Unidad N6: Cartografa cromosmica Prof. Dra. Natalia Corbalan mail: [email protected]
Ligamiento y recombinacin en bacterias
La reproduccin bacteriana se realiza mediante biparticin. Este mecanismo de reproduccin asexual solo permite a la bacteria la posibilidad de aumentar su variabilidad gentica por mutacin.
Pero las bacterias tambin presentan unos mecanismos de transferencia gentica horizontal, que pueden ser calificados de parasexuales. Las bacterias poseen tres mecanismos de intercambio gentico que les ha permitido aumentar la variabilidad gentica: Transformacin
Conjugacin
Transduccin
Transformacin:en determinadas condiciones fragmentos de ADN exgeno pueden entrar en el interior de las bacterias. El ADN exgeno puede intercambiar segmentos con el ADN del cromosoma principal bacteriano.
Desarrollo de la competencia y unin del DNA transformante Procesado y toma del DNA exgeno Se requiere un doble entrecruzamiento para la transformacin
Protenas especficas se unen y protegen al DNA exgeno monocatenario
Conjugacin:es un proceso de transferencia de material gentico, en el cual el genoma de un plsmido o del cromosoma bacteriano es transferido a otra clula, este proceso tiene como condicin esencial el contacto celular. A la clula que aporta el material gentico se le llama donadora y aqulla que lo recibe receptora. Para que se produzca la conjugacion la clula donadora debe tener un factor de fertilidada llamado Factor F
En relacin al factor F, existen tres tipos de bacterias:(F-) Clula bacteriana que no posee factor F, acta como clula femenina o receptora en la conjugacin. (Hfr) Bacteria que posee factor F integrado a su cromosoma, acta como clula masculinas o donadora, transfiriendo genes bacterianos. Al termino de la comjugacin la clula receptora permanece como F-.
(F+) Clula bacteriana que posee un factor F independiente del cromosoma bacteriano, acta como clula masculina o donadora en la conjugacin, transfiere el factor F a la clula receptora transformandola en clula F+.
TIPOBACTERIANO FACTORSEXUALF
COMPORTAMIENTOEN LACONJUGACION
F F+ Hfr
Ausente Presente autnomo Presenteintegrado
Receptora Donadora Donadora
Transduccin:no necesita del contacto fsico entre dos estirpes bacterianas. El vehculo o vector que transporta ADN de una bacteria a otra es un virus. La transduccin se puede definir como el proceso de transferencia gentica desde una clula donadora a otra receptora mediatizado por partculas de bacterifagos que contienen ADN genmico de la primera.
En la transduccin diferenciadas:
podemos
distinguir
dos
etapas
1) Formacin de la partcula fgica transductora: un trozo de material gentico de la clula donadora se introduce en el interior de la cabeza de la cpsida de un fago. Las partculas transductoras son en cierta manera "subproductos" anmalos del ciclo normal del fago. 2) La partcula transductora inyecta de forma habitual el ADN que porta a la clula receptora, donde este ADN puede eventualmenterecombinarse y expresar su informacin.
CONCEPTO DE LIGAMIENTODos genes o dos marcadores o dos loci cualesquiera se consideran como ligados cuando van juntos en el mismo segmento de ADN, es decir durante el proceso de recombinacin dichos genes pueden no segregarse independientemente y su transferencia no seguira las leyes de Mendel. En el anlisis gentico moderno , la prueba principal para determinar si dos genes estn ligados se basa en el concepto de la recombinacin
ANLICEMOS EL CONCEPTO DE PROBLEMA SENCILLO DE BACTERIANA.
LIGAMIENTO EN UN TRANSFORMACION
1) Supongamos que tenemos una bacteria receptora autrofa (a-b-), incapaz de sintetizar los compuestos a y b. 2) Supongamos que el ADN transformante o exgeno procede una una bacteria prottrofa (a+b+) que si es capaz de sintetizar los compuestos ayb ST: simple transformante; solo se recombina un gen en la receptora DT: doble transformante ; se recombinan los dos genes
Resultados obtenidos en un experimento de transformacin enBacillus subtilis Nester y col (1963)ADN transformante Mezcla de trp+ tyr- y trptyr+ trp-tyr- Cepa receptora Clases transfromadas trp+tyr- ST trp-tyr+ ST trp+tyr+ DT trp+tyr- ST trp-tyr- trp-tyr+ ST trp+tyr+ DT N de colonias 190 256 2 196 328 367
trp+ tyr+
Problema de los Tres Puntos en Transformacin1) Supongamos una bacteria receptora auxotrofa para a, b y c (a-b-c-) y un ADN transformante o exgeno prototrofo para los mismos marcadores (a+b+c+).
Determinacin del locus central:la clase que aparece con menos frecuencia es aquella que procede de que se hayan dado 4 entrecruzamientos (4X). Cuando se analiza la clase menos frecuente (a+b-c+) se observa que el nico marcador o locus que no ha cambiado con respecto a la cepa receptora es el central. Es decir, el
Resultados obtenidos enBacillus subtilisal realizar un experimento de transformacin con una cepa receptora auxotrofa (trp-tyr-his-) y ADN exgeno o transformante procedente de una cepa prototrofa (trp+tyr+his+).
Trp Tyr His
Tipo y nmero de colonias transformadas - - - + + + - + - + - + + - - 685 418 3660 2600 107
+ - + 1180
+ + + 11940
Clase menos frecuente, el marcador que no se modific es his, por lo tanto podemos deducir que his es el loci centralLoci considerados Clases transformadas trp+his- ST trp-his trp-his+ ST trp+his+ DT his+tyr- ST N colonias 2600 + 107 q= 6785/19905 418 + 3660 q=0.34 1180 + 11940 418 + 1180 de Distancia unidades transformacin en de
igamiento y recombinacin en eucariont
Cuando se produce la Recombinacin?
Basndose en la teora cromosmica de la herencia enunciada por Sutton y cuyos aspectos escenciales son: Los genes estn ubicados en los cromosomas La ordenacin de los mismos es lineal Al fenmeno gentico de la recombinacin le corresponde un fenmeno citolgico de intercambio de segmentos cromosmicos. Morgan propuso que:.
EXISTEN PAREJAS GNICAS SITUADAS SOBRE EL MISMO PAR DE CROMOSOMAS HOMLOGOS, LLAMANDO A ESTE FENMENO LIGAMIENTO
Por definicin, se dice que dos loci estn ligados cuando se encuentran situados sobre el mismo cromosoma. Todos aquellos loci que se encuentran situados sobre el mismo cromosoma forman un Grupo de Ligamiento. Cuanto ms alejados estn entre s dos loci ligados ( A,a y C,c) ms probable es que se d sobrecruzamiento entre ellos, cuanto ms cerca estn entre s dos loci ligados (A,a y B,b) menos probable es que se d sobrecruzamiento entre ambos.
CARTOGRAFA GENTICA: La cartografa gentica asigna el lugar cromosmico de un gen (o locus) y su relacin de distancia con otros genes (o loci) en un cromosoma dado.
MAPEO DE GENES CON FRECUENCIA DE RECOMBINACINLos mapas de cromosomas que se calculan por medio de las frecuencias de recombinacin Los mapas de cromosomas que se basan en las distancias fsicas dentro del cromosoma
MAPAS GENTICOS
MAPAS FSICOS
Las distancias se miden unidades de mapa(u.m.)
en
1 u.m. es equivalente a un 1 % de recombinacin. Las u.m. tambin se denominan centimorgan cM.
Las distancias por lo general se expresan en pares de bases
Las frecuencias de entrecruzamiento, y por tanto la frecuencia de recombinacin, depende de la distancia B C A entre genes
Mayor distancia entre loci --> Mayor nmero de entrecruzamientos Ms Entrecruzamientos ---> Ms Recombinacin A mayor frecuencia de recombinacin mayor la distancia entre loci
Ligamiento: Asociacin de genes en el mismo cromosoma formando grupos de ligamientos Ligamiento total
ab
Genotipo F1 AB / ab
Gametos (100% gametos parentales) 50 % AB 50 % ab
SEGREGACIN INDEPENDIENTE (no ligamiento, 2a ley de Mendel)
50%recombinant es
Proporcin 1:1:1:1
La frecuencia de gametos recombinantes (FR) debe estar entre el ligamiento total (0%) y la segregacin independiente (50%) 0% FR 50%
VEAMOS UN EJEMPLO DE UN MAPA GENTICO CONSIDERANDO LA FRECUENCIA DE RECOMBINACION DE DOS GENES
a+ b+ X a b
a+ b+ a b a+ b a b+
1339 1195 151 154 ____ 2839
30 5
Proporcin no 1:1:1:1.
FR =( 305/2839)x100 = 10,7 % a 10,7 cM b
Prueba de tres puntos
CRUZA DE PRUEBA: el genotipo de uno de los progenitores es triple homocigoto recesivo abc/abc. Slo aporta gametas abc
Genotipo del otro progenitor ???
GENOTIPOS QUE ESTAN EN MAYOR PROPORCIN
ABC/abc
Cual es el gen central? Genotipos que aparecen en menor proporcinQue gen se modific teniendo el cuenta el genotipo de los progenitores
B es el gen central !!!!
25 u.m
Mapeos FsicosMapeo Fsico Asigna los genes a localizaciones particulares a lo largo de los cromosomas Usa medidas que son el reflejo de la distancia fsica entre genes Baja resolucin: Ubica los genes segn las bandas citogenticas Alta resolucin: los ubica en distancias fsicas: pb
40
MAPEO FSICO DE GENESSi bien los MAPAS GENTICOS nos indican las POSICIONES RELATIVAS de los genes, no nos permiten ubicar a los genes ligados en un determinado cromosoma.
Por esta razn se han desarrollado distintos mtodos que permiten la construccin de mapas FSICOS
MAPEO POR DELECIN
MAPEO POR HIBRIDACIN DE CLULAS SOMTICAS
MAPEO POR DELECINSe han desarrollado mtodos de tincin que permiten la identificacin de patrones de bandas caractersticas en los cromosomas
bandas G plidas
bandas G oscuras DNA rico en AT Replicacin tarda Pocos genes
Ej.:
DNA rico en GC Replicacin temprana Muchos genes
MAPEO POR DELECIN Se asignan genes a determinadas regiones del cromosoma mediante el estudio de la asociacin de fenotipos y ciertas deleciones cromosmicas
Hibridizacin de clulas somticas Se produce la fusin de lneas celulares diferentes Se forma una clula con dos ncleos : HETEROCARIN Los ncleos del heterocarin se fusionan: CELULA HIBRIDA Con las sucesivas divisiones las clulas hbridas tiene a perder cromosomas de un tipo de especie tiene a perderse. Hbrido HOMBRE-RATN Se generan distintas lineas celulares las cuales contiene distintos cromosomas humanos Tienden a perderse
Unidad N7: Alteraciones de los cromosomas
Una vez definida la constancia en el nmero y la morfologa de los cromosomas de una especie, los casos en los que se modifica esta constancia se agrupan bajo el nombre de: -VARIACIONES CROMOSMICAS -ANOMALAS CROMOSMICAS -MUTACIONES CROMOSMICAS -CROMOSOMOPATAS, EN HUMANOS.
Cualquier alteracin en el nmero y/o en la morfologa de los cromosomas constituye una alteracin cromosmica
Las anomalas cromosmicas se clasifican en:
VARIACIONES ESTRUCTURALES
VARIACIONES NUMRICAS
Se definen como cualquier cambio en la disposicin de los genes o fragmentos cromosmicos
Las variaciones respecto al nmero de cromosomas de la especie, un cambio en el nmero de cromosomas del individuo analizado
TIPOS DE VARIACIONES ESTRUCTURALES:
Para establecer una clasificacin de las anomalas estructurales se atiende normalmente a la combinacin de dos criterios diferentes:
Nmero de cromosomas implicados
Existencia de prdida o ganancia de material cromatnico
VARIACIONES ESTRUCTURALES EN LAS QUE SE PRODUCEN PRDIDA O GANANACIA DE MATERIAL GENTICODELECIONES: variaciones estructurales que suponen prdida de material cromosmico y afectan a un cromosoma. En las roturas y reparaciones de los cromosomas, pueden perderse parte de los mismos .Si la parte perdida es muy grande, la situacin es incompatible con la vida.
os fenotipos dependen del cromosoma y de la regin afectada
Cuando se producen roturas a ambos maullido del gato, en el que Por ejemplo en el caso del sndrome por lados de centrmero y posteriormente se unencromosoma 5 se caracteriza por se ha producido una delecin del los extremos, forma un cromosoma en anillo retraso mental y cara de media luna que se va alargando con la edad.
Ej: El sndrome de cromosoma 15 en anillo, que resulta de la delecin de la parte del brazo corto del cromosoma 15 se caracteriza por crecimiento retartado, estatura corta y anomalas faciales
DUPLICACIONES: Las variaciones estructurales que implican ganancia de material cromatnico por multiplicacin de un segmento cromosmico son las y suelen afectar a un solo cromosoma.
Elsndrome de X frgiles debido a una duplicacin parcial del extremo del brazo largo del cromosoma X (ocasionaretraso mental )
VARIACIONES ESTRUCTURALES EN LAS QUE SE ALTERA EL ORDEN O DISPOSICIN DE LOS GENES EN LOS CROMOSOMAS.INVERSIONES: Se producen como consecuencia de dos roturas dentro del mismo cromosoma: el fragmento roto se reinserta al cromosoma, pero habiendo girado 180. El cromosoma tiene la misma forma que el original pero el orden en que se encuentra la informacin gentica ha cambiado.
Se han encontrado inversiones cromosmicas en algunas enfermedades raras como algunos desordnes del comportamiento debida a una alteracin del cromosoma 4 , casos de infertilidad muy parecidos al sndrome de Klinefelter con inversin en el cromosoma X, entre otras.
TRANSLOCACIN: Cambio cromosmico estructural caracterizado por el cambio de posicin del / de los segmentos dentro del complemento cromosmico, modificando los grupos de ligamiento. Pueden ser:
1)Translocaciones intracromosmicas o translocaciones internas : en las que un segmento cromosmico cambia de posicin dentro del mismo cromosoma. En la actualidad se tiende a llamarlas inserciones
2) Translocaciones intercromosmicas o simplemente translocaciones: Cambio de localizacin de uno o dos segmentos que pasan a situarse en otro grupo de ligamiento.
VARIACIONES NUMRICAS
Se afecta una dotacin completa decromosomas (set haploide) y los organismos que poseen mltiplos del set haploide se denominaneuploides.
En otros casos los cambios slo afectan a uno o a unos pocos pares cromosmicos. En este caso se dice que los organismos sonaneuploidestanto porque les sobra algn o algunos cromosomas (hiperdiploides,2n+x) como porque les falta
ANEUPLOIDAS1) LASMONOSOMAS(2n-1): por lo gral. Letales en el hombre. En la especie humana, la nica viable es la monosoma para el cromosoma X y da lugar a un sndrome gentico llamadosndrome de Turner.
Las mujeres con sndrome de Turner tienen ciertos rasgos fenotpicos caractersticos (talla baja, cuello corto, gnadas rudimentarias, ausencia de menstruacin) y son estriles. La frecuencia del sndrome de Turner es de 1 a 2% del total de las concepciones humanas, aunque la mayora de los embriones se pierde como aborto espontneo.
ANEUPLOIDAS2) LASTRISOMAS(2n+1) son, en general, ms monosomas. En la especie humana hay varios ejemplos. TRISOMAS AUTOSMICAS La trisoma para el cromosoma 21 que da lugar alsndrome de Down. Del cromosoma 13, que origina elsndrome de Patau. La trisnoma del cromosoma 18, que da lugar alsndrome de Edwards viables que las
Los nios afectados con estas patologas tienen mltiples malformaciones congnitas y, en general, no sobreviven ms all del ao de edad.
TRISOMAS DECROMOSOMASSEXUALES
Elsndrome triple Xocurre en 1 de cada 1.000 mujeres vivas y estas mujeres son fenotpicamente normales.
Elsndrome de Klinefelterocurre en 1 de cada 1.000 recin nacidos varones y, en general, se detecta en la pubertad debido a los rasgos fenotpicos caractersticos: talla alta, brazos y piernas muy largas, valores de testosterona bajos, escaso vello, caderas anchas y distribucin de la grasa corporal parecida a la de las mujeres.
El principal mecanismo por el cual se originan las clulas aneuploides es lano disyuncin, que constituye un error en la segregacin cromosmica y puede ocurrir tanto enmeiosiscomo enmitosis.
