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Doctorado en Biotecnología I Semestre 2015

GENÉTICA Y BIOTECNOLOGÍA MARINA Profesores

Beatriz Camara (UTFSM) José Gallardo (PUCV)

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MARCADORES GENETICOS

ALELO 1 ALELO 2

– Debe ser polimórfico (Genetic variations occurring in more than 1% of the population). – No necesariamente con función biológica. – Sirven como marcadores de un lugar en el genoma (mapa de ligamiento).

SSR : SINGLE SEQUENCE REPEATS

– Naturaleza multi-alélica.

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SNP : SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISM

GENOTIPOS C/C - C/T – T/T

FRECUENCIA GENOTIPOS

C/C = 90 C/T = 8 T/T = 2

FRECUENCIA ALELOS

C = 94 % T = 6 %

SNP : SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISM

FUENTE: The NCBI Handbook – Naturaleza bi-alélica.

Referencia: Damani and Topol Genome Medicine 2009 1:54

COMPARACION MARCADORES GENETICOS

Microsatélites: - 400 identificados en genoma de salmones. -  Localizados fuera de los

genes .

SNP - Chip Affimetrix con 150.000 SNPs en genoma de salmones. -  Localizados cerca de los genes o dentro de ellos.

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Desequilibrio de ligamiento (LD): Segregación de alelos de forma NO independiente. Recombinación: El intercambio de ADN entre cromátidas no hermanas durante la meiosis.

Gametos parentales > recombinantes

Entrecruzamiento o crossing-over

CONCEPTOS PARA CONSTRUIR MAPA DE LIGAMIENTO

Cruce P =

Cruce de prueba =

Grande ovalado

Fenotipo F2

Gametos F1

Gametos de prueba

Nº Frecuencia (P)

Grande / oval. 125 P11=

enana/ Redonda 125 P22=

Grande / Redonda 25 P12=

Enana/oval. 25 P21=

TOTAL 300

¿Existe

Transmisión

independiente?

Enano redondo

F1 =

100% Grande redondo

F1

Enana ovalado

Análisis genético utilizando el cruzamiento de prueba

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1.- Calcule la tasa de recombinación (r)

= nº recombinantes / total = 50/300 =

2.- Calcule desequilibrio de ligamiento (D)

= (P11P22 - P12 P21 ) = 0,416 * 0,416 – 0,083 * 0,083 = 0,166

2.- ¿Cuál es la posición de los genes en los cromosomas de los parentales (acoplamiento/repulsión)?

ANÁLISIS GENÉTICO UTILIZANDO EL CRUZAMIENTO DE PRUEBA

LIGAMIENTO COMPLETO

Ligamiento completo. Si los genes están sobre el mismo par de cromosomas homólogos a una distancia muy pequeña entre ambos, se producen sólo dos tipos de gametos distintos. El ligamiento es la asociación de genes que se encuentran en un mismo cromosoma.

Genes en acoplamiento “cis” (AB/ab)

Genes en repulsión ”trans” (Ab/aB)

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Cruce P =

Cruce de prueba =

Tamaño alta redonda

Fenotipo F2

Gametos F1

Gametos de prueba

Nº

Red./ alta 117

Red./Ena. 14

Oval./ alta 18

Oval./Ena. 115

TOTAL 265

Enano ovalado

F1 =

100% alta redondo

F1 Enano ovalado

EJERCICIO

EJERCICIO

1.- Calcule la tasa de recombinación (r) = nº recombinantes / total

2.- Calcule desequilibrio de ligamiento (D) =

2.- ¿Cuál es la posición de los genes en los cromosomas de los parentales (acoplamiento/repulsión)?

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GENERACION Y EROSION DEL DESEQUILIBRIO DE LIGAMIENTO (LD)

GENERACION: Mutación, Selección natural (favorece ciertos genotipos en detrimento de otros); deriva génica, migración, cruce entre cepas o poblaciones. EROSION: Principalmente por recombinación.

GENERACION Y EROSION DEL DESEQUILIBRIO DE LIGAMIENTO (LD)

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GENERACION Y EROSION DEL DESEQUILIBRIO DE LIGAMIENTO (LD)

MAPA DE LIGAMIENTO Fundamento teórico: 1 . - L a p r o p o r c i ó n d e i n d i v i d u o s recombinantes da una medida de la DISTANCIA que separa dos genes en un cromosoma. Unidad de mapa = cM = centimorgan = 1 % de recombinación = 1 millón de pares de bases. 2.- Dos genes ubicados a más de 50cM se comportan como si estuvieran en cromosomas distintos (transmisión independiente). Desarrollo práctico: 1.- Cruzar individuos heterocigotos con individuos homocigotos recesivos (cruce de prueba), para determinar la frecuencia de gametos recombinantes.

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Entrecruzamiento simple

+ + +

a b c

Entrecruzamiento doble

+ + +

+ + +

a b c

a b c

+ b c a + +

Recombinantes

+ + c a b +

+ b + a + c

MAPA DE LIGAMIENTO CON 3 MARCADORES GENETICOS

EJERCICIO MAPA DE LIGAMIENTO

Fenotipo Cuerpo gris amarillo (a) cerdas rectas curvadas (c) ojos oscuros burdeo (b)

Cruce P = F1 = 100% gris (+), ojos oscuros (+) y cerdas rectas (+)

Resultado cruce de prueba

Gametos F1 Gametos de prueba

Genotipo F2 Fenotipo F2 Nº

GRIS/ REC/OSC 620

amar/cur/bur 635

GRIS/cur/bur 50

amar/REC/OSC 44

GRIS/cur/OSC 92

Amar/REC/bur 98

Amar/cur/OSC 3

GRIS/REC/bur 4

TOTAL 1546

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Gameto F1

Nº % TIPO

+ + + 620 a c b 635 + c b 50 a ++ 44 + c + 92 a + b 98 a c + 3 + + b 4 TOTAL 1546

EJERCICIO MAPA DE LIGAMIENTO

Paso 2: ¿Cuál es la distancia entre los genes? a)  Distancia (a b) = RS-I + RD =

b) Distancia (b c) = RS-II + DR = c) Distancia (a c) = RS-I + RS-II + 2RD =

Paso 1= ¿ Cuál es el orden de los genes?

Solución: Para ver el orden de los genes se compara los parentales con los RD, el alelo distinto (recombinante) da la indicación de cual es el que va al medio.

EJERCICIO MAPA DE LIGAMIENTO

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Paso 3: Construya un mapa de ligamiento.

EJERCICIO MAPA DE LIGAMIENTO

1.- ¿Cuál es la probabilidad esperada de dobles recombinantes? 2.- ¿Cuál es la probabilidad observada de dobles recombinantes? 3.- ¿Por qué los RD observados son menor que lo esperado? 4.- Calcule el desequilibrio de ligamiento (D).

TAREA MAPA DE LIGAMIENTO

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MAPA DE LIGAMIENTO SALMO SALAR 2004

Referencia: Gilbey et al. Animal Genet 2004, 35:98-105

MAPA DE LIGAMIENTO SALMO SALAR 2011

Referencia: Lien et al. BMC Genomics 2011 12:615.

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MAPA DE LIGAMIENTO SALMO SALAR 2014

Houston et al. BMC Genomics 2014 15:90

Linkage analysis utilising the lack of male recombination in salmonids allowed the mapping of 40,214 SNPs distributed

across all 29 pairs of chromosomes

QTL = QUANTITATIVE TRAITS LOCI

– Región o segmento de un cromosoma cuya variación (genotipos) explica la variación (fenotipos) de un rasgo cuantitativo.

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DESDE MARCADOR GENETICO A QTL

GAMETOS FREC. F X 100 CE ½ (1-r) 25 ce ½ (1-r) 25 cE ½ r 25 Ce ½ r 25

EQUILIBRIO DE LIGAMIENTO r MAX = 1/2

SIN ASOCIACION = EQUILIBRIO DE LIGAMIENTO

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GAMETOS FREC. F X 100 CE ½ (1-r) 45 ce ½ (1-r) 45 cE ½ r 5 Ce ½ r 5

DESEQUILIBRIO DE LIGAMIENTO Ej. r = 0,1

CON ASOCIACION = DESEQUILIBRIO DE LIGAMIENTO

GAMETOS FREC VALOR G FREC x G

CE 45 ½ +a 45 ½ a ce 45 ½ -a - 45 ½ a cE 5 ½ +a 5 ½ a Ce 5 ½ -a - 5 ½ a

VALOR GENETICO QTL – MARCADOR Y VALOR GENETICO

Chijos 40 ½ a ÷ 50

chijos - 40 ½ a ÷ 50

Diferencia: Chijos– chijos = a * 4/5 = a*(1-2r)

Referencia: Theo Meuwissen (2010)

La diferencia depende de: - El efecto del QTL = a - La tasa de recombinación entre el marcador y el QTL = r. - Si r = ½, el marcador no esta ligado al QTL y por lo tanto no hay diferencia entre C y c

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METODOS PARA DETECTAR QTL

a)  Regresión QTL individual – fenotipos b)   Mapeo por intervalo 2 QTL a la vez. c) Mapeo por intervalo Compuesto, combina (b) Con análisis de regresión múltiple para dar cuenta de otros QTL adyacentes.

SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES (MAS)

Información de genealogía

Alelo C

Alelo c

Información del marcador

Modelo de regresión lineal y = µ+ b*x + e

y=registros; µ= promedio

b= coeficiente de regresión x= genotipo del SNP (0,1,2)

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Genotipo   FENOTIPO   VALOR GENOTIPO  RR   99   15,8  RS   83,2   0  SS   67,4   -15,8  

0

20

40

60

80

100

120

RR RS SS

SOB

RE

VIV

EN

CIA

QTL - IPN

QTL – IPN