Tema 6. Ligamiento y mapas genéticos

Transcripción

1 Tema 6. Ligamiento y mapas genéticos Genética CC. Mar Objetivos Establecer las relaciones entre genes situados en el mismo cromosoma. Explicar los principios básicos de elaboración de mapas genéticos en eucariotas. 2

2 Segregación no independiente (I) 1910 Morgan, Drosophila melanogaster P ojos rojos, alas normales! ojos púrpura, alas vestigiales pr + /pr + vg + /vg + pr/pr vg/vg F 1 rojo, normal pr + /pr vg + /vg Cruzamiento prueba rojo, normal! púrpura, vestigial pr + /pr vg + /vg pr/pr vg/vg F 2 pr + /pr vg + /vg rojo normal 1339 tipo paterno pr + /pr vg/vg rojo vestigial 151 tipo no paterno pr/pr vg + /vg púrpura normal 154 tipo no paterno pr/pr vg/vg púrpura vestigial 1195 tipo paterno La proporción no es 1:1:1:1 => la segregación no es independiente. 3 Segregación no independiente (II) Los gametos de tipo paterno (genotipos parentales) son mucho más frecuentes que los no paternos. Los genes están ligados, localizándose en el mismo cromosoma. Los tipos no paternos son realmente genotipos recombinantes, que se producen por recombinación genética durante el entrecruzamiento meiótico. Figura. Mecanismo de entrecruzamiento 4

3 Fase gamética Los genes ligados se pueden ordenar de dos maneras ( fase ): Acoplamiento (cis) = AB / ab Repulsión (trans) = Ab / ab AB Ab AB Ab === === ab ab ab ab 5 Demonstración del entrecruzamiento Figura. Experimento de Creighton y McClintock (1931) Harriet Creighton y Barbara McClintock (1931) en maíz. La recombinación está asociada al intercambio de fragmentos físicos de los cromosomas. C: color de la semilla, c: sin color Wx: endospermo almidonoso, wx: endospermo ceroso 6

4 Determinación de grupos de ligamiento H 0 : los genes no están ligados (segregan independientemente). H 1 : los genes están ligados. Cruzamiento prueba. Ji-cuadrado de independencia (o de ajuste) g.l.= (nº de columnas 1)! (nº de filas 1! 2 = nº de!clases # i=1 (O i " E i ) 2 E i 7 Ji-cuadrado 8

5 Prueba del ligamiento (I) Drosophila (b + cuerpo gris, b cuerpo negro; vg + alas normales, vg alas vestigiales) b + /b vg + /vg (gris, normal)! b/b vg/vg (negro, vestigial) Figura. Mutantes vestigial 283 gris, normal 1294 gris, vestigial 1418 negro, normal 241 negro, vestigial Observados vg + v g b b Prueba del ligamiento (II) Observados vg + v g b b Si los genes no estuviesen ligados esperaríamos: b + vg + = 1577/3236! 1701/3236! 3236 = 1577! 1701 / 3236 = b + vg = 1577! 1535 / 3236 = b vg + = 1659! 1701 / 3236 = b vg = 1659! 1535 / 3236 = Esperados vg + v g b b " 2 = ( ) 2 / ( ) 2 / ( ) 2 / ( ) 2 / = " 2 1g.l, 0.05 = 3.84 " 2 >> " 2 1g.l, 0.05 => Se rechaza H 0 = los genes están ligados. 10

6 Mapas genéticos Alfred Sturtevant (1913): mayor distancia entre genes => mayor nº de entrecruzamientos => mayor frecuencia de recombinación (FR o r). Entrecruzamiento (físico)! recombinación (genética). Con las distancias podemos construir mapas genéticos. 1 unidad de mapa (mu) = 1 centimorgan (cm) = 1% recombinación. Figura. Entrecruzamiento y distancia genética. 11 Primer mapa Drosophila. Genes ligados al sexo white (w), miniatura (m) y yellow (y). FR (w! m) = 32.6% FR (w! y) = 1.3% FR (m! x) = 33.9% 1.3 mu 32.6 mu y w x 12

7 Cruzamientos de dos puntos Se estudian dos caracteres en la descendencia de un cruzamiento prueba de un doble heterocigoto. Freq (parental) > Freq (recombinante). Freq (parental 1) = Freq (parental 2). Freq (recombinante 1) = Freq (recombinante 2). Frecuencia!de!recombinación!(r) = N º recombinantes! 100 N º progenie Más exacto en distancias cortas. La frecuencia de recombinación subestima las distancias de mapa. Conviene medir una progenie numerosa. 13 Frecuencia de recombinación La frecuencia máxima de recombinación (r) es del 50%. Genes no ligados: r = 50% En diferentes cromosomas. Distantes en el mismo cromosoma. 14

8 Cruzamiento de tres puntos Se estudian tres caracteres en la descendencia un triple heterocigoto con un triple homocigoto recesivo. Se empieza por establecer el orden de los genes. 8 clases fenotípicas posibles: 2 parentales (los más frecuentes) 4 recombinantes simples (menos frecuentes) 2 recombinantes dobles (muy raros) En el doble recombinante cambia la orientación del par alélico situado en el medio de los tres genes: Figura. En el doble recombinante el gen del medio es el que invierte sus alelos 15 Ejemplo cruzamiento 3 puntos (I) Las clases 6 y 7 son recombinantes dobles. => El orden es p j r. Figura. Resultado del doble entrecruzamiento Figura. Cruzamiento de tres puntos 16

9 Ejemplo cruzamiento 3 puntos (II) FR (p! j) = ( ) / 500! 100 = 20.8% FR (j! i) = ( ) / 500! 100 = 10.0% FR (p! r) = FR (p x j) + FR (j x r)! 100 = 30.8% Figura. Mapa genético Figura. Resultados del cruce 17 Interferencia y coincidencia En el ejemplo anterior la frecuencia de los dobles recombinantes debería ser 0.208! = 2.08%, pero es 6/500 = 1.2% Interferencia: la presencia de un entrecruzamiento interfiere con la formación de otro entrecruzamiento cercano. Coeficiente!de!coincidencia!(CC) = Nº dobles!recombinantes!observados N º dobles!recombinantes!esperados Interferencia!(I) = 1! Coeficiente!de!coincidencia En el ejemplo anterior CC = 0.012/ = 0.577; I =

10 Funciones de mapa (I) Entrecruzamientos dobles entre dos genes: 100% gametos parentales. Subestima de la distancia de mapa. Relación no linear entre la frecuencia de recombinación y la distancia de mapa. Figura. Progenie de entrecruzamientos simples y dobles 19 Funciones de mapa (II) Podemos ignorar la interferencia y asumir que el número de entrecruzamientos sigue una distribución de Poisson con x media d:!d d P(X = x) = e x! Podemos estimar la probabilidad de observar entrecruzamientos mútiples impares (1,3,5,7, ), ya que son los únicos que resultan en genotipos recombinantes. e! d d (2 k +1) 1 = (1! e!2d ) 2 k = 0 (2k + 1)! " r=# 20