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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