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Marcadores de ADN. ¿Por qué usar marcadores de ADN en estudios de diversidad biológica?

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Presentación del tema: "Marcadores de ADN. ¿Por qué usar marcadores de ADN en estudios de diversidad biológica?"— Transcripción de la presentación:

1 Marcadores de ADN

2 ¿Por qué usar marcadores de ADN en estudios de diversidad biológica?

3 Genotipo 1 ambiente Fenotipo 1 Fenotipo 2 Fenotipo 3 Dependiendo de las condiciones ambientales, un mismo genotipo puede expresarse como distintos fenotipos

4 FENOTIPOGENOTIPO

5 ¿Cómo surgen las variantes genéticas (genotipos) en la naturaleza? Mutaciones Reordenamientos cromosómicos

6 Polimorfismo genético : presencia de múltiples formas alélicas para un mismo locus Las mutaciones que no son reparadas son incorporadas a la población

7 ? ¿Por qué se mantiene el polimorfismo genético en la naturaleza si la selección natural actúa seleccionando a los alelos mejor adaptados?

8 Eritrocitos normalesEritrocitos en anemia falciforme El caso de la anemia falciforme Plasmodium Anopheles

9 Análisis cuali y cuantitativo de la diversidad biológica Ecología Evolución Sistemática Agronomía Silvicultura Biotecnología

10 Algunas aplicaciones de los marcadores de ADN Mapeo y ligamiento a atributos de interés agrícola y forestal (MAS: Markers Assisted Selection) Detección de genotipos exóticos como fuente de genes de atributos de interés biotecnológico En ciencia aplicada En ciencia básica Indicadores de diversidad genética para la aplicación de programas de manejo y conservación de recursos genéticos Estudios de sistemática (taxonomía y filogenia)

11 Las técnicas de biología molecular ofrecen una gran variedad de herramientas para realizar estudios de diversidad genética de alta resolución Marcadores genéticos

12 Marcador genético multi-locus (ejemplo RFLP con sonda microsatélite) Ejemplo de análisis: F y H: Siempre heredados juntos - ligados? A y B: En la progenie siempre A o B - alélicos? A y D: 4 combinaciones: A y D, A, D o ninguno - no ligados? Alelo P posiblemente ligado a I y C Conclusiones que se pueden obtener del análisis con marcadores de ADN

13 ADN eucariótico Genes funcionales de copia única ADN repetidoADN espaciador Secuencias funcionales Secuencias sin función conocida Familias de genes funcionales (y pseudogenes relacionados) Secuencias funcionales no-codificantes Repeticiones de heterocromatina centromérica Repeticiones en tandem de número variable Transposones Familias de genes dispersos Familias de genes en tandem

14 Características deseables en un marcador de ADN: Comportamiento altamente polimórfico. Herencia codominante. Presencia frecuente en el genoma. Distribución regular en el genoma. Comportamiento selectivamente neutro. Altamente reproducibles. Fácil acceso.

15 Genotipo Marcador codominante (Ej. RFLP, VNTR) Marcador dominante (Ej. RAPD, AFLP) 1,1 1,2 2,2

16 Clases de marcadores de ADN Técnicas de análisis multi-locus basadas en la hibridación RFLP con sondas minisatélites y microsatélites (VNTRs clásico) Técnicas de análisis multi-locus basadas en la PCR RAPD AFLP Técnicas de análisis single-locus basadas en la PCR SSR (Análisis de VNTRs) PCR-RFLP PCR-Secuenciación

17 Técnicas de análisis multi-locus basadas en la hibridación RFLP con sondas minisatélites y microsatélites (VNTRs)

18 ¿En qué se basa el análisis de Polimorfismo en la Longitud de los Fragmentos de Restricción (RFLP)? Una Er cuya secuencia de reconocimiento es de 6pb es probable que encuentre su secuencia una vez cada 4096 pb (4 6 ) en un genoma Se puede detectar la presencia de polimorfismo genético en una de cada 500 pb Empleando 8 Er de 6 pb: 4096/8 = 500 pb Se puede detectar la presencia de polimorfismo genético en una de cada 32 pb Empleando 8 Er de 4 pb: 256/8 = 32 pb Una Er cuya secuencia de reconocimiento es de 4pb es probable que encuentre su secuencia una vez cada 256 pb (4 4 ) en un genoma

19 ¿Cómo se detecta el polimorfismo? Sondas: Minisatélites: repeticiones de 10 a 35 pb Microsatélites: repeticiones de 2 a 10 pb

20 Análisis de paternidad basado en el análisis de VNTRs (clásico) Análisis forense mediante VNTRs (clásico)

21 Técnicas de análisis multi-locus basadas en la PCR RAPD AFLP

22 ADN polimórfico amplificado al azar (RAPD) Denaturación Unión del partidor Extensión Separación electroforética de los productos amplificados ADN molde, partidor, dNTPs, Taq pol

23 Patrones de amplificación RAPD de 7 cepas de D. salina analizadas, con los partidores de RAPD P-100 (ranuras 2 a 8) y OPA-11 (ranuras 9-15) CONC-001: ranuras 2 y 9 CONC-006: ranuras 3 y 10 CONC-007: ranuras 4 y 11 México: ranuras 5 y 12 China: ranuras 6 y 13 Australia: ranuras 7 y 14 D. bardawil: ranuras 8 y 15 P-100 OPA-11

24 Análisis de agrupamiento UPGMA derivado de la data de RAPD Cepa 1 Cepa 2 Cepa 3 Cepa 4 Cepa 5 Cepa 6 Cepa 7 I II III IV Similitud Análisis de datos n ab S = n a +n b n ab : nº bandas compartidas n a : nº bandas en a n b : nº bandas en b

25 AFLP (Amplified fragment lenght polymorphism)

26

27 Técnicas de análisis single-locus basadas en la PCR SSR (Análisis de VNTRs) PCR-RFLP PCR-Secuenciación

28 Los marcadores SSR (Simple sequence repeat) o microsatélites, presentan la ventaja de que las regiones que flanquean las repeticiones son, generalmente, conservadas entre genotipos de la misma especie Diseño de partidores

29 HeterocigotoHomocigoto Las diferencias detectadas están dadas por cambios en el número de repeticiones de las secuencias microsatélites (flanqueadas por los partidores) en los distintos alelos

30 Actualmente la determinación de paternidad se hace analizando SSRs utilizando partidores específicos Madre Hijo Padre?

31

32 Análisis single locus por RFLP o secuenciación

33 18S 5.8S 28S ITS-1ITS-2 Región ITS IGS Distribución de las secuencias ribosomales en el ADN nuclear eucarionte Forward Reverse

34 Análisis de PCR-RFLP en cepas de Haematococcus pluvialis AluI Fragmento ITS sin digerir Taq I

35 Las diferencias en la secuencia son más específicamente reveladas por secuenciación

36 Secuenciación de la región ITS en cepas de Dunaliella salina

37 Tamaño del fragmento ITS en cepas de Dunaliella salina 1.- CONC CONC CONC México M pb 5.- China 6.- Australia 7.- D. bardawil Cepa ITS-1 (pb) ITS-2 (pb) CONC CONC CONC México China Australia D. bardawil Longitud de los espaciadores ITS-1 e ITS-2

38 CONC CONC CONC México 5. China 6. Australia 7. D. bardawil 8. D. viridis 9. D. tertiolecta Matriz de divergencia de las secuencias ITS-1 e ITS-2

39 Arbol de MP y ML basado en las secuencia ITS 91 (MP) 94 (ML) 98 (MP) 96 (ML) 100 (MP) 100 (ML) 99 (MP) 98 (ML) 99 (MP) 100 (ML) D. salina México D. salina China D. bardawil D. salina Australia D. salina CONC-006 D. salina CONC-001 D. salina CONC-007 D. viridis D. tertiolecta A B C D

40 Análisis de diversidad genética en comunidades

41 DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) ADN Ambiental 1 PCR con partidores específicos ADN Ambiental 2 Gel de agararosa de los productos de PCR Concentración de denaturante

42 DGGE profiles of archaeal 16S rRNA gene fragments from a full- scale activated sludge plant showing changes in the archaeal communities over time.

43 ADN ambiental PCR con partidores específicos Secuenciación...etc... Secuenciación GenotecaGenoteca


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