia del Genoma Humano? Organización: Hay regiones ricas en genes, donde predominan C y G. Por el contrario, las regiones pobres en genes son ricas en A y T. Los genes se concentran en áreas dispersas por el genoma, con grandes extensiones de DNA no codificante entre ellas. Hay regiones de hasta 30,000 bases C y G que se repiten y que se localizan frecuentemente adyacentes a regiones ricas en genes, formando una barrera entre genes y DNA no codificante. Estos islotes CpG se cree que regulan la expresión génica. El cromosoma 1 tiene el mayor nº de genes (2968) y el cromosoma Y el menor nº (231). U.S. Department of Energy Genome Programs, Genomics and Its Impact on Science and Society, 2003

12 Que nos dice la secuencia del Genoma Humano? DNA basura??????????: Menos del 2% del genoma codifica para proteínas Las secuencias repetidas suponen al menos el 50% del genoma humano. Las secuencias repetidas no parecen tener una función directa pero sí participan en la estructura y dinámica del genoma. Son la fuente de reorganizaciones del genoma, dando origen a nuevos genes y modificaciones de los existentes. La proporción de secuencias repetidas en el genoma humano es mucho mayor en humanos que en otros organismos (C. elegans:7%, D. melanogaster:3%). U.S. Department of Energy Genome Programs, Genomics and Its Impact on Science and Society, 2003

13 Lo que aún no sabemos: Nº exacto de genes, localización y funciones Regulación de la expresión génica Estructura y organización de los cromosomas Tipos de DNA no codificante, distribución, funciones. Coordinación de la transcripción con traducción y eventos post-traduccionales Interacciones proteicas en complejos supramoleculares Proteomas (contenido total de proteínas y sus funciones) Correlación de SNPs y variaciones estructurales con salud y enfermedad Biología de Sistemas U.S. Department of Energy Genome Programs, Genomics and Its Impact on Science and Society, 2003

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15 MAPAS GENETICOS RELACIÓN ENTRE LA FRECUENCIA DE RECOMBINACIÓN Y LA DISTANCIA ENTRE MARCADORES

16 Frecuencias de recombinación X Y Z X Y Z - 20% 10% 20% - 30% 10% 30% - Interpretación (mapa genético) 10cM 20cM Z X Y 30cM

17 FRECUENCIA DE RECOMBINACION ENTRE MARCADORES A 2 A 2 A 2 A 1 A 1 A 1 A 2 A 1 B 2 B 2 B 1 B 2 B 1 B 2 B 1 B 1 A 2 B 2 A 1 B 1 A 1 B 1 A 1 B 1 A 2 A 1 A 1 A 1 A 1 A 1 A 2 A 1 A 1 A 1 A 2 A 1 A 2 A 1 B 2 B 1 B 1 B 1 B 2 B 1 B 2 B 1 B 1 B 1 B 1 B 1 B 2 B 1 NR NR R NR NR R NR Θ = # recombinantes / # total = 2/7 = No siempre es fácil determinar la frecuencia de recombinacion

18 Meiosis no informativa A1 A2 B1 B1 recombinación No recombinación A1 A2 B1 B1 Meiosis informativa A1 B2 A1 B1 recombinación A2 B1 A2 B2 A1 B1 No recombinación A2 B2

19 MARCADORES GENÉTICOS (POSICIÓN CONOCIDA) CROMOSOMA GEN BUSCADO (CAUSANTE DE ENFERMEDAD) SUFICIENTEMENTE PRÓXIMOS PARA QUE ESTEN LIGADOS, FRECUENCIA DE RECOMBINACIÓN PEQUEÑA

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23 Los pedigrees incompletos se analizan estadísticamente para descartar que los resultados se hayan dado por azar: valores LOD (LOD scores) Ratio of odds: Zx= probabilidad del resultado observado si Θ= x probabilidad del resultado observado si Θ=0.5 (no ligados) LOD score= logzx LOD score > 3 hay ligamiento LOD score >3 ausencia de ligamiento El análisis por LOD score requiere un modelo genético preciso: herencia, penetrancia, frecuencia génica..., por eso NO ES APLICABLE A ENFERMEDADES COMPLEJAS

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