EL MODELO Drosophila - Sección Genética Evolutiva

Recombinación = producción de nuevas combinaciones
de alelos en dos o mas loci
Curso Organización, Función y variabilidad del Genoma
Eucariota 2010
Módulo II.
Introducción a la organización del genoma eucariota
mediante estrategias genética de mapeo
Mecanismos:
1. Segregació
Segregación independiente de genes en cromosomas
diferentes
2. CrossingCrossing-over entre genes en el mismo cromosoma
3. Conversió
Conversión gé
génica
Genotipos parentales
TEORICO: Recombinación y Mapeo genético en
Drosophila melanogaster
Docente responsable: Beatriz Goñi
genotipos recombinantes
A
B
A
b
a
b
a
B
A
B
A
b
a
b
a
B
A
B
A
b
a
b
a
b
Teó
Teórico I
Morgan et al. plantearon la hipotesis que m and w están
en los cromosomas sexuales
EL MODELO Drosophila
Hembra F1: m+ w/ m w+
x
macho
parentales
Huevos hembra esperados :
m + w m w+
Si... segregación independiente
0.25 0.25
Si... ligamiento completo
0.5 0.5 0
Ligamiento incompleto observado 0.31 0.31
mw
recombinantes
m+ w+ m w
0.25 0.25
0
0.19 0.19
Frecuencia de recombinación =
# gametos recombinates/gametos totales
T. H. Morgan
Joseph. Müller
Nobel Prize 1933
Calvin B. Bridges
Alfred H. Sturtevant
Herman
Nobel Prize 1946
Frec. recomb. = 0.38 ó 38% de las cromáticas son
recombinantes para m y w.
Ligamiento, recombinació
recombinación y mapeo de genes, como sigue:
1. Ligamiento (como fue visto y entendido en Drosophila)
Drosophila)
2. Definició
Definición y mecanismo de recombinació
recombinación
3. Uso de la frecuencia de recombinació
recombinación para mapear genes
1866 -----------------1900 -------------- 1902-3 ------------------1910-1916
basic rules rediscovery chromosome theory
Thomas Hunt Morgan
Mendel
Hugo DeVries
Walter Sutton
Alfred H. Sturtevant
Carl Correns
Theodore B overi Calvin Bridges
H. J. Muller
Drosophila
Genes están ligados si muestran < 50% recombinacion.
Genes NO están ligados si muestran 50% recombinación =
segregación independiente.
Genes están completamente ligados si muestran 0% de
recombinación; o es muy rara si se observa gran número de
progenie.
1
Mutaciones de referencia
Condiciones experimentales para mapeo
Las distancias de mapa pueden variar como
resultado de tanto diferencia genéticas
como ambientales, se recomienda:
• Temperatura (25º)
• Edad de las hembras (1 a 6 días) antes del
cruzamiento
• Cultivos no sobresaturados de progenie
Cariotipo de
Drosophila melanogaster
ClB (Müller-5), el primer cromosoma balanceador
ClB =
In(1) scS1L sc8R S, scS1 sc8 wa B
Cromosoma supresor del intercambio genético en el X
Cepa “balanceadora” Bl L2/SM1
Utilización de loci de referencia
Porta cromosoma balanceador
De fácil reconocimiento y que no “enmascare” el
fenotipo de la mutación incógnita
SM1: In(2LR)SM1, al2 Cy cn2 sp2
Poseer una viabilidad ”normal”
Crom.X:
y, v, y B
Crom. 2:
Sb, b, pr, c y sp
Crom. 3:
ru, h, D, H y ca
Bl= Bristle, mutación en cetas,
L2 = Lobe, mutación forma de ojos,
Cy = Curly, mutación forma de alas,
TODOS son dominates letales en homocigosis
2
Mapeo genético de una
nueva mutacion “n” en el cromosoma 2
Mapeo de ligamiento
La relativa
proporció
proporción de lí
líneas
que presenten stw
con n,
bw con n,
ambas con n, o
ninguna
NOS INDICAN
que el marcador esta
cerca de, entre ó por
fuera de stw y bw
straw, stw , 2-55.1
brown, bw, 2-104.5
Detección de nuevas mutaciones letales recesivas
en el cromosoma X
Mapeo de una nueva mutacion letal (l) en el cromosoma 3
ru cu ca = 8
marcas
en el cromosoma 3
ruPrica = 8 marcas
mas una adicional,
Pricly (Pri)
Pri)
Este aná
análisis define el
intervalo cromosó
cromosó mico en el
cual se encuentra la nueva
mutació
mutació n y puede ser
realizada con pocas moscas
de cada genotipo
Mapeo meiótico
Mapeo de delección
3
Se detecta por el
apareamiento entre un
cromosoma normal y
uno deleteado en los crs
politénicos
Mapeo citogenético
Brinda información para genes que:
- están muy cercanos unos de otros y que no han
sido posible separarlos por crossingover
- ausencia de información sobre marcas génicas
cercanas
- ausencia de rotura aberrante (por
reordenamientos cromosómicos) que involucre
al gen de interés
EL MODELO Drosophila
Mapeo por hibridizació
hibridización de
sondas de ADN especificas en
los cromosomas polité
politénicos
Mapeo
citológico
utilizando una
sonda
específica
para el gen en
estudio
Mapa citogenético
Arriba= mapa genético mostrando distancias entre loci
Medio: ubicación de los “scaffolds” genómicos
Abajo: citomapa mostrando los comosomas y las
secciones
4
Mapeo genético vs citogenético
PERMITE:
Estimar la posición citológica de genes en los
cromosomas politénicos por extrapolación de
las gráficas que muestran la relación entre los
mapas de posición de los loci en los politenicos
y el mapa genético
(Usan mapas construidos con loci que hayan sido
mapeados con exactitud por ambos análisis)
Distancia de mapa y
frecuencia de recombinación
La fracción de recombinación (y) es estimada
como:
y= a1/n
•a1 = número de crossovers observados en el
intervalo a,
• n = número total de progenie
SE EXPRESA EN PORCENTAJE
UNIDAD DE MAPA (um)= es el intervalo dentro
del cual la probabilidad de intercambio es 1%
Se mide en um, ó centiMorgan cM)
Relación entre la
posición de los genes en
el mapa genético vs
mapa citogenético
- Las frecuencias de
recombinació
recombinación
(=distancias gené
genética) no
está
están linearmente
relacionadas con la
distancia fí
física, excepto
en la regió
región media de los
brazos cromosó
cromosó micos.
- Las frecuencias de
recombinació
recombinación por unidad
de distancia cromosó
cromosómica
es fuertemente reducida
alrededor de los
centró
centrómeros y extremos
cromosó
cromosómicos
PERO… las distancias de mapa genéticas y las
fracciones de recombinación
no están linearmente relacionadas
- ocurrencia de
crossover múltiples
- los crossover no son necesariamente
independientes uno del otro (fenómeno referido
como “interferencia”)
Corrección de las distancias de mapa
Formula de Kosambi
Regresión polinomial para relacionar
la posición de mapa genético de un locus (y)
con su posición citológica (x):
Para el cromosoma 2:
y= 1099.65 - 166.985x + 9.443x2 0.248x3 + 0.003x4 - 1.478 x 10-5x5
Es una formula
matemática que relaciona
el numero de crossovers
observados con el número
real, es en función de la
distancia física.
Asume un modelo simple
en el cual los crossovers
están distribuidos al azar
en el cromosoma
FORMULA:
y= 1/2 tanh 2x,
X= 1/4 In [(1+2y)/(1-2y)] donde
y= fracción de recombinacion observada
x= distancia de mapa correjida
5
Distribución de la
frecuencia de
(quiasmas)
crossovers
relacionado con la
localización física de
los loci genéticos
No es al azar y es
característico de
cada brazo (o
elemento
cromosómico) para
un genoma dado
Factores que influyen en la
variación del crossing over
(recombinación):
Distribución de los
intercambios
Edad de las hembras
Temperatura
Efectos del Cromosoma Y
Efectos inter-cromosómicos
Edad de la hembra
Distribución de la
frecuencia media
de los
intercambios a lo
largo del
cromosoma
(a) uno,
(b) dos, ó
(c) tres
intercambios
simultáneos
6
Edad de la hembra
Efecto inter-cromosómico
por la presencia
de inversiones heterocigotas
Efecto de la temperatura
Efecto del cromosoma Y
APAREAMIENTO SOMÁTICO
entre segmentos invertidos en los cromosomas
politénicos
Inversiones cromosómicas
7
Inversiones como modificadores de la
recombinación genética
Practico
Mapeo de 3 puntos
en Drosophila
Orden y distancias
génicas
Mapa genético
Interferencia
genética
Efecto de las inversiones heteró
heterólogas (Clb=
Clb=crom X,
Payne= crom 3) en el intercambio del cromosoma 2
Efecto de las inversiones heterólogas (Cy= crom.2,
Payne= crom 3) en el intercambio del cromosoma X
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