Tema 7 Ligamiento entrecruzamiento y recombinacin Dr Antonio

Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 1

Objetivos tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación Deberán quedar bien claros los siguientes puntos • Los conceptos de • Ligamiento • Recombinación • Entrecruzamiento • Cruzamiento prueba • Prueba de ligamiento entre dos o más genes • Distribución de los entrecruzamientos en los cromosomas • Demostración citológica del entrecruzamiento • Recombinación mitótica Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 2

Ligamiento: Asociación de genes en el mismo cromosoma formando grupos de ligamientos A A B a b a B b Genotipo F 1 AB / ab Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 3

Grupos de ligamiento en Drosophila Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 4

Ligamiento Simbolismo del ligamiento AB / ab ó ____ ab A A Configuración en acoplamiento o cis -> AB/ab a a A A Configuración en repulsión o trans -> Ab/a. B a B B b b B a B Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 5

Recombinación: la generación durante la meiosis de genotipos haploides distintos de los genotipos parentales Genotipos P AA BB aa bb AB ab Gametos P F 1 Aa Bb Gametos AB ab Ab a. B Dr. Antonio Barbadilla Gametos parentales Gametos recombinantes Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 6

Dos causas de recombinación • Recombinación intercromosómica: genes (loci) en diferentes cromosomas (leyes de Mendel) Genotipos F 1 A B -- -a b A A a a AB A A B Ab A A b a. B a a B ab a a b B B b b B b 50% recombinantes B b Proporción 1: 1: 1: 1 • Recombinación intracromosómica: genes situados en el mismo cromosoma ---> Entrecruzamiento Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y 7

La segregación independiente (2 a ley de Mendel) aplica a genes no ligados e implica un 50% de recombinantes Gametos Genotipos F 1 A B -- -a b AB Ab A A a a A A B A A b a a B B b ab 50% recom binan tes a a b b Proporción 1: 1: 1: 1 Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 8

¿Segregación en genes ligados? Genotipo F 1 AB / ab Ligamiento total AB ----ab Ligamiento parcial Genotipo F 1 AB / ab Dr. Antonio Barbadilla AB ----ab 100% gametos parentales Ningún gameto recombinante AB Ab a. B ab 50 % Hay gametos recombinantes, pero nunca más que parentales AB Ab a. B ab Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación x% y% y% x≥y x % 9

Mensaje La frecuencia de gametos recombinantes (FR) debe estar entre el ligamiento total (0%) y la segregación independiente (50%) 0% FR 50% Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 10

Prueba de ligamiento: Desviación de la proporción 1: 1: 1: 1 de los gametos de un doble heterocigoto implica ligamiento Genotipo F 1 AB / ab AB ----ab AB Ab a. B ab No se cumple -> 25% AB = 25% Ab = 25% a. B = 25% ab Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 11

Ligamiento • Descubrimiento del ligamiento (Morgan con mutantes de Drosophila melanogater) Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 12

Mutantes de Drosophila melanogater Estudio del ligamiento con mutantes +: salvaje Cy: Curly sd: scalloped +: salvaje w: white ap: aptera vg: vestigial dp: dumpy sepia D: Dichaete Dr. Antonio Barbadilla Bar c: curved Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y 13

Ligamiento en el nivel del DNA La secuencia de DNA contigua de un cromosoma es la unidad más inclusiva de ligamiento Haplotipo: conjunto específico de variantes genéticas ligadas en un cromosoma individual Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 14

El cruzamiento prueba para detectar ligamiento Genotipos P Gametos P AA BB aa bb AB ab F 1 Aa Bb Gametos aa bb ab AB Ab a. B ab Dr. Antonio Barbadilla X Cruzamiento prueba Aa Bb Aa bb A- BA- bb aa Bb aa bb Genotipos Fenotipos Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación aa B- 15

Mensaje El cruzamiento prueba permite inferir las proporciones de los gametos que se forman en el doble heterocigoto Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 16

Entrecruzamiento (Crossover): El intercambio de cromátidas no hermanas entre cromosomas homólogos durante la meiosis por un proceso de rotura y reunión del DNA. Producen gametos recombinantes entre genes situados en el mismo cromosoma Cromosomas en la meiosis Meiosis sin entrecru zamiento entre los genes Meiosis con entrecru zamiento entre los genes Dr. Antonio Barbadilla Productos meióticos A B A B a b a b A B A B b a a b a Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación B b Recombinantes 17

Meiosis y entrecruzamiento Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 18

Propiedades del entrecruzamiento • El entrecruzamiento puede ser múltiple • El entrecruzamiento puede darse entre cualquier par de cromátidas Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 19

Propiedades del entrecruzamiento • El entrecruzamiento es un proceso aleatorio. Se puede entender como una distribución estadística de Poisson Meiosis 1 = Función de probabilidad de una distribución de Poisson 2 3 = número medio de entrecruzamientos por meiosis 4 20 Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 20

A escala genómica la tasa de recombinación no es uniforme a lo largo de los cromosomas Tasa de recombinación posicional a lo largo del cromosoma 12 humano Línea verticales negras corresponden a puntos calientes de recombinación Dr. Antonio Barbadilla Mammalian recombination hot spots: properties, control and evolution. Kenneth Paigen & Petkov. Nature Reviews Genetics 11, 221 -233 (March 2010) Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 21

Entrecruzamiento visto mediante microscopía electrónica Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 22

Entrecruzamiento visto mediante microscopía electrónica Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 23

Entrecruzamiento en el nivel del DNA Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 24

Demostración cromosómica del entrecruzamiento Barbara Mc. Clintock (izquierda) y Harriet Creighton (1931) Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 25

Demostración citológica del entrecruzamiento Técnica de cromosomas arlequinados • Se demuestra el intercambio de cromátidas (en la imagen cromátidas hermanas) • Se observa coincidencia entre quiasma y lugar de intercambio • Se muestra la existencia de recombinación mitótica Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y 26

Entrecruzamiento mitótico Retinoblastoma hereditario por entrecruzamiento mitótico Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 27

Retinoblastoma hereditario por entrecruzamiento mitótico R R Mitosis r r R R R r Célula normal R/R R r r r Célula retinoblastoma r/r Dr. Antonio Barbadilla Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 28

• ¿Por qué Mendel no encontró ligamiento? Blixt, S. 1975. Why didn't Gregor Mendel find linkage? Nature 256, 206 (1975) doi: 10. 1038/256206 a 0 (enlace al artículo) Recombinación • ¿Cuál es la ventaja evolutiva de la recombinación? Investigadores de la UAB miden por primera vez la ventaja evolutiva de la recombinación genética en el genoma Dr. Antonio Barbadilla • Qi, Z. , Redding, S. , Lee, J. Y. , Gibb, B. , Kwon, Y. , Niu, H. , Gaines, W. A. , Sung, P. & Greene, E. C. (2015) DNA Sequence Alignment by Microhomology Sampling during Homologous Recombination. Cell 2015 160: 856 -69 • Lista de problemas del tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación Tema 6: Extensiones del análisis mendeliano 29