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Mapas de ligamiento Mapas de ligamiento Mapas de ligamiento Mapas de ligamiento

2

Mapas de ligamiento Mapas de ligamiento Mapas de ligamiento Mapas de ligamiento

Puntos a tratarPuntos a tratar

•Importancia mapas de recombinaciónImportancia mapas de recombinación•Conceptos básicos de recombinación y Conceptos básicos de recombinación y ligamientoligamiento•La frecuencia de recombinaciónLa frecuencia de recombinación•Unidad de mapaUnidad de mapa•InterferenciaInterferencia•Funciones de mapaFunciones de mapa•Cartografía genética en humanos Cartografía 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

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Ligamiento: Ligamiento: Asociación de genes en el mismo cromosoma formando grupos de ligamientos

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

AB

B

Genotipo F1

AB / ab

Gametos (100% gametos parentales)

50 % AB50 % ab

4

Segregación independiente (no ligamiento, 2a ley de Mendel)

AA

aa

B

B

b

b

AA

B

B

AA b

b

aa

B

aa

b

b

B

Genotipos F1 A B-- --a b

AB

Ab

aB

ab

gametos

50%recom-binan-

tes

Proporción 1:1:1:1

5

Recombinación: Recombinación: la generación durante la meiosis de genotipos haploides (haplotipos) distintos de los genotipos parentales

A B a b

Aa Bb

Gametos P

F1

AB

ab

Ab

aB

Gametos

Gametos parentales

Gametos recombinantes

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Recombinación:Recombinación:•Recombinación intercromosómica: genes (loci) en diferentes cromosomas (leyes de Mendel)

•Recombinación intracromosómica: genes situados en el mismo cromosoma ---> Entrecruzamiento

AA

aa

B

B

b

b

AA

B

B

AA b

b

aa

B

aa b

b

B

Genotipos F1 A B-- --a b

AB

Ab

aB

ab

50%recom-binan-

tes

Proporción 1:1:1:1

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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

entrecruzamient

oentre los

genes

Meiosis sin

entrecruzamient

oentre los

genes

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Meiosis y entrecruzamientoMeiosis y entrecruzamientoEntrecruzamiento y recombinaciónEntrecruzamiento y recombinación

Entrecruzamiento recombinación

Entrecruzamiento -> recombinación

9

El problema estadístico del ligamiento:

Fenotipos F 2

pr+ vg+ 1339 pr vg 1195 pr+ vg 151 pr vg+ 154 ____ 2839

305

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

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Cartografía genética:Cartografía genética:

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

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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%

A CB

12

Meiosis

1

2

3

4

A C CB

13

•Mayor distancia entre loci --> Mayor número de entrecruzamientos

•Más Entrecruzamientos ---> Más Recombinación

A mayor frecuencia de recombinación mayor la distancia entre loci

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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

A B

15

FR = 305/2839 = 0,107 = 10,7 cM

pr vg

10,7 cM

Fenotipos F 2

pr+ vg+ 1339 pr vg 1195 pr+ vg 151 pr vg+ 154 ____ 2839

305

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Las distancias de mapa no son completamente aditivas

A B C

FR = x FR = y

A C

FR < x + y

b pr c19,55,9

23,7

25,4

Distancia experimento dos puntos b-c

La mejor estima distancia, suma (b-pr) + (pr-c)

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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

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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%?

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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%

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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

b pr c19,55,9

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

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Tipos de Interferencia:

•Interferencia cromosómica

•Interferencia cromátida

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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 !)(

i

eif

i

Funciones de Mapa

23

Función de mapa

•Modelo de Poisson (Haldane 1919)

50

40

30

20

10

FR observada

(%)

=1 =2 =3 =4

50 100 150 200Unidades de mapa reales (cM) = /2 x 100

Número medio de entrecruzamientos por meiosis

Zona de linealidad

)1(2

1 eFR

)21ln( FR

24

•Función de Kosambi

Una aproximación que introduce interferencia

FR

FRe

eFR

21

21ln

4

11

)1(

2

14

4

Funciones de Mapa

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

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•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 potencialCX Suceso de entrecruzamiento realC0 Suceso que no acaba en entrecruzamiento

C sigue una distribución de Poisson con parámetro Si se da CX hay una interferencia dada por m C0 seguidos.

Funciones de Mapa

C

C0Cx

...Cx(C0)mCx(C0)m...

27)1(

)1

1(!

12

1

0

my

m

i

i

yeFR

m

i

iy

Función de Mapa modelo contaje

FR

(Distancia de mapa en Morgans)

De m = 1 a 5

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Grupos de ligamiento en

Drosophila

29

Especies Tamaño haploide Unidades de mapa Tamaño de la unidad mapa Distancia media del genoma entrecruzamien- tos consecutivos

Fago T4 1.6 x 105 pb 800 200 pb 1.0 x 104 pb E. coli 4.2 x 106 pb 1750 2400 pb 1.2 x 105 pbLevadura 2.0 x 107 pb 4200 5000 pb 2.5 x 105 pbHongo 2.7 x 107 pb 1000 27000 pb 1.3 x 106 pbNemátodo 8.0 x 107 pb 320 250000 pb 1.2 x 107 pbMosca de la fruta 1.4 x 108 pb 280 500000 pb 2.5 x 107 pbRatón 3.0 x 109 pb 1700 1800000 pb 9.0 x 107 pbHumanos Varón 3.3 x 109 pb 2809 1200000 pb 6.0 x 107 pb Mujer 3.3 x 109 pb 4782 700000 pb 3.5 x 107 pb

Mapas genéticos

30

Mapas genéticos

vs

Mapas físicos

31

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

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Xg Proteína grupo sanguíneo

Ictiosis (un efermedad de la piel)

Albinismo ocular

Angioqueratoma (crecto celular)

CentrómeroFosfoglicerato-quinasaAlfa-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

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Mapas de dos puntos en humanos

•Selección y análisis de familias •Evidencia de ligamiento

•Estima distancia

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A1A2

A2A2A1A1

A1A1

A2A2A1A2

A1A1

A1A2A1A2

A1A4

A3A4A1A2

Meiosis informativaMeiosis informativaMapas de dos puntos en

humanos

36

Lod Score, Z (Morton 1955)

Probabilidad del resultado observado si = x

Probabilidad del resultado observado si = 1/2Zx =

LOD = x = log10 Zx

37

Cálculo Bayesiano del umbral de ligamiento

Hipótesis: loci están

Ligados (FR = 0)

No ligados (FR = 0,5)

Probabilidad a priori

1/50 49/50

Probabilidad condicional:1000:1

1000 1

Probabilidad conjunta(a priori x condicional)

20 ~1

38

Ejemplo de asignación ambiguo

39

Ejemplo de estimación del Lod score

40

Ejemplo de estimación del Lod score

41

Curva puntuación Lod

42

Cartografía múltiples puntos

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: http://lpg.nci.nih.gov/CHLC/

Mapa de ligamiento de alta resolución del genoma humano

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Mapa genético del Cromosoma

1 Homo

sapiens.

45

Alelos marcadore

s

Cromosomas con FQ

Cromosomas normales

X1,K1 3 49

X1,K2 147 19

X2,K1 8 70

X2,K2 8 25

Asociación alélica en fibrosis quística

Datos de Ivinson et al. (1989)

46

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

|a |a |B |b