Cartografía de genes en humanos (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Biomédicas - 1º curso
Asignatura Genética
Año del apunte 2017
Páginas 8
Fecha de subida 01/08/2017
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Tema 8: Cartografía de Genes en Humanos.
Cartografía en humanos Mapas genéticos:  Están basados en la recombinación meiótica, raramente en recombinación mitótica. Modelos derivados de datos genéticos.
 Herencia ligada al cromosoma X  Marcadores polimórficos.
 La caza de genes asociados a enfermedades.
Mapas físicos:      Citológicos. Banda de politénicos (insectos), bandas G (humanos).
Métodos especiales de cultivo celular: hibridción de células somáticas.
Mapeo por deleción.
Hibridación in situ de sondas de ADN en cromosomas metafásicos.
Secuenciación del ADN. Mapas de clones (1980s), secuencias (1990s).
Primera secuencia genómica humana, completada en 1977.
Las bandas en los cromosomas son iguales en el mismo cromosoma, si aparece o desaparece una banda respecto a lo normal, y esto coincide con la presencia de una enfermedad. Probablemente las alteraciones genéticas debidas a la presencia de las bandas que no deberían estar son las causantes de la enfermedad.
Primer intento de colocar genes que producen enfermedades en el cromosoma.
Entrecruzamiento mitótico.
Demostración citológica del entrecruzamiento mitótico.
Técnica de cromosomas arlequinados.
   Demuestra el intercambio de cromátidas.
Coincidencia entre quiasma y lugar de intercambio.
La existencia de recombinación mitótica.
Entrecruzamiento mitótico como resultado de un proceso de reparación del ADN El ADN es la única biomolécula que se repara, debido a que no puede eliminarse. Si desmonto el ADN, con su secuencia lineal, pierdo la información genética, no tengo instrucciones para volver a construirlo, el mismo es las instrucciones.
El hecho de tener 2 copias permite que tenga siempre 1 copia buena.
Si hay una rotura de doble cadena, perdería un brazo del cromosoma. Si esta roturase da cuando los cromosomas están duplicados, puedo usar como modelo la otra cadena que es idéntica.
Para pegarlos, debo controlar que al romperse no se han perdido fragmentos de cromosomas.
Reparación de recombinación homóloga, se copia a partir de la otra cromátida, según como se resuelva hay intercambio de material genético.
Si tienes una mutación en un gen que regula este proceso de reparación, es muy probable que se produzcan errores y no se corrijan.
Si tengo una copia buena y una mala, y hay una der rotura en el cromosoma bueno, cogería el malo como molde para reparar el bueno, así tendría los 2 copias del malo en la misma célula, así a pesar de que esta enfermedad sea recesiva (necesita 2 copias para expresarlo), la padecería. Si existen problemas en genes que controlan y corrigen los errores de este proceso, la probabilidad de que esto ocurra a lo largo de la vida es del 100%.
Esto solo ocurre en el 15% de la población aproximadamente, pero puede explicarse y prevenirse, y así salvar las vidas de muchos de ellos.
Equivalencias de distancia de ligamiento y física en humanos.
Para el genoma humano con 3.000 Mb tenemos que: 1 cM en varones quivale a 1.13 Mb 1 cM en mujeres equivale a 0.67 Mb 1 cM = 0.9 Mb  1 Mb como media Más recombinación en las zonas teloméricas que en las centroméricas y en cromosomas pequeños que en grandes.
Cartografía a través de la herencia ligada al cromosoma X. 359 loci se han asignado al X Entre los cromosoma X e Y no hay crossing over.
Por lo tanto solo hay recombinación en mujeres. Así estudiando la descendencia masculina puede determinarse qué genes ha heredado de la madre.
Problemas de los mapas genéticos en humanos.
 No se pueden realizar retrocruzamientos o cruzamientos experimentales.
Solución: Analizar la herencia retrospectivamente. A partir de pedigríes inferir herencia y ligamiento.
 Las familias con dos mutaciones (causantes de enfermedad hereditaria) son extraordinariamente raras.
 El número de individuos en familias informativas no es normalmente lo suficientemente grande para conseguir significación estadística.
 Otras dificultades:  La mayoría de caracteres son controlados por más de un locus simple.
 Cambios ambientales no controlados.
 Las familias para analizar generalmente cuentan con pocos miembros, o solo están disponibles muestras biológicas de pocos individuos.
 En familias poco numerosas hay un número bajo de recombinantes.
 El resultado obtenido así tiene una significación estadística baja.
 La solución es analizar a más familias juntas.
Para esto se ha introducido el LOD score.
El LOD score o puntuación LOD (Morton 1955) es un estimador que nos permite detectar ligamiento y estimar la frecuencia de recombinación más probable entre genes en la especie humana. Se calcula como el logaritmo de la razón entre la probabilidad de la descendencia dada la existencia de ligamiento con frecuencia de recombinación R respecto al caso sin ligamiento.
Dada su escala logarítmica es factible sumar los diferentes valores de Z obtenidos para diferentes familias (asumiendo el mismo modelo genético).
LOD = 3 se toma como evidencia de ligamiento (1.000 contra 1, 5% error) LOD = -2 se toma como evidencia de ausencia de ligamiento.
Necesidad de los marcadores en mapas humanos.
En humanos raramente se encuentran familias con dos enfermedades hereditarias que segregue.
Por esto se necesitan “puntos” del genoma independientes denominados marcadores que se transmitan mendelianamente.
Cualquier nucleótido se transmite de forma mendeliana, esté en un gen o no, es decir se exprese el gen o no.
Es útil encontrar este tipo de marcadores en el ADN.
Si el gen que determina la enfermedad está pegado al polimorfismo, no hay crossing over que lo separe, si y sé dónde están los polimorfismos, puedo saber dónde está la secuen cia que determina la enfermedad.
Enzimas de restricción   Son enzimas (enonucleasas) específicas capaces de reconocer secuencias palindrómicas de ADN y cortar en un punto específico.
Secuencias palindrómicas quiere decir que leen en direcciones opuestas el mismo orde de nucleótidos.
Palíndromo:   Ateo por Arabia iba raro poeta.
Dábale aroz a la zorra el abad.
Electroforesis   Técnica usada para separar y purificar macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos) que varían en función del tamaño.
Cuando moléculas cargadas son colocadas en un campo eléctrico, estas migran hacia el polo positivo (ánodo) o el polo negativo (cátodo) de acuerdo a su carga.
Polimorfismos en la longitud de los fragmentos de restricción o RFLP  Un polimorfismo es una variación en la secuencia de un lugar determinado del ADN entre los individuos de una población.
 Un polimorfismo puede consistir en la sustitución de una simple base nitrogenada (por ejemplo, la sustitución de una A (adenina) por una C (citosina)) o puede ser más complicado: Polimorfismos en la longitud de los fragmentos de restricción o RFLP (del inglés Restriction Fragment Lenth Polymorphism).
 Las secuencias de restricción presentan usualmente patrones de distancia, longitud y disposición diferentes en el ADN de diferentes individuos de una población, por lo que se dice que la población es polimórfica para estos fragmentos de restricción.
 La técnica RFP se usa como marcador para identificar grupos particulares de personas con riesgo a contraer enfermedades genéticas, en ciencia forense, en pruebas de paternidad… Los exones son tan solo el 3% de todo el material genético de una célula.
La mayoría de la población tiene una determinada letra por ejemplo: T y un determinado individuo tiene una G, eso es una variante o polimorfismo, esto no quiere decir que se padezca la enfermedad, pueda dar lugar al mismo aminoácido, u otro pero la proteína puede seguir siendo funcional, o tal vez la proteína deje de ser funcional. En el 99,9999% de los casos las mutaciones no son buenas y causan enfermedades Solo en el 3% del genoma el individuo muestra 100.000 cambios (11.600+89.000), la enfermedad que padece está causada tan solo por 2 cambios de estos.
Que tenga una G en un cromosoma y una T en el otro lo hace heterocigoto, a pesar de que yo en la persona no pueda ver un efecto concreto, y esto se transmite de forma mendeliana.
Esto es un punto en el cromosoma que si lo correlaciono con otro punto en el cromosoma, tiene una probabilidad de recombinar o no que depende de su distancia. A más información a nivel de genoma, más marcadores tengo.
Marcadores: ahora se usan SNIPS.
Un RFLP ligado a un gen humano de una enfermedad El padre está enferma y la madre es sana. Se usa una sonda (secuencia de ADN complementaria a un fragmento del ADN del individuo) que se hibridará (se une la sonda, que es complementaria al ADN abierto por incremento de la T o cambios en el pH.
Si la sonda se une con el fragmento que tiene el RE (lugar por donde corta la enzima de restricción), puede unirse por una parte o por la otra, ambas serán de peso diferentes, por lo tanto veremos dos bandas. El que no se corta, solo se le podrá unir a un lugar, así que tendremos solo una banda.
Este tipo de pruebas sirve de base para los test de paternidad, el hijo debe ser la suma de la variante de los padres.
El último individuo ha sufrido una recombinación en el gen de la enfermedad que modifica el sitio de restricción. Tengo el gen con el alelo de la enfermedad junto con el sitio que no tiene RE.
En cualquier caso debo saber que este marcador está cerca del gen de la enfermedad. Marcadores que cosegregan con la enfermedad.
Este método se usaba hasta 2011, cuando se hizo por primera vez la secuenciación del exómero.
VNTR   VNTR (Variable Number of Tandem Repeats): Repeticiones en tándem de número variable.
Secuencias cortas (10-100pb) repetidas dentro de los sitios de restricción (sie el análisis se hace por RFLP), o los sitios donde se anclan los primeros (si el análisis es por PCR).
Análisis de ligamiento en humanos: Meiosis informativas y no informativas La 1 no es informativa, porque el hijo muestra los dos marcadores, los de la enfermedad y los sanos.
El 3 segrega con las enfermedades.
 Algunas bandas de ADN fingerprint muestran ligamiento.
Los marcadores c e i cosegregan con la enfermedad.
 ¿Muestra ligamiento este pedigrí? No puedo saber si el gen segrega con el marcador o son recombinantes, ya que la población es muy pequeña.
LOD es u estudio estadístico de ligamiento. Con un número limitado de individuos se requiere descartar que los resultados se hayan dado por azar.
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