Tema 6. Ligamiento y mapas genéticos Genética CC. Mar 2005-06

Objetivos •Establecer las relaciones entre genes situados en el mismo cromosoma. •Explicar los principios básicos de elaboración de mapas genéticos en eucariotas.

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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 F1

rojo, normal

pr+/pr vg+/vg

Cruzamiento prueba

rojo, normal

!

púrpura, vestigial

pr+/pr vg+/vg F2

pr+/pr vg+/vg pr+/pr vg/vg pr/pr vg+/vg pr/pr vg/vg

rojo normal rojo vestigial púrpura normal púrpura vestigial

pr/pr vg/vg 1339 151 154 1195

tipo paterno tipo no paterno tipo no paterno tipo paterno

• La proporción no es 1:1:1:1 => la segregación no es independiente. Genética CC Mar 2005/6 • D. Posada, Universidad de Vigo

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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 Genética CC Mar 2005/6 • D. Posada, Universidad de Vigo

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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

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Demonstración del entrecruzamiento • Harriet Creighton y Barbara McClintock (1931) en maíz. • La recombinación está asociada al intercambio de fragmentos físicos de los cromosomas. Figura. Experimento de Creighton y McClintock (1931)

C: color de la semilla, c: sin color Wx: endospermo almidonoso, wx: endospermo ceroso Genética CC Mar 2005/6 • D. Posada, Universidad de Vigo

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Determinación de grupos de ligamiento • H0: los genes no están ligados (segregan independientemente). • H1: 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

(Oi " Ei )2 Ei

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Ji-cuadrado

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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) 283 1294 1418 241

gris, normal gris, vestigial negro, normal negro, vestigial

Figura. Mutantes vestigial

Observados vg+ b+ 283 b 1418 1701

vg 1294 241 1535

1577 1659 3236 Genética CC Mar 2005/6 • D. Posada, Universidad de Vigo

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Prueba del ligamiento (II) Observados vg+ b+ 283 b 1418 1701

vg 1294 241 1535

1577 1659 3236

• Si los genes no estuviesen ligados esperaríamos: b+ vg+ = 1577/3236 ! 1701/3236 ! 3236 = 1577 ! 1701 / 3236 = 828.95 b+ vg = 1577 ! 1535 / 3236 = 748.05 b vg+ = 1659 ! 1701 / 3236 = 872.05 Esperados vg+ vg b vg = 1659 ! 1535 / 3236 = 786.95 + b b

828.95 872.05 1701

748.05 786.95 1535

1577 1659 3236

"2 = (283 – 828.95)2 / 828.95 + (1294 – 748.05)2 / 748.05+ (1418– 872.05)2 / 872.05 + (241–786.95)2 / 786.95 = 1478.556 "21g.l, 0.05= 3.84

"2 >> "21g.l, 0.05 => Se rechaza H0 = los genes están ligados. Genética CC Mar 2005/6 • D. Posada, Universidad de Vigo

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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.

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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%

y

1.3 mu

w

32.6 mu

x

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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. Genética CC Mar 2005/6 • D. Posada, Universidad de Vigo

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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.

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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 Genética CC Mar 2005/6 • D. Posada, Universidad de Vigo

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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

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Ejemplo cruzamiento 3 puntos (II) • FR (p ! j) = (52 + 46 + 4 + 2) / 500 ! 100 = 20.8% • FR (j ! i) = (22 + 22 + 4 + 2) / 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 Genética CC Mar 2005/6 • D. Posada, Universidad de Vigo

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Interferencia y coincidencia • En el ejemplo anterior la frecuencia de los dobles recombinantes debería ser 0.208 ! 0.100 = 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) =

N º dobles!recombinantes!observados N º dobles!recombinantes!esperados

Interferencia!(I ) = 1 ! Coeficiente!de!coincidencia

• En el ejemplo anterior CC = 0.012/0.0208 = 0.577; I = 0.423. Genética CC Mar 2005/6 • D. Posada, Universidad de Vigo

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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

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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=#

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