CARTOGRAFÍA CROMOSÓMICA

CARTOGRAFÍA CROMOSÓMICA
Bateson, Saunders y Punnett: segregación anómala en guisante ≠
9:3:3:1 (P= AABB + aabb → clases AB y ab aumentadas)
Drosophila:
Morgan: algunas parejas de genes no cumplen la ley de la
transmisión independiente de Mendel, producen distintas cantidades de
fenotipos ≠ parentales. Hipótesis: están en el mismo cromosoma
Sturtevant: La variación en la fuerza del ligamiento indicaba la
forma en que los genes se ubicaban en el cromosoma (aditivas)
1er mapa genético
BC
P R
M
00 10
30.7 33.7
57.6
y w
v m
yellow white vermillon miniature
r
rudimentary wings
Nuevo enfoque para comprender el proceso de herencia de estos genes y predecir
los tipos de descendencia que resultarán de ellos.
Recordatorio: Herencia de genes ligados (en el mismo cromosoma) y genes no
ligados ( en distintas parejas de homólogos)
Sin entrecruzamiento (X)
♂
♀
A
B
C
A
a
B
b
C
c
a
b
c
Con entrecruzamiento (Y)
Parentales
ABC abc
A
B
C
A
a
B
b
C
c
a
b
c
A
B
c
c
A
a
b
B
c
c
a
b
A
B
C
A
B
c
A
B
C
A
a
B
b
C
c
A
a
B
b
c
C
A
a
b
B
C
a
b
c
a
b
C
a
b
(½ AB: ½ ab) * (½ C: ½ c)
¼ ABC: ¼ ABc:1/4 abC:1/4 abc
0% ligados
(X) FR
50% no ligados
C
C
(¼ AB: ¼ ab: ¼ Ab: ¼ aB) * (½ C: ½ c)
1/8 ABC: 1/8 abC: 1/8 AbC: 1/8 aBC
1/8 ABc: 1/8 abc: 1/8 Abc: 1/8 aBc
50% ligados
(Y) FR
50% no ligados
FR ligados = X*0 + Y*0,5 ≤50%; FR no ligados = (x+y)*0,5 = 50%
Valor máximo de recombinación = 50%
RESUMEN
- Cuando dos genes están en el mismo cromosoma, es decir, en un par de
homólogos, decimos que están ligados y pertenecen a un grupo de ligamiento
(tantos como cromosomas = n).
- Los reconocemos porque su frecuencia de recombinación (FR%) es < 50%
- El entrecruzamiento tiene lugar en el estado de 4 cromátidas, entre cromátidas
no hermanas
- Recuerden que los quiasmas son la imagen visible de los entrecruzamientos (sólo
la mitad de los productos son recombinantes) FR = ½ Frecuencia de quiasmas
- Un entrecruzamiento es la rotura de dos moléculas de ADN en una misma
posición y su reunión posterior en dos combinaciones recombinantes recíprocas.
- Las combinaciones originales las llamamos parentales
- Siempre se escriben los genes en el mismo orden. Se separan por una / los genes
que están en distintos homólogos de cada pareja. Ej: AB/ab C/c
- Los parentales pueden estar en acoplamiento (cis), si ambos dominantes ó ambos
salvajes se presentan en el mismo padre (DD ó RR ó ++ ó mm) o en repulsión
(trans) si en el mismo padre coinciden un dominante y un recesivo ó un mutante y
un silvestre.
CARTOGRAFÍA
Sturtevant: Cuanto mas alejados estén los genes, mayor probabilidad de que ocurra
un entrecruzamiento entre ellos  mayor frecuencia de recombinación.
Cálculo de la FRECUENCIA DE RECOMBINACIÓN
Frecuencia de recombinación es la frecuencia de progenie
recombinante que se produce a partir de un cruzamiento.
Se suele expresar en porcentaje y se estima a partir de cruzamientos de prueba.
Se realizó el cruce de prueba a un dihíbrido de hojas normales (M, dominante
sobre moteadas (m)) y planta alta (D, dominante sobre bajas (d)). En la F1 se
obtuvieron los siguientes fenotipos 55 MD: 53 md: 8 Md y 7 mD
Los mas abundantes son los parentales. Nos indican el genotipo de las cepas P1 y P2
Parentales = 55 + 53 = 108
Recombinantes = 8+7 = 15
Número de progenie recombinante
FR= Número total de la progenie
15
FR% =
123
Total = 123
FR% = FR *100
x 100 = 12,2% = 12,2 centimorgan
CARTOGRAFÍA
Mapa de ligamiento
Frecuencia de recombinación
Unidad de mapa genético (u.m.): como la distancia entre
genes en la que se produce un recombinante de cada 100
productos meióticos.
FR% = 1/100 x 100 = 1%
Por ello, la FR de 10,7% de Morgan son 10,7 u.m.
La unidad de mapa es conocida como centimorgan (cM).
Sturtevant demostró la linealidad de los mapas:
(A-B) + (B-C) = (A-C)
CARTOGRAFÍA
Aditividad de las distancias
Orden génico en el mapa
Representación gráfica:
A
3
C
2
B
CARTOGRAFÍA
Predicción de los resultados de cruzamientos con genes ligados
pr
11,0
vg
Doble dirección: conocida la distancia genética podremos
conocer la frecuencia de recombinantes esperada.
Se realiza el cruce de prueba a una hembra diheterocigóticas,
dominante, hija del cruce ♀ prvg/prvg ♂ ++/++. Si obtenemos
1000 descendientes, ¿cuántos serán de cada fenotipo?
Fenotipo de la hembra (en notación gamética)
Nº de gametos recombinantes
Nº de gametos parentales
Fenotipos de la descendencia
Entrecruzamientos múltiples
Entrecruzamientos múltiples pueden afectar a 2, 3 ó 4 cromátidas no hermanas.
Los intercambios dobles de material genético dan lugar a dobles recombinantes (DR).
Para detectarlos tenemos que estudiar simultáneamente tres genes
(en heterocigosis).
Por probabilidad, los DR serán más escasos que los recombinantes
sencillos (DR = R1 x R2)
2 genes
FRAB = 50%
3 genes
AB
AB
ab
ab
P
P
P
P
AB
Ab
ab
aB
P
R
P
R
Ab
AB
aB
ab
R
P
R
P
Ab
Ab
aB
aB
R
R
R
R
C
C
c
c
C
C
c
c
C
C
c
c
C
C
c
c
ACB
AcB
aCb
acb
P
DR
DR
P
ACB
Acb
aCb
acB
P
R1
DR
R2
ACb
AcB
aCB
acb
R2
DR
R1
P
ACb
Acb
aCB
acB
R2
R1
R1
R2
FRAC = 50%; FRCB = 50%; FRAB > 50%
MAPAS DE 3 PUNTOS
Condiciones:
a) El organismo en estudio tiene que ser heterocigótico para los 3 genes
b) El cruce debe hacerse de manera que cada clase fenotípica refleje el genotipo
de un tipo de gametos.
Por ejemplo: CRUCE DE PRUEBA: estudiando el fenotipo de la F2 conocemos
los gametos del individuo de estudio.
c) Deben contarse un gran número de descendientes
Pasos:
a) Para hacer el estudio teórico asumimos un orden al azar.
b) Gametos frecuencias semejantes dos a dos en los complementarios (ej:
ABC/abc ó Abc/aBC…)
- 2 con frecuencias = y Altas
- 2 con frecuencias = e intermedias
- 2 con frecuencias = e intermedias ≠ de la anterior
- 2 con frecuencias = muy bajas
c) Los más abundantes = PARENTALES; los menos abundantes = DR
Comparándolos y viendo que gen es diferente en los gametos, sabremos cuál es
el GEN CENTRAL
Si ahora calculamos la distancia entre las 3 parejas, la distancia
entre los mas alejados no es la suma de los otros dos ¿por qué?
Por los DR no sumados en la distancia larga, ya que para esos dos
marcadores son “parentales”, cuando en realidad deberían ser
sumados 2 veces, pues sufren 2 procesos de entrecruzamiento.
d) Por ello, debemos identificar cuáles son P, RI, RII y DR (= RI y RII)
e) Calcular las FR entre los 3 genes (ACB), sabiendo que C es central, como:
FRI%= FRAC%= recombinantes I *100 /total = (RI + DR)*100/total
FRII%= FRCB%= recombinantes II *100 /total = (RII + DR)*100/total
FRI,II% = FRAB%= recombinantes (I+II)*100/total =
(RI + RII + 2*DR)*100/total
Cartografía en maíz de genes mutantes recesivos, ligados en el cromosoma 5:
bm (nervadura marrón); v (brote virescente); pr (aleurona púrpura)
a) Si la ♀ es triheterocigótica, de padres desconocidos, ¿qué genotipo tiene que tener
el ♂ para que la cartografía tenga éxito? bm v pr/bm v pr
P
R1
R2
DR
c) ¿Quiénes son P, R1, R2 y DR?
d) ¿Cuál es la distancia entre
cada par de genes?
Total = 467+161+395+86 = 1109
Rv-pr = R1 + DR = 161 + 86 = 247
Rbm-pr = R2 + DR = 395 + 86 = 481
Rv-bm = R1 + R2 + 2. DR = 161 +
395 + 2*86 = 728
b) ¿Quiénes son P y quienes DR? ¿Cuál es el gen central? ¿Cuál el genotipo de la ♀?
P= + v bm/pr + + DR= pr v bm/+ + +  el central es pr
ORDEN = v pr bm
Genotipo ♀: v + bm/ + pr +
P
R1
R2
DR
FRv-pr = 24700/1109 = 22,27%
Distv-pr = 22,3cM
FRv-pr = 48100/1109 = 43,37%
Distv-pr = 43,4cM
FRv-pr = 72800/1109 = 65,64%
Distv-pr = 65,6cM
¿Por qué frec. de recombinación
> 50% para v-pr?
(161+395)*100/1109 = 50,1%  50%
A partir de la información obtenida podríamos calcular
(multiplicando las probabilidades) la probabilidad de dobles
entrecruzamientos = 0,223 x 0,434 = 0,097 = 9,7%; sin embargo
sólo detectamos 7,8% ¿Por qué?
INTERFERENCIA
Los entrecruzamientos en regiones adyacentes del cromosoma ¿son
sucesos independientes? ¿Favorecen o dificultan?
En general inhiben: un entrecruzamiento en una región del
cromosoma inhibe un segundo entrecruzamiento en regiones
cercanas.
Se usan las clases DR para deducir la magnitud de esta interferencia
Se denomina coeficiente de coincidencia (C) a la relación
entre DRobs/DResp = 7.8/9.7 = 0,804
DR esperados en independencia = FRI x FRII
Lo podemos calcular también con los valores observados = nº DRobs/ DResp
en este caso: DR esperados en independencia = FRI x FRII * nº total
Interferencia (I) = 1-C varía entre 0 y 1 ( entre 0 y 100%) para C>0
I = 1-0,804 = 0,196
Si DRobs > DResp interferencia positiva (es la más frecuente).
Ej: Drosophila: para una dist = 10, la I = 1(completa)
Si DRobs < DResp interferencia negativa (Muy rara)
Problema ¿Cómo calcular los gametos obtenidos si hay interferencia?
1º calculamos DR, luego R1 y R2 y el resto = parentales
Dado el mapa genético:
A
B
C
0,2
0,45
de un organismo diploide con una interferencia de 0.2, determinar las frecuencias
de los gametos producidos por un individuo ABC/abc
DR = FR1*FR2*C = (0,2*0,45)*0,8= 0,072
RI = FR1-DR = 0,2-0,072 = 0,128
RII = FR2-DR = 0,45-0,072 = 0,378
P = 1- DR - RI – RII = 1-0,072-0,128-0,378 =0,422
0,036 AbC : 0,036 aBc
0,064 Abc : 0,064 aBC
0,189 ABc : 0,189 abC
0,211 ABC : 0,211 abc
Cartografía del segmento diferencial del cromosoma X
Los genes ligados al cromosoma X, se heredan juntos  se
comportan como un único bloque en relación al segmento
pseudoautosómico.
Esto nos permite calcular la distancia entre un gen, situado en la
región apareante, y el segmento diferencial.
En una especie en la que las hembras son XX y los machos son XY, el locus A,a se
encuentra en el segmento diferencial del cromosoma X, siendo el alelo A (negro) > a
(gris). El locus B,b , en el cuál el alelo B (ojos marrones) es dominante sobre b (ojos
azules), está situado en el segmento no diferencial (=apareante) de los cromosomas
sexuales. Se cruza una hembra homocigótica recesiva, con un macho negro de ojos
marrones, obteniéndose 74 ♀negras de ojos azules (Ab ), 27 ♀ negras de ojos marrones
(AB), 23 ♂ grises de ojos azules ( Yb) y 76 ♂ grises de ojos marrones (YB).
Parentales = XAb (74) + YB (76) = 150
Recombinantes = XAB (27) + Yb (23) = 50
FR = 50/200 = ¼ = 25%
MAPAS CROMOSÓMICOS EN HUMANOS
PUNTUACIÓN LOD
Se usa el método de la puntuación lod (Z = log of the odds) para saber si dos
genes están ligados y cuál es su frecuencia de recombinación.
Puntuación Z > 3 se consideran ligados.
Z = log10 (prob. de los genotipos dado R/probabilidad suponiendo segregación
independiente) =
R = frecuencia de recombinación
(1-R)K R(N-K)
Z = log10 ---------------------------K = nº de parentales
pN
N = nº total de individuos (K + recombinantes)
p = probabilidad de cada uno de los tipos de
gametos bajo la hipótesis de segregación independiente = 0,5
ó también la podríamos escribir:
(P1)K1 (P2)K2 R1C1R2C2
Z = log10 --------------------------------------qN
P1 = P2 = frecuencia de cada gameto parental = (1-R)/2
R1 = R2 = frecuencia de cada gameto recombinante= R/2
K1 y K2 = nº de parentales de ambos tipos ( K = K1+K2)
C1 y C2 = nº de recombinantes de ambos tipos
N = nº total de individuos (K1 + K2 + C1 + C2)
q = probabilidad de cada uno de los 4 tipos de gametos, bajo la hipótesis de segregación
independiente = ¼
Un síndrome muy raro viene determinado por el alelo dominante A, mientras que el alelo
recesivo a produce, en homocigosis, individuos normales. El cruce entre un hombre con el
grupo sanguíneo NN y una mujer del grupo sanguíneo MN y heterocigótica para el
síndrome produjo la siguiente descendencia: 8 hijos MN, 2 hijos MN con el síndrome, 3
hijos NN y 7 hijos NN con el síndrome.
a. Calcular la frecuencia de recombinación suponiendo que ambos genes
estén ligados
b. Calcule, la puntuación LOD
a) ♂NN aa x ♀ MN Aa
FR = 5/20 = ¼
b)
(1-R)K R(N-K)
Z = log10 ---------------------------- =
pN
1,136 < 3 No
están ligados
MAPAS CROMOSÓMICOS EN HUMANOS
HIBRIDACIÓN DE CÉLULAS SOMÁTICAS
Dos células somáticas se fusionan formando un heterocarión (un citoplasma
con dos núcleos), que mediante las técnicas adecuadas se transforma en un
sincarión, por fusión de los núcleos.
Si se cultiva durante muchas generaciones, se van perdiendo los cromosomas
de una de las especies paternas. Si hombre-ratón, se pierden los del hombre
si un producto humano se sintetiza en el sincarión, tiene que estar en uno
de los cromosomas humanos presentes en ese sincarión.
A
B
C
D
E
F
Eno-1
-
+
-
+
+
-
Mdh-1
+
+
-
+
-
+
Pep S
+
-
+
-
-
-
Pgm-1
-
+
-
+
+
-
1
-
+
-
+
+
-
2
+
+
-
+
-
+
3
+
+
-
-
+
-
4
+
-
+
-
-
-
5
-
+
+
+
+
+
Eno en B D E, Crom 1y 5(+C+F)
Mdh en A B D F, Crom 2
Pep en A y C, Crom 4
Pgm en B D E, Crom 1y 5(+C+F)
Eno y Pgm en crom 1
Mdh en crom 2
Pep en crom 4
Cartografía con marcadores moleculares:
El análisis directo de las moléculas de ADN ha revelado una gran
cantidad de variación, a veces relacionada con cambios fenotípicos y a
veces no (“silenciosa”)
Las variantes moleculares son tan comunes que muchos individuos son
heterocigotos moleculares en muchos loci diferentes del genoma.
Un locus constituido por un polimorfismo molecular puede
cartografiarse igual que cualquier otro locus “fenotípico” A,a
Estos loci de heterocigosidad molecular se conocen como
MARCADORES MOLECULARES.
Muy usados para localizar genes de interés (por su ligamiento a los
mismos). Los más usados son: SNP y SSLP
SNP = single nucleotide polimorphism SSLP = simple sequence lenght polimorphism
RFLP = Restriction fragments length polymorphism
Enzimas de restricción de tipo II reconocen pequeñas secuencias
(dianas) en las cadenas de ADN y cortan la molécula
ATTG
TAAC
GATTC TAGnnnnnCGA
CTAAG ATCnnnnnGCT
5’ GTATCGAAATCT
ganancia
Cambio de 1 base
5’GT
AAATCT
A3’
A3’
pérdida
5’GTATCGAAATCTACTGA3’
Electroforesis (+ hibridación) nos permite detectar los
fragmentos producidos
Cada diana se comporta como un gen mendeliano
__ __ __
__
__ __
__ _ _ __ __ _ _ __ __ _
_
__
__
La asociación no es
completa y observamos
recombinantes:
descendiente 8 que es Dd
es 1,1; cuando esperábamos
que fuese 1,2
SSLP (VNTR) = Polimorfismos de longitud de secuencia simple
Muchos genomas tienen secuencias de DNA repetitivo, de diferentes
tamaños:
SSLP tiene muchos alelos (Ej: 15)  podemos seguir la pista de un
cromosoma en una genealogía. Mas usados: micro- y mini-satélites
Minisatélites:
Microsatélites:
Unidad general 15-100 nuc ; en
humanos 1-5 kb
Unidad = 2 a 6 nuc; muchos alelos
Usados en forense: huella digital
(corta DNA total e hibrida con una
sonda homóloga del minisatélite
Si usamos la técnica de la PCR, y la
electroforesis, se comportan como
genes mendelianos multialélicos
Microsatélites
8
5
3
2
Alelo
asociado a la
enfermedad
SNP (snips) = Polimorfismo de un único nucleótido
5’-ATTCGGA-3’
3’-TAAGCCT-5’
5’-ATTTGGA-3’
3’-TAAACCT-5’
Ej: en la posición 5000 de un cromosoma aparece el par AT y en el homólogo aparece el par GC
Muy abundantes y, muchos de ellos, muy polimórficos en las poblaciones.
Hay varias cartografías de SNPs:
1.- SNP silenciosos dentro de genes (sin efecto fenotípico “aparente”: usados como
marcadores de alelos recesivos.
2.- SNP en los que un alelo del SNP produce un fenotipo mutante que sigue una
herencia monogénica, es decir, produce un fenotipo discreto. Ej: PKN ó Anemia
falciforme (detectamos antes de que aparezca la enfermedad)
3.- SNP en poligenes (QTL). Se usan para descubrir poligenes que contribuyen al
fenotipo continuo.
4.- SNP intergénicos. Sirven para cartografiar genes. Acercarnos a su posición.
Análisis de
pedigrís lo
asociaron al
cromosoma 7
Otros
marcadores
moleculares,
restringen la
zona: 1,5 Mb
a 0,5 Mb
Clonación posicional
FIBROCIS CÍSTICA
Autosómico recesivo; 5% de
los caucásicos son portadores
4 genes: estudios
de vinculación y
expresión
(hibridación)
donde se expresa
68% enfermos
Otros: mutaciones en el gen CFTR
Gen regulador de la conductancia
transmembrana de la fibrocis cística
Cartografía mediante el uso de haplotipos de SNP
Las combinaciones de SNP ó haplotipos se usan para cartografiar
Haplotipo: conjunto de marcadores genéticos que se encuentran un
segmento cromosómico.
Haplotipo de SNP: segmento cromosómico definido por el conjunto
específico de alelos de SNP que contiene.
Ejemplo: a cada SNP se le dio un nº ; ≠ alelos se distinguen por ‘
---1 2’ 3’ 4 5 --- Es un haplotipo;
---1 2 3’ 4 5 --- Es un haplotipo diferente
HT de distintos tamaños: de unas pocas bases a varias Kb
Generalmente se heredan como bloques, presentan desequilibrio en el
ligamiento (asociación gamética)
Con el tiempo, los entrecruzamientos hacen que se pierda la asociación
En distintos grupos poblacionales podemos encontrar distintas asociaciones
HAPMAP: mapa de haplotipos humanos : islas separadas por puntos
calientes de recombinación
El paso del tiempo
introduce nuevos alelos en
los SNPs,  los que todavía
quedan asociados indican la
posición del gen de la
enfermedad
SNP humanos suelen estar a 1
kb, con lo que localizan el
gen con mucha precisión.
Recombinación en cromosomas mitóticos
Son eventos muy raros, que se detectan como quimeras.
Stern: Drosophila: observó manchas mutantes en individuos
heterocigóticos
Mapas mitóticos:
- Contabilizamos el nº de quimeras en el que ha
participado el gen. Cuanto más participe, más alejado
del centrómero está.
- las distancias se dan en referencia al locus más alejado
del centrómero.
Recombinación entre cromátidas hermanas
Se ha demostrado que en la mitosis
se dan intercambios entre las
cromátidas hermanas (ICH), pero al
ser réplicas una de la otra, no dan
lugar a nuevas combinaciones
alélicas.
Técnica: tinción en presencia de
Bromo-desoxi-uridina
MAPAS FÍSICOS
No existe una correlación exacta entre mapa físico y mapa
genético
Causa: no todas las regiones recombinan con la misma frecuencia
Técnicas:
-Mapeo por deleción
-Hibridación in situ (FISH): sondas fluorescentes
-Secuenciación (librerías-clonaje)
Comparando con el
mapa físico, el orden de
los genes es el mismo,
pero sus distancias
relativas pueden ser
diferentes
MAPAS en EUCARIOTAS HAPLOIDES
Muchos eucariotas unicelulares, haploides durante los estadios vegetativos, forman células
reproductivas que se fusionan en la fecundación y dan lugar a un zigoto diploide
Chlamydomonas
Zigoto — meiosis células (+) y (-) 
colonias vegetativas —condiciones adversas
 isogametos  apareamiento: zigoto
Técnica:
Se aíslan 2 cepas de genotipos diferentes y se
cruzan entre sí. Tras la meiosis los productos
quedan juntos y se pueden analizar Ej:
Chlamydomonas ó Neurospora (ascas
ordenadas)
Las ascas
ordenadas
permiten mapear
el centrómero
Cartografía con tétradas desordenadas
Ditipo parental = DP
½ de cada tipo parental
Ditipo no parental = DNP
½ de cada tipo recombinante
Tetratipo = TT
¼ de cada clase
DP
DNP
TT
TT
Frecuencia de DNP
muy diferente
Comparando DP y DNP
sabremos si están ligados
(DNP + ½ TT)*100
FR =
nº de tétradas
Cartografía con tétradas ordenadas
Cartografía del centrómero
Sin entrecruzamiento: segregación en
la 1ª división meiótica
aa++ (aaaa++++) ó ++aa (++++aaaa)
Segregación en la 1ª división meiótica
Segregación en la 2ª división meiótica
Con entrecruzamiento: ascas 2 a 2
= segregación en la 2ª división
meiótica
a+a+ ó a++a ó +aa+ ó +a+a
Distancia A-centrómero = ½ (ascas que segregan en la 2ª división)*100/total de ascas
Permitieron comprobar la recombinación recíproca y el
fenómeno de conversión génica