Desviaciones de la herencia Mendeliana

DESVIACIONES DE LA HERENCIA MENDELIANA

Dominancia Incompleta

Codominancia

Alelos Múltiples

Alelos letales

Pleiotropismo

Interacciones génicas

Herencia citoplasmática

Herencia ligada a sexo

Genes Ligados

Las  proporciones  en  cruzas  Mendelianas  se  encuentran  alteradas  

Interacciones génicas

Gen A Fenotipo

¿Es el fenotipo observado producto de un gen ó mas?

Gen B Gen C

186 Chapter 6 • From Gene to Phenotype

CHAPTER OVERVIEW

Much of the early success of genetics can be attrib-uted to the correlation of phenotypes and alleles,

as when Mendel equated Y with yellow peas and y withgreen. However, from this logic there arises a naturaltendency to view alleles as somehow determining pheno-types. Although this is a useful mental shorthand, wemust now examine the relationship between genes andphenotypes more carefully. The fact is that there is noway a gene can do anything alone. (Imagine a gene—asingle segment of DNA—alone in a test tube.) For agene to have any influence on a phenotype it must act inconcert with many other genes and with the externaland internal environment. So an allele like Y cannot pro-duce yellow color without the participation of manyother genes and environmental inputs. In this chapterwe examine the ways in which these interactions takeplace.

Even though such interactions represent a higherlevel of complexity, there are standard approaches thatcan be used to help elucidate the type of interaction oc-

curring in any one case. The main ones used in geneticsare as follows:

1. Genetic analysis is the focus of this chapter. Thegenes interacting in a specific phenotype areidentified by going on a hunt for all the differentkinds of mutants that affect that phenotype.

2. Functional genomics (Chapter 12) provides powerfulways of defining the set of genes that participate inany defined system. For example, the genes thatcollaborate in some specific process can be deducedfrom finding the set of RNA transcripts presentwhen that process is going on.

3. Proteomics (also Chapter 12) assays proteininteraction directly. The essence of the technique isto use one protein as “bait” and find out which othercellular proteins attach to it, suggesting thecomponents of a multiprotein cellular “machine.”

How does the genetic analysis approach work? Themutants collected in the mutant hunt identify a set ofgenes that represent the individual components of the

CHAPTER OVERVIEW Figure

Figure 6-1 Genetic and environmental elements affect gene action. P ! phosphate group.

P P

P

PP

Gene for regulatory protein

Gene for protein modification

Gene of interest

Gene for binding protein

Environmental supply

Environmental supply

Substrate

Environmental signal

44200_06_p185-226 3/4/04 10:58 AM Page 186

Varios factores son necesarios para la función de una enzima

¿Cómo disectar la complejidad genética de un fenotipo?

1. Inducción de mutaciones

2. Observar Fenotipos

3. Cruzas Genéticas para dilucidar mutaciones

Campanilla azul Campanilla blanca

MUTÁGENO

MUTÁGENO

Azul Línea pura

Blanca A Línea pura

Blanca B Línea pura

Blanca C Línea pura

1. Inducción de mutaciones

2. Observar Fenotipos

Blanca A Linea pura

Azul Línea pura

x F1 F2

100% Azul ¾ Azul ¼ Azul

Blanca B Línea pura

Azul Línea pura

x F1 F2

100% Azul ¾ Azul ¼ Azul

Blanca C Línea pura

Azul Línea pura

x F1 F2

100% Azul ¾ Azul ¼ Azul

Conclusión: las mutaciones son recesivas Las mutaciones: ¿Son 3 alelos diferentes de un gen? ¿Son dos o tres genes?

3. Cruzas Genéticas para dilucidar mutaciones

3. Cruzas Genéticas para dilucidar mutaciones

Complementación

Se ha producido complementación cuando al reunir en una misma célula dos mutantes recesivos se recupera un fenotipo silvestre (los mutantes corresponden a DIFERENTES genes)

Blanca A X Blanca B Blanca A X Blanca C Blanca B X Blanca C

100% Azul 100% Azul 100% Blanco

F1 F1 F1

A y B no complementan Son 2 mutaciones distintas del mismo gen. Blanca A (w1A/w1A) Blanca B (w1B/w1B)

A y C complementan Son mutaciones en

genes diferentes Blanca A (w1A/w1A) Blanca C (w2c/ w2c)

A y C complementan Son mutaciones en

genes diferentes Blanca B (w1B/w1B) Blanca C (w2c/ w2c)

Nomenclatura de los genes acorde a mutantes

1.  Normalmente  NO  se  designa  cualquier  letra  A,  B,  C  etc.  

2.  Si  se  designa  una  sola  letra,  tendría  que  ver  con  el  fenoBpo  (w:  white)  

3.  Es  común  darle  nombre  acorde  al  fenoBpo  de  la  mutante  y  poner  sigla  de  tres  letras  (CLF:  curly  leaf)  

4.  Cuando  hay  más  de  un  gen  que  interviene  en  el  fenoBpo,  se  uBliza  numeración:  w1,  w2,  w3….  ó  CLF1,  CLF2,  CLF3....  

5.  Para  diferenciar  la  versión  normal  o  silvestre  (wt)  del  gen  de  la  mutante  se  uBlizan  mayúsculas  (wt)  vs.  minúsculas  (mutante)  ó  signos  +  (wt)  y  sólo  minúsculas  (mutante).  

6.  Si  queremos  diferenciar  entre  mutaciones  en  el  mismo  gen  podemos  usar  letras  como  sub-­‐  o  super-­‐índice.  

Blanca A X Blanca B

w1A   w2+  

w2+  

 Gen w1   Gen w2  w1B  

Blanca B X Blanca C

w1B    

w2+  

 w2c  

 Gen w1   Gen w2  w1+    

Enzima 2 Enzima 1 Enzima 1 Enzima 2

Precursor de color 1 Blanco No precursor

de color 2

No enzima 1 Enzima 2 sin sustrato

Precursor de color 1 Azul Precursor

de color 2

4. Función de los productos génicos

CRUZA DIHIBRIDA

w1A/w1A � w2+/w2+ X w1+/w1+ � w2C/w2C

w1+/w1A � w2+/w2C F1

F2 ¿?

100%

blanca

9/16 w1+/− � w2+/− azul 3/16 w1+/− � w2C/w2C blanca 3/16 w1A/w1A � w2+/− blanca 1/16 w1A/w1A � w2C/w2C blanca 9:7

Epistasia recesiva doble

blanca

Epistasia: un alelo de un gen enmascara la expresión de los alelos de otro gen y expresa en su lugar su propio fenotipo

Epistasia recesiva

Epistasia dominante

El alelo recesivo enmascara

El alelo dominante enmascara

Dihíbrido w+/w ; m+/m

9/16 w+/- ; m+/- Ambas enzimas activas w+  

Enzima 1  

m+  

Enzima 2  

3/16 w+/- ; m/m Bloqueo en la segunda enzima w+  

Enzima 1  

3/16 w/w ; m+/- Bloqueo en la primera enzima

m+  

Enzima 2  

1/16 w/w ; m/m Bloqueo en la primera enzima

9  

3  

4  

9:3:4 Epistasia recesiva simple

W/w ; Y/y W/w ; Y/y

XF1

P W/W; Y/Y X w/w; y/y

F2 ¾ W/-

¼ w/w

¼ y/y

¾ Y/-

¼ y/y

¾ Y/-

9/16 W/- ; Y/-

3/16 W/- ; y/y

3/16 w/w; Y/-

1/16 w/w; y/y

12  

3  

1  

12:3:1 Epistasia dominante simple

Vía hipotética para explicar la proporción 12:3:1

Blanco Verde

Inhibidor 1

Gen  W  

Gen W Alelos: Wà Dominante wà Recesivo

Enzima 1

Gen  Y  

Gen Y Alelos: Yà Dominante yà Recesivo

Amarillo

Otros ejemplos de interacción génica que pueden consultar: Griffiths; A.J.F., Gelbart, W.M., Miller, J.H., Lewontin, R.C. 2005. An Introduction To Genetic Analysis. 8a ed. New York, Freeman, 2005. QH430/I59/2005. Cap. 6; p. 200-210.

Epistasia dominante doble 15:1

GENES LIGADOS

EECC x eecc F1 = EeCc

Gametos de F1: EC = P1 Ec = recombinante eC = recombinante ec = P2

Cuando los genes se encuentran en el mismo cromosoma

P1 P2

E E e e

C C c c

E

C

e

c

X

F1

Se realiza una Cruza de prueba para determinar las proporciones de parentales y recombinantes

PRUEBA

Si en una cruza de prueba el 50 % de la progenie es recombinante, entonces los genes se encuentran en cromosomas diferentes

Quiasma

Genes Ligados: producción de recombinantes

Es más frecuente la producción de gametos con cromosomas parentales que con recombinantes

Si en una cruza de prueba MENOS del 50 % de la progenie es recombinante, entonces los genes se encuentran en el mismo cromosoma

Veamos esto con un ejemplo …. En  la  mosca  Drosophila  melanogaster  el  cuerpo  gris  (silvestre;  b+)  es  dominante  sobre  cuerpo  negro  (mutante;  b)  y  alas  normales  (silvestre;  vg+)  es  dominante  sobre  alas  vesBgiales  (vg).  Se  cruzan  moscas  puras  de  cuerpo  gris  y  alas  normales  con  moscas  de  cuerpo  negro  y  alas  vesBgiales,  obteniendo  en  la  descendencia  solo  moscas  de  cuerpo  gris  y  alas  normales.  Cuando  estas  moscas  (F1)  se  cruzan  con  moscas  de  cuerpo  negro  y  alas  vesBgiales  se  obBenen:    965  moscas  de  cuerpo  gris  y  alas  normales  944  moscas  de  cuerpo  negro  y  alas  vesBgiales  206  moscas  de  cuerpo  gris  y  alas  vesBgiales  185  moscas  de  cuerpo  negro  y  alas  normales    ¿Cuál  podría  ser  la  relación  de  ubicación  entre  estos  cromosomas?  

Silvestre (cuerpo gris alas normales)

Doble mutante (cuerpo negro alas vestigiales)

F1 Silvestre (dihíbrido)

Cruza de prueba Doble mutante)

Descendencia Prueba Ovulos

Espermatozoides

Diferentes cromosomas

Mismo locus

Mismo cromosoma Cierta distancia

El locus de un alelo de un gen específico, siempre se conserva en el cromosoma homólogo.

Por  lo  tanto,  se  puede  decir  que  cuando  dos  loci  (cada  uno  con  un  gene)  están  en  el  mismo  cromosoma  los  genes  están  ligados  

Frecuencia de recombinación (Fr)

Fr = No. de recombinantes × 100 Total de la progenie

17 um

b+ vg+

Unidad de mapa (um) = 1% de Fr um= Centimorgan (cM)

Con datos de Fr se construyen mapas genéticos de cromosomas

Mapa del cromosoma II de Drosophila

Situación: A y B en el mismo cromosoma C en un cromosma diferente

Los recombinantes para A/a y B/b tendrán una frecuencia menor al 50%, pero respecto a C/c se debe cumplir el 50%

AABBCC x aabbcc

AaBbCc

Si asumimos distancia entre A/a y B/b de 20 u.m. ¿Cuáles serán las frecuencias en los genotipos de los descendientes en una cruza de prueba para AaBbCc?

1) El genotipo de una planta es:

Y se realiza una cruza de prueba con

2) Dos loci, con dos alelos cada uno, A, a y B, b, están ligados con un 10% de recombinación. ¿Cual será la descendencia para el cruzamiento de AaBb (uno de cuyos padres era AAbb) con aabb?

AB/ab

ab/ab Si los dos loci están distantes 10 um, qué proporción de la

progenie será AB/ab?