INTERACCIONES GÉNICAS Varios genes influyen sobre una característica concreta A) Fenotipos nuevos Color de los ojos de Drosophila: + = ojos rojo oscuro st (scarlet) = ojos bermellón ; br (brown) = ojos marrones

F1

P st/st

+/+

+/+

br/br

F2 = 3+:1st

st/+

F1

P

x

x

br/+

F2 = 3+:1br

INTERACCIONES GÉNICAS Varios genes influyen sobre una característica concreta A) Fenotipos nuevos Color de los ojos de Drosophila: + = ojos rojo oscuro st (scarlet) = ojos bermellón ; br (brown) = ojos marrones x

P st/st +/+

x

F1 +/+ br/br

2 rutas metabólicas que afectan al mismo fenotipo

st/+ br/+

F2

9+

:

3st

:

3br

:

1w

+/- +/- : st/st +/- : +/- br/br : st/st br/br

INTERACCIONES GÉNICAS B) EPISTASIA La expresión de un gen (alelo) o de un par de genes (genotipo), enmascara o modifica la expresión de otro gen o par génico, bien porque sean antagonistas o cooperantes. En el primer caso, el alelo o locus que ejerce la acción es el epistático y el que la recibe el hipostático. En el 2º caso hablamos de genes complementarios. Estas interacciones modifican las proporciones fenotípicas de la F2 Ej: Pelaje en los ratones: en vez de  3:1   ó     9:3:3:1,     aparece 9:3:4 2 genes, pero A es epistático sobre B,  ya que los individuos aa son albinos, y  sólo los A‐ presentarán color 9:agutí: 3 negros: 4 blancos

Nomenclatura A- significa que no importa el alelo que acompañe a A, su fenotipo será A (AA ó Aa)

Epistasia recesiva (aa enmascara al locus B)

Posible explicación: Sustancia incolora aa

X

enzima A patrón negro

bb

X

enzima B Patrón agutí

INTERACCIONES GÉNICAS B) EPISTASIA

>  Enmascara al locus

E. simple recesiva bb >A E. simple dominante A- > B E. complementaria A-B- = E. doble recesiva DoDo ≠ ReDo ≠ ReRe E. doble dominante-recesiva A- = bb DoDo =ReRe ≠ ReDo ≠ DoRe E. doble dominante A- = B-

Nota: Cuando al estudiar un carácter aparece una proporción que se expresa en 16avos, esto sugiere que hay dos pares de genes interaccionando en la expresión del fenotipo en cuestión

INTERACCIONES GÉNICAS B) EPISTASIA

La epistasia se puede dar sin que haya dominancia.

Gen FUT I (H,h) añade la fucosa al precursor

Fenotipo Bombay

Lo distinguimos del grupo 0 porque aglutina la sangre 0 (Ac H)

¿Qué fenotipos esperamos si se cruzan dos individuos HhAB? (¾ H- : ¼ hh) * (¼ AA : ½ AB : ¼ BB) 3 A : 6 AB : 3 B : 4 O

PLEIOTROPÍA La expresión de un solo gen puede tener efectos múltiples, es decir, un cambio en un solo gen provoca la aparición de muchos fenotipos distintos

Razón: interconexión de las vías metabólicas. Productos intermedios son usados en varios escenarios Ej: metabólicos.

- Fenilcetonuria (retraso mental, problemas en la pigmentación de la piel y olor desagradable. …) - Anemia falciforme: la mutación de un nucleótido produce la hemoglobina S, lo que afecta de múltiples formas al organismo (cambio de forma en eritrocitos, fuertes dolores por todo el cuerpo, cierta resistencia a la malaria...).

PLEIOTROPÍA Algunos letales muestran pleiotropía

El alelo mutante (Ay) se comporta como dominante frente al alelo normal (A), en cuanto al color del pelaje, pero se comporta como recesivo respecto a la letalidad. A nivel molecular: deleción en la reg. reguladora. A) ganancia de función = muchísimo pigmento amarillo B) anula al gen adyacente Merc, que es el causante de la letalidad

HERENCIA RELACIONADA CON EL SEXO Herencia ligada al sexo: Genes que se encuentran en la reg. diferencial del cromosoma X (ó en el Z) Herencia limitada por el sexo: sólo se expresa en un sexo Herencia influenciada por el sexo: sexo influye en la expresión del carácter Herencia ligada al cromosoma Y: genes que se encuentran en la reg. diferencial del cromosoma Y

HERENCIA LIGADA AL SEXO Hembras 2 cromosomas X  2 alelos por cada gen  Homo- ó Hetero-cigóticas Macho homogamético 2 cromosomas W 2 alelos por cada gen  Homo- ó Hetero-cigóticos

Machos 1 cromosoma X  1 alelo por cada gen  Hemi-cigóticos Concepto de dominancia y recesividad es irrelevante en ♂♂

Hembras heterogaméticas 1 cromosoma W  1 alelo por cada gen  Hemi-cigóticos Morgan (Drosophila) observó que los cruces recíprocos no daban el mismo resultado

HERENCIA LIGADA AL SEXO WW

wY

Ww

WY

WW:Ww:WY:wY Patrón cruzado de herencia: de una madre de fenotipo recesivo, todos sus hijos varones muestran ese fenotipo

Estos análisis le sirvieron para enunciar la Teoría cromosómica de la herencia

En el hombre detectamos los genes ligados al sexo por su patrón de herencia cruzada

HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA Y Sólo se transmiten por línea paterna, es decir, de padres a hijos Marcador uniparental (= ADNmt)

HERENCIA INFLUENCIADA POR EL SEXO Heterocigóticos presentan diferente fenotipo según el sexo

♀

♂

CC CC’ C’C’ Calvicie: Heteros:♂ calvos, ♀ no calvas y homos H’H’ se manifiesta antes en machos que en hembras.

HERENCIA LIMITADA POR EL SEXO Genes que están en ambos sexos pero solo pueden expresarse o en machos o en hembras, por las características propias de cada sexo. Ejemplos: - El criptorquidismo o ausencia del descenso de los testículos en los machos solo lo pueden expresar los machos y no las hembra; pero como los genes se hallan en ambos sexos, las hembras pueden portarlos aunque no lo presentarán nunca fenotípicamente. - La producción lechera en las vacas: los machos se seleccionan por la capacidad productiva de sus hijas (tiene los genes), sin embargo en el macho no puede evaluarse cuantos litros de leche produce. - Pluma de la cola y cuello en las gallinas: Gallos hh plumaje de gallo, pero las ♀ hh tienen plumaje de gallina

Fenómenos genéticos no explicados por las leyes de Mendel

ANTICIPACIÓN GENÉTICA Se han encontrado casos en que trastornos heredables se manifiestan a una edad progresivamente más temprana, aumentando su gravedad, en generaciones sucesivas. Recombinación ectópica: entrecruzamiento desigual entre regiones homólogas no alélicas Ej: Distrofia miotónica—autosómica dominante—cataratas y debilidad muscular e incluso retraso mental.

Algún ancestro con síntomas más leves 1992, causa a nivel molecular: ADN inestable: microsatélite 5-35 copias en los normales. Los poco afectados 150 copias y los gravemente afectados 1500 copias. Se acepta el incremento en el nº de copias como la causa de la anticipación

IMPRONTA O SELLADO GENÓMICO La expresión fenotípica varía dependiendo del origen paterno o materno del cromosoma que lleva un gen concreto. - Ciertas regiones cromosómicas retienen una “señal” de su origen parental, que influye en si los genes se expresan o no. - Las células sexuales pierden la impronta y esta vuelve a generarse antes o durante la formación de los gametos, dando lugar a genes, o regiones cromosómicas, marcados diferencialmente en óvulos y esperma. No es como la mutación, ya que la impronta puede revertirse en sucesivas generaciones (madre-hijo ó padre-hija) Ej en el hombre: deleción de la región del cromosoma 15 (15q1). Síndrome de Prader-Willi (SPW) aparece si no esta delecionado el materno y el síndrome de Angelman (SA) si solo permanece sin delecionar el cromosoma paterno. Aunque el mecanismo molecular está en discusión, parece que está implicada la metilación del ADN.

EPIGENÉTICA: Alteraciones genéticas reversibles. Ej: metilación del ADN, modificación de las histonas,…

FENOTIPO = GENOTIPO + AMBIENTE El fenotipo es la expresión del genotipo cuando este interactúa con el medio interno y externo PENETRANCIA Y EXPRESIVIDAD Penetrancia: mide el % de individuos mutantes que expresan el fenotipo, al menos, en algún grado. Expresividad: cuantifica el grado de expresión del genotipo mutante. Un alelo mutante recesivo determina una disminución en el nº de dedos. Analizando una muestra de 100 individuos homocigóticos se detectó: 20 con dedos normales, 40 con 4 dedos en una mano, 10 con 4 dedos en las dos manos, 20 con 4 dedos en las manos y un pie, 10 con 4 dedos en ambas manos y pies.

Penetrancia = nº que expresan * 100 / nº total = 80*100/100 = 80% Expresividad = 5 grados: 0%, 25%, 50%, 75% y 100%   freci * wi (0,20 * 0 + 0,40*0,25 + 0,10*0,5 + 0,20*0,75 + 0,10*1) =0,4  40%

FONDO GENÉTICO: SUPRESIÓN Y EFECTOS DE POSICIÓN Supresión: un gen anula el efecto del alelo de otro gen Ej: Supresor de forked, restaura parcial o completamente el fenotipo normal en un homocigótico forked (quetas bifurcadas).

Efecto de posición: La localización cromosómica de un gen puede cambiar su expresión fenotípica. Fuerte efecto si quedan en o cerca de la heterocromatina = regiones muy condensadas y con poca o nula expresión. Ej: w+/w tiene ojos rojos, pero si w+ se trasloca cerca de la región heterocromática, la hembra tendrá ojos variegados, con manchas blancas y manchas rojas.

w/+

w/w

w/+

INICIO DE LA EXPRESIÓN GÉNICA EDAD Causa de que algunas enfermedades no aparezcan hasta la edad adulta.

ÓRGANO-TEJIDO No todos los genes se expresan en todos los tejidos. Causa de que, en ocasiones, no detectemos algunos marcadores genéticos.

AGENTES EXTERNOS: EFECTOS AMBIENTALES TEMPERATURA Mutaciones “condicionales” y/o “sensibles a la temperatura” = afectada su expresión por la temperatura - Hierba del asno: flores rojas a 23ºC pero blancas a 18ºC - Gatos siameses o conejos himalayas son blancos con color oscuro en las regiones frías: nariz, orejas, final de las patas. La enzima pierde su función catalítica a temperaturas mas altas. - proteinas “heat shock” = genes del choque térmico. Se activan ante un stress de calor.

Esta mutaciones sensibles a la temperatura han sido muy importantes para determinar muchas vías metabólicas y del desarrollo.

DIETA Microorganismos AUXÓTROFO = mutante letal porque necesita un sustrato para crecer. La adición de este sustrato en el medio hace que el organismo sea viable. Hombre: no pueden metabolizar algunos sustratos. Ej: -Fenilcetonuria—AA Fenilalanina; eliminando este AA de la dieta, no tienen problemas -intolerancia a la lactosa– solución: eliminarla de la dieta, o ingirir lactasa

NORMA DE REACCIÓN El fenotipo es el resultado de un genotipo que se expresa en un ambiente específico. El genotipo señala el potencial de desarrollo y el ambiente selecciona, dentro de ellos, la expresión fenotípica. Es decir, según las condiciones ambientales el mismo genotipo puede producir distintos fenotipos.

Norma de reacción es el espectro fenotípico producido por un genotipo concreto bajo diferentes condiciones ambientales.

Alas de las moscas

Genotipos diferentes, diferentes normas de reacción

La norma de reacción de un genotipo convierte la distribución de condiciones ambientales en la distribución de fenotipos del eje vertical