Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación 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 Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación Ligamiento: Asociación de genes en el mismo cromosoma formando grupos de ligamientos B A A B b a a b Genotipo F1 AB / ab Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Grupos de ligamiento en Drosophila Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

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

Recombinación: la generación durante la meiosis de genotipos haploides distintos de los genotipos parentales AA BB aa bb Genotipos P A B a b Gametos P Aa Bb F1 AB Gametos parentales ab Gametos Ab Gametos recombinantes aB Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Dos causas de recombinación Recombinación intercromosómica: genes (loci) en diferentes cromosomas (leyes de Mendel) Recombinación intracromosómica: genes situados en el mismo cromosoma ---> Entrecruzamiento A B Genotipos F1 A B -- -- a b AB A B b A Ab 50% recom- binan- tes A b A B A B a B a b aB a a B b a b ab a b Proporción 1:1:1:1 Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

AB Ab aB ab La segregación independiente (2a ley de Mendel) aplica a genes no ligados e implica un 50% de recombinantes Gametos Genotipos F1 A B -- -- a b A B AB A B b A Ab A b 50% recom binan tes A B A B a B aB a b a B a b a b ab a b Proporción 1:1:1:1 Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

AB Ab aB ab AB Ab aB ab AB ----- ab AB ----- ab 100% gametos parentales Ningún gameto recombinante ¿Segregación en genes ligados? Ligamiento total AB Ab aB ab 50 % AB ----- ab Genotipo F1 AB / ab 50 % Hay gametos recombinantes, pero nunca más que parentales Ligamiento parcial AB Ab aB ab x % AB ----- ab Genotipo F1 AB / ab y % x ≥ y y % x % Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

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

Prueba de ligamiento: AB Ab aB ab Desviación de la proporción 1:1:1:1 de los gametos de un doble heterocigoto implica ligamiento AB Ab aB ab AB ----- ab Genotipo F1 AB / ab No se cumple -> 25% AB = 25% Ab = 25% aB = 25% ab Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación Descubrimiento del ligamiento (Morgan con mutantes de Drosophila melanogater) Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

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

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 Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación El cruzamiento prueba para detectar ligamiento AA BB aa bb Genotipos P A B a b Gametos P Cruza- miento prueba Aa Bb aa bb F1 X Gametos ab AB Aa Bb Aa bb aa Bb aa bb A- B- Ab A- bb aB aa B- ab aa bb Genotipos Fenotipos Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

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

A B A B A B A B a b a b a b a b A B A B b A B A a b a B a b a b 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 Productos meióticos A B A B Meiosis sin entrecruzamiento entre los genes A B A B a b a b a b a b A B A B Meiosis con entrecruzamiento entre los genes b A B A Recombi- nantes a b a B a b a b Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Meiosis y entrecruzamiento Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación Propiedades del entrecruzamiento El entrecruzamiento puede ser múltiple El entrecruzamiento puede darse entre cualquier par de cromátidas En este tipo de experimentos los éxitos buscados son expresados por unidad de área, tiempo, pieza, etc, etc,: - # de defectos de una tela por m2 - # de aviones que aterrizan en un aeropuerto por día, hora, minuto, etc, etc. - # de bacterias por mm2 de cultivo - # de entrecruzamiento por meiosis hora, minuto, etc, etc. # de llegadas de embarcaciones a un puerto por día, mes, etc, etc. # accidentes en una autopista por día, mes, etc, etc. # seismos (terremotos) mundo de intensidad escala de richter >6 por día, o huracanes en una región o mundial, …. # número de mutaciones por genoma y replicación # número de peces que pican por hora, día en una caña de pescar Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Propiedades del entrecruzamiento El entrecruzamiento es un proceso aleatorio. Se puede entender como una distribución estadística de Poisson Meiosis 1 2 3 4 = Función de probabilidad de una distribución de Poisson En este tipo de experimentos los éxitos buscados son expresados por unidad de área, tiempo, pieza, etc, etc,: - # de defectos de una tela por m2 - # de aviones que aterrizan en un aeropuerto por día, hora, minuto, etc, etc. - # de bacterias por mm2 de cultivo??? - # de entrecruzamiento por meiosis hora, minuto, etc, etc. # de llegadas de embarcaciones a un puerto por día, mes, etc, etc. # accidentes en una autopista por día, mes, etc, etc. # seismos (terremotos) mundo de intensidad escala de richter >6 por día, o huracanes en una región o mundial, …. # número de mutaciones por genoma y replicación # número de peces que pican por hora, día en una caña de pescar = número medio de entrecruzamientos por meiosis 20 Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

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  Mammalian recombination hot spots: properties, control and evolution. Kenneth Paigen & Petko Petkov. Nature Reviews Genetics 11, 221-233 (March 2010) Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Entrecruzamiento visto mediante microscopía electrónica Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Entrecruzamiento visto mediante microscopía electrónica Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Entrecruzamiento en el nivel del DNA Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Demostración cromosómica del entrecruzamiento Barbara McClintock (izquierda) y Harriet Creighton (1931) wx granos cerosos Wx granos más almidón C color c incoloro, blanco Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

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 Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Entrecruzamiento mitótico Retinoblastoma hereditario por entrecruzamiento mitótico Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Mitosis Retinoblastoma hereditario por entrecruzamiento mitótico R R r Célula normal R/R R r r r Célula retinoblastoma r/r Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación

Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y 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 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 Recombinación Tema 7: Ligamiento, entrecruzamiento y recombinación