LIGAMIENTO y ENTRECRUZAMIENTO Prof. Yenen Villasmil Ontiveros Mayo 2010

Deberán quedar bien claros los siguientes aspectos: 1. Los conceptos de ligamiento, recombinación y entrecruzamiento. 1. Cómo calcular las frecuencias de recombinación en loci ligados 1. Construcción de mapas genéticos a partir de cruzamientos de pruebas de 2 y 3 factores (puntos) 1. Interferencia y coeficiente de coincidencia.

Ligamiento: Cuando dos ó mas genes se encuentran en el mismo cromosoma, pueden estar ligados en los cromosomas somáticos ó en los cromosomas sexuales. AB

Segregación Independiente A A a a B B b b AaBb

Segregación Independiente A B a b B a A b 25%

Genes Ligados A A B B a a b b C C AB (50%) ab (50%)

Si no hay entrecruzamiento, se producen solo dos tipos de gametos diferentes, que son similares a los observados en los padres Gametos Parentales A B 50% a b Genes Ligados A A aa B B b b AB/ab

Ligamiento: Simbolismo del ligamiento Configuración en acoplamiento o cis -> AB/ab Configuración en repulsión o trans -> Ab/aB Prueba de ligamiento: desviación de la proporción 1:1:1:1 en un cruzamiento prueba de un dihíbrido

Entrecruzamiento visto mediante microscopía electrónica Entrecruzamiento: Es un proceso de intercambio genético donde cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos intercambian segmentos de ADN en la profase I de la meiosis. Este fenómeno permite producir gametos diferentes a los parentales cuando consideramos genes ligados, incrementando la variabilidad genética de una población.

Crossing over (intercambio) Quiasma Cromosomas Homólogos Cromátidas recombinantes

El entrecruzamiento se realiza entre cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos. A mayor longitud de los cromosomas, mayor cantidad de quiasmas. Cada cromosoma en cada especie tiene un numero característico de quiasmas (promedio). La frecuencia en que se produce un quiasma entre 2 loci también tiene una probabilidad característica. A mayor distancia entre 2 loci hay mayor posibilidad de que se produzca entre ellos un quiasma. El número de quiasmas entre dos loci permite predecir la proporción de gametos parentales y recombinantes. Solo cuando el quiasma se produce entre los loci bajo estudio se puede detectar la recombinación. Aspectos Resaltantes en el Entrecruzamiento

Cruzamiento prueba: AA BBaa bb A Ba b Aa Bbaa bb Genotipos P Gametos P F1F1 Cruzamiento prueba ab AB Ab aB ab Aa Bb Aa bb aa Bb aa bb Gametos Genotipos A- B- A- bb aa B- aa bb Fenotipos X Recuerde que las diferencias entre casos de ligamiento y seg. Indep. Son las proporciones en el cruce de prueba.

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 Recombinantes Meiosis con entrecruzamiento entre los genes Meiosis sin entrecruzamiento entre los genes Parental

A A B B a a b b A B ab a b A B A B ab A B a b ParentalesEntrecruzamientoFin Meiosis Un quiasma fuera de la región A-B no contribuye a recombinar los gametos A A B B a a b b AB ab a b A B A B ab aB Ab Un quiasma entre los dos loci permite formar gametos recombinantes, es importante señalar que siempre que se producen gametos recombinantes se están produciendo gametos parentales; por lo cual los parentales nunca pueden estar en menor proporción. Cuando se produce un quiasma entre dos loci, solo la mitad de los gametos serán recombinantes. La frecuencia del quiasma es el doble de la frecuencia de los productos recombinados. % Quiasmas = 2 x ( % de entrecruzamiento ) y, % de Entrecruzamiento = 1/2 x (% de Quiasmas)

Nota Nota: El cruzamiento prueba permite inferir las proporciones de los gametos que se forman en el doble heterocigoto Nota 2: La frecuencia de gametos recombinantes (FR) debe estar entre el ligamiento total (0%) y la segregación independiente (50%) 0%  FR  50%

A a B b A a B b A a B b A a B b A a b b A a B b A a B b A a B b Determine el porcentaje de gametos recombinantes si existe un quiasma en el 25% de las tétradas B b AB = 7 ab = 7 Parentales Ab = 1 Recombinantes %GR = %Quiasmas 2

A a b b A a B b B b A a b b A a B b B b A a b b A a B b B b A a b b A a B b B b Determine el porcentaje de gametos recombinantes si existe un quiasma en el 100% de las tétradas AB = 4 ab = 4 Parentales Ab = 4 Recombinantes %GR = %Quiasmas 2

PROBLEMAS RESUELTOS A- Si se forma un quiasma entre los loci de los genes A y B en el 30% de las tétradas de un individuo con genotipo AB/ab. Entonces el 15% de los gametos será recombinantes (aB ó Ab) y el 85% seran del tipo parental (AB ó ab). B- Suponga que la progenie de un cruce de prueba es 40% Ab/ab, 40% aB/ab, 10% AB/ab, 10% ab/ab. ¿Cuales son los individuos producto de los gametos recombinantes? y ¿ cuantos quiasmas se producen en 100 tétradas?. % Quiasmas = 2 * ( 20% Entrecruzamiento) = 40 % de Quiasmas

DETERMINACIÓN DE LA DISTANCIA ENTRE GENES. La unidad de distancia entre genes se conoce como centimorgan (cM) y corresponde al porcentaje de entrecruzamiento. Si el genotipo Ab/aB produce 8% de cada uno de los gametos recombinantes AB y ab, entonces determine la distancia entre A y B. Si la distancia mapa entre los loci B y C es de 12 unidades, determine los porcentajes de gametos recombinantes. Cruce de Prueba de 2 Puntos Genes ligados en acoplamiento AB/ab P1 AB/AB x ab/ab F1 AB/ab AB/ab Retrocruce AB/ab x ab/ab 40% AB/ab (Parentales) 40% ab/ab (Parentales) 10% Ab/ab (Recombinantes) 10% aB/ab (Recombinantes) Genes ligados en repulsion Ab/aB P1 Ab/aB Retrocruce AB/ab x ab/ab 40% Ab/ab (Parentales) 40% aB/ab (Parentales) 10% AB/ab (Recombinantes) 10% ab/ab (Recombinantes)

DETERMINACIÓN DEL ORDEN LINEAL DE LOS GENES  Disposición de los genes en el cromosoma  Distancia relativa entre los genes A B C La probabilidad de producirse un entrecruzamiento entre dos loci se conoce como unidad mapa ó centimorgan (cM), por lo tanto 1% de entrecruzamiento corresponde a 1 unidad mapa, y en términos de pares de base corresponde aproximadamente a 1 millón de pb. A C 18 % Entrecruzamiento 18 UM ó cM A y B = 8 cM B y C = 7 cM A y C = 17 cM

Entrecruzamientos Múltiples A a a A B B b b Parentales A a a A B B b b Entrecruzamiento A a a A B B b b Fin de Meiosis

Existe cierta probabilidad que se produzcan 2 quiasmas entre los loci A y B, lo que determinaría solo gametos parentales. En estos casos para determinar la formación de quiasmas entre ellos se utiliza un tercer marcador “C”. Parentales A a a A B B b b C C c c A a a A B B b b Entrecruzamiento C C c c A a a A B B b b Fin de Meiosis C C c c La probabilidad de un entrecruzamiento doble es el producto de las probabilidades individuales de los entrecruzamientos en la region A-C y C-B. A C B A c B a C b a c b

Es la inclusión de marcadores moleculares íntimamente relacionados a genes en loci de características cuantitativas (QTL) en los programas de selección y mejoramiento genético. Aunque el término QTL se puede aplicar a todos los genes que afectan a una caracteristica cuantitativa, en la practica se utiliza para describir aquellos genes que tienen un impacto sustancial en el fenotipo y que pueden ser mapeados en el genoma Aplicación de la Genética Molecular en el Mejoramiento Animal

Aplicación del Ligamiento en la Selección Asistida por Marcadores ¿ Que es MAS (Marker Assisted Selection)? Es la inclusión de marcadores moleculares íntimamente relacionados a genes en loci de características cuantitativas (QTL) en los programas de selección y mejoramiento genético. La mayoría de las características de importancia económica están gobernadas por muchos genes que son conocido como poligenes, sin embargo algunos de estos genes tienen efectos principales o de mayor impacto que el resto, sobre la expresión final del fenotipo. Tales genes se ubican en QTLs. Aunque el término QTL aplica a todos los genes, en la practica se utiliza para describir aquellos genes que tienen un impacto sustancial en el fenotipo y que pueden ser mapeados en el genoma

A B C G EP Situación Real A B C P Poligenes Situación Observada con la Identificación de genes QTL

Utilizando Genes Principales con Marcadores Genéticos Algunos genes no intervienen en el valor fenotipico de una caracteristica pero pueden estar situados cerca de un QTL y son facilmente identificados en el Laboratorio, por lo que se hacen muy útiles para el progreso genético. Estos genes se llaman Marcadores Genéticos Indirectos A B En el Semen A BB A B A B A B A B A B A A B ParentalesRecombinantes

Utilizando Genes Principales con Marcadores Genéticos Otros genes están localizados dentro del gen que afecta la característica y son fácilmente identificados en el Laboratorio. En este caso la recombinación no es un problema, por lo que solo se mide la característica para monitorear el proceso. Estos genes se llaman Marcadores Genéticos Directos. En el Semen B A B A B A

Q M Q q m m qq m X q M q mm Qq m Q M Q q m m qq m Toro Vaca 90%10%

¿Entonces la pregunta es cuando utilizar MAS? La selección optima es incluir en los programas de selección 1.la valoración fenotípica (poligenes) y 2.la información molecular. ¿Que tan Importante es la Información Molecular? ¿Cuánto es la diferencia fenotípica entre un animal que tiene el marcador correcto y otro que no lo tiene? Depende de 3 factores: 1.El efecto aportado por el QTL 2.La frecuencia del alelo Q (QTL) si esta cerca de 100% el aporte al mejoramiento no será importante. En el caso contrario el aporte será significativo. 3.La probabilidad de que un individuo Heterocigoto Mm reciba el alelo Q

Desde el QTL al Gen cM Genes Candidatos Un gen candidato es aquel que los investigadores piensan puede estar relacionado con una enfermedad o caracteristica. G. candidatos posicionales. Un gen candidato posicional es aquel que los investigadores piensan puede estar asociado con una caracteristica según la localización particular del gen en un cromosoma. Genes candidatos funcionales Los investigadores a veces estudian genes candidatos que fabrican productos que tienen algo en común médica o biológicamente con una característica.

Algunos Genes de importancia Mapeados en Bovinos Defectos Genéticos BLAD (BL-Portador, TL-Libre) Sindactilia (MF-Portador, TM-Libre) Otros Genes RC- Portador del Gen Rojo (Holstein) Tiroglobulina Glicoproteina que se sintetiza en la tiroide y que transporta la T3 y T4. Afecta el crecimiento de los adipositos y su diferenciación. Macroscopicamente afecta la deposición de Grasa- Marmoleo-Genestar ® Leptina es una proteína implicada en el consumo y la composición de la canal (STR-BM1500) T – Adiciona grasa y el Alelo C- produce Canales magras. Calpastatina Inhibe la acción de las calpainas (proteasas)

GENOTIPADOS (GENES CANDIDATOS) LECHE: CARNE: REPRODUCCION:  -CASEINA  -LACTOGLOBULINA Κ-CASEINA  -CASEINA  -LACTOGLOBULINA Κ-CASEINA CALPAINA GH TIROGLOBULINA CALPAINA GH TIROGLOBULINA RECEPTORES FSH, LH GENES DE PROLIFICIDAD RECEPTORES FSH, LH GENES DE PROLIFICIDAD

Estimación de la diferencia en la producción del producto lácteo de acuerdo al genotipo K-CN AAABBB AABB Cheddar Mozzarella Se estima que en una planta que produce Ton/año utilizando leche de vacas con genotipo AA, incrementaria a Ton/año de queso Cheddar o 21,780 de Mozzarela si fuese realizado con leche de vacas con genotipo BB. Marcadores Directos 5,9% 8,9%

Gen Candidato Miostatina Forma normal del gen Una copia del gen mutado Dos copias del gen mutado

Científicos de la Escuela de Medicina de Harvard (Estados Unidos) han logrado desarrollar cochinillos con altos niveles de ácidos grasos omega-3, un tipo de grasa beneficiosa para la salud humana. Esta grasa se encuentra de forma natural sobre todo en aceites de pescado, pero si los cerdos con omega-3 llegaran al mercado, podría encontrarse en grandes proporciones en productos como la panceta y otros derivados del cerdo

Hasta aquí el 1er Examen!!