Tema 1.- La variabilidad genética: Origen y detección

10/09/2013
Tema 1.‐ La variabilidad genética: Origen y detección
La genética evolutiva estudia básicamente a las poblaciones, sus características específicas, sus interacciones y sus modificaciones en el tiempo.
POBLACIÓN: ¿qué individuos la forman?
Ente cambiante: desplazamientos, muertes, nacimientos…
Rango de distribución
¿Qué es?
Fósiles (tiempo), Asexuados: colonias y cepas (no hay intercambio génico recíproco)
Sexuados Población: genéticamente definida, es un grupo espacial y temporal de individuos conespecíficos que se reproducen por intracruzamientos.
Lo que la define es el intercambio de genes entre sus miembros  ACERVO ó POOL GÉNICO.
¿Cómo caracterizarla? ¿cómo definirla genéticamente?
Generalmente en términos de frec. alélicas ó génicas, genotípicas y/o fenotípicas, es decir, hemos de conocer la variabilidad existente en una población para poder definirla.
¿Cómo medir la variación?: Usamos marcadores genéticos
Medición de la variación ‐‐‐‐‐ Técnicas de detección
1.‐ Morfológicas: ‐ poca variación
‐ diferencias espaciales y temporales
Problemas: ‐ ¿son hereditarias?, ¿o fenocopias?. ‐ Genes mendelianos (29'4%): eran hereditarias aproximadamente el 30%
‐ Efecto de la dominancia.
‐ Dependiente del experimentador Pregunta: ¿Es, por lo tanto, cierta esta escasa variación?
2.‐ Letales y otros modificadores de la viabilidad: Se puede hacer cromosomas o segmentos cromosómicos homocigóticos  estudiar el alelo que porta
Resultados: ‐Se observó un 0'2% de variación, y comparando con individuos heterocigóticos salvajes, se comprobó que se debía a muchos loci (pruebas de alelismo)
3.‐ Estudios citológicos: a) cariotipos: muy poca variación
b) Inversiones: variabilidad espacial y temporal (al ser sucesos únicos se pueden considerar alelos de un locus génico). También se observaron clinas
AR
¿Cómo interpretar estos resultados? Si las distintas ST
inversiones portan diferentes alelos para sus loci, la variabilidad sería alta, pero si portan los mismos alelos, la variabilidad sería baja.
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HIPÓTESIS
Si pudiésemos examinar el genotipo diploide de un individuo típico, escogido de una población que se reproduce sexualmente, ¿en qué proporción de sus loci sería heterocigótico? o dicho de otra manera, ¿qué heterocigosidad
media (H) esperamos en una población?
Loci
La > parte de la CLÁSICA
EQUILIBRADA
Monomórficos (H  0'1%)
Polimórficos (H alta)
Entre poblaciones
Intrapoblacional
Purificadora (elimina Equilibradora
diversidad
Sel. Natural
deletéreos)
Cambios
Pocos, neutros (  10‐7)
Selectivos y acumulación difícil
Condic. ecológicas y de neutros
Especiación
biogeográficas adecuadas
Escuela (Técnica)
Müller(letales Dobzhanski equilibrados)
(polimorfismos cromosómicos)
Filosofía
Estamos en la cima
Progresamos
Medición de la variación ‐‐‐‐‐ Técnicas de detección
4.‐ Selección artificial: “todo” es seleccionable  mucha variación ¿en muchos o en pocos loci?
Experimentos con DDT: DL50  1ª prueba indirecta a favor de la equilibrada.
5.‐ Métodos inmunológicos: Reacción Ag‐Ac
Ventajas: Se analizan diversas proteínas
Inconveniente: Su detección depende de su variación. Sólo se detectan loci con al menos dos alelos
H = 0’105
%LP = 28’3
sobreestima
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REQUISITOS
a) Detección fenotípica de las sustituciones alélicas en los individuos, es decir, 1) diferenciar homo‐ de hetero‐ cigóticos
2) detectar fenotípicamente todas las sustituciones alélicas
b) Distinción entre loci: sustituciones alélicas de un locus deben distinguirse de las sustituciones en otro locus
c) Muestra representativa: los loci estudiados deben ser un conjunto de genes al azar respecto a sus efectos fisiológicos y a la cantidad de variación genética.
Visibles y letales y citológicos, cumplen a1 y b
Grupos sanguíneos: a y b
C es un problema SOLUCIÓN: Genética Molecular
Existe una relación directa entre ADN y proteínas: ADN ARNm  proteínas
Secuenciación de proteínas: 1 sustitución es detectable
Cada sustitución es diferente (excepto casos de redundancia)
Distintos loci codifican diferentes proteínas
Variedad de efectos
Proteínas variables e invariables
TÉCNICA DE ELECTROFORESIS
15 neutrales
Las proteínas están formadas por 20 AA 2 ácidos: Glu y Asp
3 básicos: Arg, Lys e His. Según su tamaño, forma y carga, migran a diferente velocidad en un gel:
Aloenzimas: distintas formas de la enzima codificadas por alelos del mismo gen
Isoenzimas: distintas formas de la enzima codificadas por alelos de diferentes genes.
‐‐‐AA‐‐‐‐‐ BB CB BB ‐‐‐AA‐‐‐ BB BM BM AB ‐MM‐ AA –AB‐‐ AB ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ AA ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ AB AA AB AA AB AA
Amy = Amilasa Acph = Fosfatasa ácida Adh = Alcohol deshidrogenasa
VENTAJAS:
PROBLEMAS:
‐ es posible examinar muchos loci
‐ prácticamente puede examinarse cualquier organismo
‐ Los loci generalmente son codominantes, por lo que se diferencian los homos de los heteros
(Excepción: alelos silentes)
‐ Se examina la variación muy cerca del ADN
‐ Da buenos marcadores para clasificación, ecología poblacional, sistemas de apareamientos, etc.
‐ Sólo regiones que codifican proteínas
‐ Alguna variación genética permanece oculta
‐ Esta variación puede ser adaptativamente poco importante
‐ Algunas variantes se presentan sólo en algunos tejidos u órganos
‐ A menudo es necesario sacrificar al individuo para conocer su genotipo
‐ Estudia loci polimórficos y monomórficos
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TÉCNICA DE ELECTROFORESIS
Monomórficos: una sóla banda por individuo
la misma banda en todos los individuos
 suponemos que todos tienen el mismo genotipo: haploides: A
diploides: AA
es decir, hemicigotos u homocigóticos
Enzimas G.S.
%LP = 23’1 28’3
%LP = 28’2
H.M. = 0’063 0’105
Het. Med. = 0’067  0’018
Distintas especies:
Entre 5 – 14%
1er apoyo claro a la hipótesis equilibrada
ADN
Genes estructurales, reguladores y otras secuencias: intrones, reg 5’ y 3’, 3ª posición sinónimos, …
a) Hibridación ADN‐ADN: Relación entre Tm y semejanza de las moléculas
Curvas de reasociación: Homoduplex: mismo individuos o especie
Heteroduplex: distintos individuos o especies
Emeu
85 homoduplex
Casuario
Ñandú
Avestruz
Gallo
82
76
75,5
‐
Tm
eme
eme* 85
Dist=p 0
Avestruz
Ñandú
heteroduplex
cas
82
0’03
ñan
76
0’09
Ave
75’5
0’095
Tm = 1ºC  p = 0’01 (0’7% ‐ 1’7%)
Dificultades: errores grandes  muchas pruebas
Influencia de otros factores:
contenido en GC
tamaño de los fragmentos de ADN
tamaño del genoma 4
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ADN
a) RFLPs: Restriction fragments length polymorphism Enzimas de restricción tipo II: reconocen una sola diana  repetitividad
circular
7
9
16
lineal
Tiene 2 dianas que se encuentran separadas por 7 Kb
7
9
Tiene 1 diana que lo lineariza
16
1 diana
9
Haplotipo (HT): combinación única de marcadores genéticos presentes en un cromosoma
7
origen
0 dianas
origen
12’6
8
5’1
4,6
3,9
3,1
2,9
1,5
1
0’7
16
Como sólo sabemos los fragmentos, pero sin ordenar, no podemos construir el mapa. Necesitamos:
Hibridar con sondas
Hacer dobles digestos
Hacer digestiones parciales
Haplotipo A: 12'6 3'1 1 =16’7
Haplotipo B: 8 4'6 3'1 1 =16’7
Haplotipo C: 5'1 2'9 4'6 3'1 1 =16’7
Haplotipo D: 5'1 2'9 3'9 0'7 3'1 1 =16’7
Haplotipo E: 5'1 2'9 1'5 (3'1) 3'1 1 =13’6 (falta 3’1)
MAPA:
(5'1) (2'9) (1'5) (2'4) (0'7) (3'1) (1)
a b c d e g h a
A(a,g,h) B (a,c,g,h) C (a,b,c,g,h) D (a,b,c,e,g,h) E (a,b,c,d,g,h)
1º) Clasificar los modelos de bandas
2º) Si los DNAs eran del mismo tamaño, comprobar si hay bandas enmascaradas
1 = presencia y 0 = ausencia: Haplotipo A : 1000011
Haplotipo B : 1010011
Haplotipo C : 1110011
Haplotipo D : 1110111
Haplotipo E : 1111011
Ej: ADN genómico: = segmento que reconoce la sonda
a) 1 diana polimórfica b) 1 monomórfica y otra polimórfica
0 ¡¡
0 ¡¡
¡
¡
1¡¡ ¡¡
0¡¡ ¡
1 ¡¡ ¡¡
1 ¡¡ ¡¡
0 ¡¡
0 ¡¡
¡
¡
1 ¡¡ ¡ ¡
0 ¡¡
¡
1 ¡¡ ¡ ¡
1 ¡¡ ¡ ¡
Filtro
Origen
La suma de las bandas de los homocigóticos es la mitad de la de los heterocigóticos
Aparece una banda común a todos los individuos
‐ VNTR = nº variable de repeticiones en tandem
‐ RAPDs y AFLPs = polimorfismos de ADN amplificados al azar
‐ …. No sirven para estimar las frec. Alélicas  no sirven para estimar migración u otros parámetros poblacionales. Si sirven para cuantificar variabilidad.
‐ microsatélites: repeticiones de 2 a 6 pb. ‐ SNPs: se analiza un solo nucleótido.
Se comportan como genes mendelianos.
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SECUENCIACIÓN Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
1
2
3
4
5
6
7
8
11111111112
12345678901234567890
AATTCGCGGTACCGTGTGCA
AATCCGCGATACCGTGTGCA
AATCCGCGGTACCGTGTGTA
AATTCGCGATACCGTGTGTA
AATTCGCGATACCGTGTGTA
AATTCGCGGTACCGTGTGCA
AATTCGCGGTACCGTTTGCA
AATTCGCGGTACCGTGTGCA
Haplotipo
Haplotipo
Haplotipo
Haplotipo
Haplotipo
A
B
C
D
E
(0000)
(1100)
(1001)
(0101)
(0010)
=
=
=
=
=
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
ref.
4, 9
4, 19
9, 19
16T
N =
1
2
3
4
5
6
7
8
11111111112
12345678901234567890
AATTCGCGGTACCGTGTGCA
...C....A...........
...C..............T.
........A.........T.
........A.........T.
....................
...............T....
....................
(sec 1, 6 y 8) = 3
(sec 2)
= 1
(sec 3)
= 1
(sec 4 y 5)
= 2
(sec 7)
= 1
sample
= 8
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
Sec.
HT
N
A
B
C
D
E
1
2
3
4
5
6
7
8
11
4969
TGGC
CA..
C..T
.A.T
.A.T
....
..T.
....
pob.
8
0'375
0'125
0'125
0'250
0’125
No confundir Nº de HT con nº de secuencias (=N)
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