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1 Mapas de ligamiento Mapas de ligamiento 2 Puntos a tratar Importancia mapas de recombinaciónImportancia mapas de recombinación Conceptos básicos de.

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2 1 Mapas de ligamiento Mapas de ligamiento

3 2 Puntos a tratar Importancia mapas de recombinaciónImportancia mapas de recombinación Conceptos básicos de recombinación y ligamientoConceptos básicos de recombinación y ligamiento La frecuencia de recombinaciónLa frecuencia de recombinación Unidad de mapaUnidad de mapa InterferenciaInterferencia Funciones de mapaFunciones de mapa Cartografía genética en humanosCartografía genética en humanos Ligamiento y puntuación LODLigamiento y puntuación LOD Mapas genéticos con múltiples marcadoresMapas genéticos con múltiples marcadores El mapa de ligamiento humano de GenethonEl mapa de ligamiento humano de Genethon

4 3 Ligamiento: Ligamiento: Asociación de genes en el mismo cromosoma formando grupos de ligamientos Ligamiento total A A a a B B b b a a b b A A B B Genotipo F 1 AB / ab Gametos (100% gametos parentales) 50 % AB 50 % ab

5 4 Segregación independiente (no ligamiento, 2 a ley de Mendel) A A a a B B b b A A B B A A b b a a B a a b b B Genotipos F 1 A B -- a b AB Ab aB ab gametos 50% recom- binan- tes Proporción 1:1:1:1

6 5 Recombinación: Recombinación: la generación durante la meiosis de genotipos haploides (haplotipos) distintos de los genotipos parentales A Ba b Aa Bb Gametos P F1F1 AB ab Ab aB Gametos Gametos parentales Gametos recombinantes

7 6 Recombinación: Recombinación intercromosómica: genes (loci) en diferentes cromosomas (leyes de Mendel) Recombinación intracromosómica: genes situados en el mismo cromosoma ---> Entrecruzamiento A A a a B B b b A A B B A A b b a a B a a b b B Genotipos F 1 A B -- a b AB Ab aB ab 50% recom- binan- tes Proporción 1:1:1:1

8 7 Entrecruzamiento (Crossover): Entrecruzamiento (Crossover): El intercambio de cromátidas no hermanas entre cromosomas homólogos durante la meiosis por un proceso de rotura y reunión del DNA A A a a A A a a B B b b A A a a B B b b B B b b A A a a B B b b Cromosomas en la meiosis Productos meióticos Recombi- nantes Meiosis con entrecru zamiento entre los genes Meiosis sin entrecru zamiento entre los genes

9 8 Meiosis y entrecruzamiento Entrecruzamiento y recombinación Entrecruzamiento recombinación Entrecruzamiento -> recombinación

10 9 El problema estadístico del ligamiento: Fenotipos F 2 pr + vg pr vg 1195 pr + vg 151 pr vg ____ Proporción no 1:1:1:1. Un test de 2 es muy significativo La capacidad de detectar ligamiento depende: Tamaño muestra Distancia entre genes. Cuanto más cerca más potencia La improbabilidad inherente de que dos loci, cogidos al azar, estén ligados La capacidad de detectar ligamiento depende: Tamaño muestra Distancia entre genes. Cuanto más cerca más potencia La improbabilidad inherente de que dos loci, cogidos al azar, estén ligados

11 10 Cartografía genética: A. Sturtevant (1913). La distribución y el orden lineal de los genes se pueden establecer experimentalmente mediante el análisis genético

12 11 Supuesto: las frecuencias de entrecruzamiento, y por tanto la frecuencia de recombinación, depende de la distancia entre genes Unidad de distancia: La unidad de mapa (u.m.) o el centimorgan (cM) --> La distancia entre genes (loci) en los que la frecuencia de recombinación es del 1% ACB

13 12 Meiosis ACCB

14 13 Mayor distancia entre loci --> Mayor número de entrecruzamientos Más Entrecruzamientos ---> Más Recombinación A mayor frecuencia de recombinación mayor la distancia entre loci

15 14 Mapa a partir de cruzamientos prueba de dos puntos (dos loci en el mismo cromosomas) Se determina la distancia 2 a 2 entre loci y éstas se suman para estimar la distancia genética total de un cromosoma AB

16 15 FR = 305/2839 = 0,107 = 10,7 cM prvg 10,7 cM Fenotipos F 2 pr + vg pr vg 1195 pr + vg 151 pr vg ____

17 16 Las distancias de mapa no son completamente aditivas A BC FR = xFR = y A C FR < x + y bprc 19,55,9 23,7 25,4 Distancia experimento dos puntos b-c La mejor estima distancia, suma (b-pr) + (pr-c)

18 17 Relación entre frecuencia de recombinación y entrecruzamiento (o distancia real de mapa) Las distancias de mapa no son completamente aditivas porque los dobles recombinantes entre dos marcadores A y C no se detectan en un cruce de dos puntos, subestimándose la distancia A y C A B C a b c A b C a B c La relación entre la distancia real de mapa (número de entrecruzamientos) y la frecuencia de recombinación entre dos marcadores o loci no es lineal. Cuanto más lejos están los marcadores peor es la estima La frecuencia de recombinación (FR) entre dos marcadores no puede superar el 50% FR 0,5 A B C a b c

19 18 Demostración 1: Muchos entrecruzamientos entre a y b Es igual de probable cualquier combinación, ++, ab, a+, +b, es como si segregaran independientemente ambos loci. Luego, la FR máxima es 50% ¿Por qué la frecuencia de recombinación (FR) entre dos marcadores no puede superar el 50%?

20 19 Demostración 2: caso completo para 1 ó 2 entrecruzamientos ¿Por qué la frecuencia de recombinación (FR) entre dos marcadores no puede superar el 50%? FR promedio de un doble entrecruzamiento = 8/16 = 50%

21 20 Interferencia: mide si los entrecruzamientos son independientes entre sí Si los múltiples entrecruzamientos suceden independiemente los unos de los otros, la frecuencia de los dobles entrecruzamientos será al producto de la frecuencia de los intercambios sencillos bprc 19,55,9 23,7 25,4 Distancia b-c sin considerar los dobles recombinantes La mejor estima distancia entre los extremos es la suma (b-pr) + (pr-c) Mapa genético de tres marcadores

22 21 Tipos de Interferencia: Interferencia cromosómica Interferencia cromátida

23 22 Es una función que permite estimar la distancia de mapa mejor que empleando solamente la frecuencia de recombinación, pues corrige los intercambios (entrecruzamientos) no detectados y además en algunos casos tiene en cuenta la interferencia Modelo de Poisson (Haldane 1919) El número de entrecruzamientos por meiosis y por cromosoma se puede representar por una distribución aleatoria de Poisson, con media. Supuestos: No interferencia Funciones de Mapa

24 23 Función de mapa Modelo de Poisson (Haldane 1919) FR observada (%) =1 =2 =3 = Unidades de mapa reales (cM) = /2 x 100 Número medio de entrecruzamientos por meiosis Zona de linealidad

25 24 Función de Kosambi Una aproximación que introduce interferencia Funciones de Mapa

26 25 Example If the recombination fraction between two loci is 0.185, then the Kosambi map distance is m= -(1/4) ln[ (1+2* 0.185) / (1-2* 0.185) ] = 0.194

27 26 Modelo de contaje (Counting model; Foss et al. 1992) Considera la interferencia como si fuera un máquina de contaje. Tres sucesos: C Suceso de entrecruzamiento potencial C X Suceso de entrecruzamiento real C 0 Suceso que no acaba en entrecruzamiento C sigue una distribución de Poisson con parámetro Si se da C X hay una interferencia dada por m C 0 seguidos. Funciones de Mapa C C0C0 CxCx...C x (C 0 ) m C x (C 0 ) m...

28 27 Función de Mapa modelo contaje FR (Distancia de mapa en Morgans) De m = 1 a 5

29 28 Grupos de ligamiento en Drosophila

30 29 Especies Tamaño haploide Unidades de mapa Tamaño de la unidad mapa Distancia media del genoma entrecruzamien- tos consecutivos Fago T4 1.6 x 10 5 pb pb 1.0 x 10 4 pb E. coli 4.2 x 10 6 pb pb 1.2 x 10 5 pb Levadura 2.0 x 10 7 pb pb 2.5 x 10 5 pb Hongo 2.7 x 10 7 pb pb 1.3 x 10 6 pb Nemátodo 8.0 x 10 7 pb pb 1.2 x 10 7 pb Mosca de la fruta 1.4 x 10 8 pb pb 2.5 x 10 7 pb Ratón 3.0 x 10 9 pb pb 9.0 x 10 7 pb Humanos Varón 3.3 x 10 9 pb pb 6.0 x 10 7 pb Mujer 3.3 x 10 9 pb pb 3.5 x 10 7 pb Mapas genéticos

31 30 Mapas genéticos vs Mapas físicos

32 31

33 32 Cartografía en humanos Mapas genéticos (de recombinación) Estudios familias Herencia ligada al cromosoma X marcadores clásicos Autosómicos marcadores clásicos Estudios marcadores polimórficos asignados a colecciones de familias (CEPH). DNA (Microsatélites, RFLPs RAPDs,...) La caza de genes asociados a enfermedades

34 33 Xg Proteína grupo sanguíneo Ictiosis (un efermedad de la piel) Albinismo ocular Angioqueratoma (crecto celular) Centrómero Fosfoglicerato-quinasa Alfa-galactosidasa Xm Deutan (ceguera color rojo-verde) G6PD Protano (ceguera color rojo-verde) Hemofilía A Cartografía a través de la herencia ligada al cromosoma X

35 34 Mapas de dos puntos en humanos Selección y análisis de familias Evidencia de ligamiento Estima distancia

36 35 A1A2A1A2 A2A2A2A2 A1A1A1A1 A1A1A1A1 A2A2A2A2 A1A2A1A2 A1A1A1A1 A1A2A1A2 A1A2A1A2 A1A4A1A4 A3A4A3A4 A1A2A1A2 Meiosis informativa Mapas de dos puntos en humanos

37 36 Lod Score, Z (Morton 1955) Probabilidad del resultado observado si = x Probabilidad del resultado observado si = 1/2 Z x = LOD = x = log 10 Z x

38 37 Cálculo Bayesiano del umbral de ligamiento Hipótesis: loci están Ligados (FR = 0) No ligados (FR = 0,5) Probabilidad a priori 1/5049/50 Probabilidad condicional: 1000: Probabilidad conjunta (a priori x condicional) 20~1

39 38 Ejemplo de asignación ambiguo

40 39 Ejemplo de estimación del Lod score

41 40 Ejemplo de estimación del Lod score

42 41 Curva puntuación Lod

43 42 Cartografía múltiples puntos

44 43 El mapa ha sido confeccionado por el Centre pour l´Étude des Polimorphismes Humaines (CEPH) Conjunto de familias completas cuyos miembros comprenden tres generaciones. Se estudiaron los haplotipos recombinantes de secuencias microsatélites en células inmortalizadas de cada miembro de las familias. El mapa se encuentra en el sitio Web del Cooperative Human Linkage Center (CHLC) CHLC Web site: Mapa de ligamiento de alta resolución del genoma humano

45 44 Mapa genético del Cromosoma 1 Homo sapiens.

46 45 Alelos marcadores Cromosomas con FQ Cromosomas normales X 1,K X 1,K X 2,K X 2,K Asociación alélica en fibrosis quística Datos de Ivinson et al. (1989)

47 46

48 47 |A |a |B |b |a |a |b |b |A |a |B |b |a |a |B |B |A |a |B |B |a |a |B |b


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