GENÉTICA Y BIOTECNOLOGÍA MARINA Profesores Beatriz Camara (UTFSM) José Gallardo (PUCV) Doctorado en Biotecnología I Semestre 2015
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- Cristóbal Cárdenas Sandoval
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1 GENÉTICA Y BIOTECNOLOGÍA MARINA Profesores Beatriz Camara (UTFSM) José Gallardo (PUCV) Doctorado en Biotecnología I Semestre
2 MARCADORES GENETICOS Debe ser polimórfico (Genetic variations occurring in more than 1% of the population). No necesariamente con función biológica. Sirven como marcadores de un lugar en el genoma (mapa de ligamiento). ALELO 1 ALELO 2 SSR : SINGLE SEQUENCE REPEATS Naturaleza multi-alélica. 2
3 SNP : SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISM GENOTIPOS C/C - C/T T/T FRECUENCIA GENOTIPOS C/C = 90 C/T = 8 T/T = 2 FRECUENCIA ALELOS C = 94 % T = 6 % FUENTE: The NCBI Handbook Naturaleza bi-alélica. COMPARACION MARCADORES GENETICOS Microsatélites: identificados en genoma de salmones. - Localizados fuera de los genes. SNP - Chip Affimetrix con SNPs en genoma de salmones. - Localizados cerca de los genes o dentro de ellos. Referencia: Damani and Topol Genome Medicine :54 3
4 CONCEPTOS PARA CONSTRUIR MAPA DE LIGAMIENTO Desequilibrio de ligamiento (LD): Segregación de alelos de forma NO independiente. Recombinación: El intercambio de ADN entre cromátidas no hermanas durante la meiosis. Entrecruzamiento o crossing-over Gametos parentales > recombinantes Análisis genético utilizando el cruzamiento de prueba Cruce P = F1 = Grande ovalado Enano redondo 100% Grande redondo Cruce de prueba = Enana ovalado F1 Fenotipo F2 Gametos F1 Gametos de prueba Nº Frecuencia (P) Grande / oval. 125 P 11 = enana/ Redonda 125 P 22 = Grande / Redonda 25 P 12 = Enana/oval. 25 P 21 = TOTAL 300 Existe Transmisión independiente? 4
5 ANÁLISIS GENÉTICO UTILIZANDO EL CRUZAMIENTO DE PRUEBA 1.- Calcule la tasa de recombinación (r) = nº recombinantes / total = 50/300 = 2.- Calcule desequilibrio de ligamiento (D) = (P 11 P 22 - P 12 P 21 ) = 0,416 * 0,416 0,083 * 0,083 = 0, Cuál es la posición de los genes en los cromosomas de los parentales (acoplamiento/repulsión)? LIGAMIENTO COMPLETO Ligamiento completo. Si los genes están sobre el mismo par de cromosomas homólogos a una distancia muy pequeña entre ambos, se producen sólo dos tipos de gametos distintos. El ligamiento es la asociación de genes que se encuentran en un mismo cromosoma. Genes en acoplamiento cis (AB/ab) Genes en repulsión trans (Ab/aB) 5
6 Cruce P = EJERCICIO F1 = Tamaño alta redonda Enano ovalado 100% alta redondo Cruce de prueba = F1 Enano ovalado Fenotipo F2 Gametos F1 Gametos de prueba Nº Red./ alta 117 Red./Ena. 14 Oval./ alta 18 Oval./Ena. 115 TOTAL 265 EJERCICIO 1.- Calcule la tasa de recombinación (r) = nº recombinantes / total 2.- Calcule desequilibrio de ligamiento (D) = 2.- Cuál es la posición de los genes en los cromosomas de los parentales (acoplamiento/repulsión)? 6
7 GENERACION Y EROSION DEL DESEQUILIBRIO DE LIGAMIENTO (LD) GENERACION: Mutación, Selección natural (favorece ciertos genotipos en detrimento de otros); deriva génica, migración, cruce entre cepas o poblaciones. EROSION: Principalmente por recombinación. GENERACION Y EROSION DEL DESEQUILIBRIO DE LIGAMIENTO (LD) 7
8 GENERACION Y EROSION DEL DESEQUILIBRIO DE LIGAMIENTO (LD) MAPA DE LIGAMIENTO Fundamento teórico: 1.- La proporción de individuos recombinantes da una medida de la DISTANCIA que separa dos genes en un cromosoma. Unidad de mapa = cm = centimorgan = 1 % de recombinación = 1 millón de pares de bases. 2.- Dos genes ubicados a más de 50cM se comportan como si estuvieran en cromosomas distintos (transmisión independiente). Desarrollo práctico: 1.- Cruzar individuos heterocigotos con individuos homocigotos recesivos (cruce de prueba), para determinar la frecuencia de gametos recombinantes. 8
9 MAPA DE LIGAMIENTO CON 3 MARCADORES GENETICOS Entrecruzamiento simple Entrecruzamiento doble Recombinantes a b c b c a c a b c + b + a + c a b c a b + EJERCICIO MAPA DE LIGAMIENTO Cruce P = F1 = Fenotipo Cuerpo gris amarillo (a) cerdas rectas curvadas (c) ojos oscuros burdeo (b) 100% gris (+), ojos oscuros (+) y cerdas rectas (+) Resultado cruce de prueba Gametos F1 Gametos de prueba Genotipo F2 Fenotipo F2 Nº GRIS/ REC/OSC 620 amar/cur/bur 635 GRIS/cur/bur 50 amar/rec/osc 44 GRIS/cur/OSC 92 Amar/REC/bur 98 Amar/cur/OSC 3 GRIS/REC/bur 4 TOTAL
10 EJERCICIO MAPA DE LIGAMIENTO Gameto F a c b c b 50 a c + 92 a + b 98 a c b 4 TOTAL 1546 Nº % TIPO EJERCICIO MAPA DE LIGAMIENTO Paso 1= Cuál es el orden de los genes? Solución: Para ver el orden de los genes se compara los parentales con los RD, el alelo distinto (recombinante) da la indicación de cual es el que va al medio. Paso 2: Cuál es la distancia entre los genes? a) Distancia (a b) = RS-I + RD = b) Distancia (b c) = RS-II + DR = c) Distancia (a c) = RS-I + RS-II + 2RD = 10
11 EJERCICIO MAPA DE LIGAMIENTO Paso 3: Construya un mapa de ligamiento. TAREA MAPA DE LIGAMIENTO 1.- Cuál es la probabilidad esperada de dobles recombinantes? 2.- Cuál es la probabilidad observada de dobles recombinantes? 3.- Por qué los RD observados son menor que lo esperado? 4.- Calcule el desequilibrio de ligamiento (D). 11
12 MAPA DE LIGAMIENTO SALMO SALAR 2004 Referencia: Gilbey et al. Animal Genet 2004, 35: MAPA DE LIGAMIENTO SALMO SALAR 2011 Referencia: Lien et al. BMC Genomics :
13 MAPA DE LIGAMIENTO SALMO SALAR 2014 Linkage analysis utilising the lack of male recombination in salmonids allowed the mapping of 40,214 SNPs distributed across all 29 pairs of chromosomes Houston et al. BMC Genomics :90 QTL = QUANTITATIVE TRAITS LOCI Región o segmento de un cromosoma cuya variación (genotipos) explica la variación (fenotipos) de un rasgo cuantitativo. 13
14 DESDE MARCADOR GENETICO A QTL SIN ASOCIACION = EQUILIBRIO DE LIGAMIENTO EQUILIBRIO DE LIGAMIENTO r MAX = 1/2 GAMETOS FREC. F X 100 CE ½ (1-r) 25 ce ½ (1-r) 25 ce ½ r 25 Ce ½ r 25 14
15 CON ASOCIACION = DESEQUILIBRIO DE LIGAMIENTO DESEQUILIBRIO DE LIGAMIENTO Ej. r = 0,1 GAMETOS FREC. F X 100 CE ½ (1-r) 45 ce ½ (1-r) 45 ce ½ r 5 Ce ½ r 5 QTL MARCADOR VALOR GENETICO Y VALOR GENETICO GAMETOS FREC VALOR G FREC x G CE 45 ½ +a 45 ½ a ce 45 ½ -a - 45 ½ a ce 5 ½ +a 5 ½ a Ce 5 ½ -a - 5 ½ a C hijos 40 ½ a 50 c hijos - 40 ½ a 50 Diferencia: C hijos c hijos = a * 4/5 = a*(1-2r) La diferencia depende de: - El efecto del QTL = a - La tasa de recombinación entre el marcador y el QTL = r. - Si r = ½, el marcador no esta ligado al QTL y por lo tanto no hay diferencia entre C y c Referencia: Theo Meuwissen (2010) 15
16 METODOS PARA DETECTAR QTL a) Regresión QTL individual fenotipos b) Mapeo por intervalo 2 QTL a la vez. c) Mapeo por intervalo Compuesto, combina (b) Con análisis de regresión múltiple para dar cuenta de otros QTL adyacentes. SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES (MAS) Información de genealogía Información del marcador Alelo C Alelo c Modelo de regresión lineal y = µ+ b*x + e y=registros; µ= promedio b= coeficiente de regresión x= genotipo del SNP (0,1,2) 16
17 QTL IPN QTL - IPN 120 SOBREVIVENCIA RR RS SS Genotipo FENOTIPO VALOR GENOTIPO RR 99 15,8 RS 83,2 0 SS 67,4-15,8 17
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