Tema 6. Ligamiento y mapas genéticos Objetivos •Establecer las

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