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GENETICA
La mappatura dei
cromosomi
eucariotici mediante
la ricombinazione
Mappatura: domande
► Se
2 geni sono localizzati sullo stesso cromosoma
(linked) si possono scoprire nuove combinazioni di
alleli nella progenie di un diibrido?
► Se si hanno nuove combinazioni alleliche per geni
associati la frequenza può essere messa in
relazione con la distanza tra i geni sul cromosoma?
I crossingover
producono
cromatidi
ricombinanti
la cui
frequenza
può essere
usata per
mappare i
geni sui
relativi
cromosomi
Due geni vicini sullo stesso
cromosoma (associati)
non assortiscono
indipendentemente
Come si trasmettono i
geni associati?
Trasmissione di geni associati
Meccanismo di eredità semplice di 2 coppie di alleli
localizzati sulla stessa coppia cromosomica
In un diibrido i geni associati
possono essere presenti in 2
combinazioni base
►Sullo stesso omologo i due
dominanti = cis AB/ab
►Oppure i dominanti sono su
omologhi diversi trans Ab/aB
Crossing over meiotico: lo scambio di porzioni di
cromosoma mediante il crossing-over produce
cromosomi gametici con combinazioni alleliche
diverse da quelle parentali
I chiasmi sono la
manifestazione visibile dei
crossing-over
Crossing over= rottura di due molecole
di DNA nella stessa posizione e nella
successiva saldatura in combinazioni
reciproche diverse da quelle parentali
Il crossing over avviene nella fase a quattro cromatidi
Centromeri
non replicati
Crossing over multipli possono coinvolgere più di due cromatidi
3 cromatidi
4
cromatidi
La
ricombinazione
meiotica è
definita come
qualsiasi
processo
meiotico che
genera un
prodotto
aploide con
nuove
combinazioni
degli alleli
originariamente
portati dai
genotipi aploidi
che si erano
uniti per
formare il
meiocita
diibrido
Individuazione della ricombinazione meiotica negli
organismi diploidi
I ricombinanti di una meiosi
si individuano incrociando
un eterozigote con un tester
recessivo
La
ricombinazione
di geni non
associati avviene
per assortimento
indipendente.
Una frequenza di
ricombinanti del
50% in un test
cross indica che i
due geni
coinvolti
assortiscono in
maniera
indipendente e
quindi si trovano
su cromosomi
separati
Secondo Morgan i geni associati non potevano assortire in maniera
indipendente ma vi erano ricombinanti formati per crossing over.
L’analisi delle tetradi nei funghi ha mostrato che il crossing over
tra due qualsiasi geni associati può verificarsi in alcuni meiociti ma
non in tutti
In generale, per i
geni che si trovano
molto vicini sul
cromosoma, la
frequenza dei
ricombinanti è
nettamente inferiore
al 50%. La
frequenza di
ricombinazione tra
geni associati può
variare tra 0 e 50%
e dipende dalla loro
vicinanza sul
cromosoma. Più
lontani sono i geni,
più la frequenza di
ricombinanti si
avvicina al 50%.
Frequenze maggiori
del 50% non si
osservano mai.
Le mappe di associazione
► Sturtevant
sviluppò un metodo di
mappatura dei geni ancora oggi usato
► Definì unità di mappa genetica u.m. la
distanza tra geni per i quali un prodotto
meiotico su 100 è ricombinante. Una
frequenza di ricombinazione (RF) pari a 0.01
(1%) corrisponde per definizione a 1 m.u.
L’unità di mappa è talvolta chiamata
centimorgan (cM)
esempio
► Se
5 m.u. separano i geni A e B e 3 m.u.
separano i geni A e C, allora B e C devono
essere a 8 m.u. di distanza oppure a 2 m.u.
di distanza. Secondo Surtevant questo si
verificava: la sua analisi suggeriva che i geni
sono disposti sul cromosoma in ordine
lineare
Incrocio a tre punti
►Incrocio
tra triibrido (triplo
eterozigote) e un tester triplo
recessivo
►È usato per determinare se i
tre geni sono associati e in
quale ordine e a quale distanza
sul cromosoma
Esempio su drosophila, alleli mutanti: v occhi
vermigli, cv assenza di venature sulle ali e ct
estremità delle ali tronche
► P v+/ v+ . cv/cv. ct/ct X v/v . cv + /cv +. ct + /ct +
Gameti v + cv.ct
Triibrido F1: v/v + . c.v/cv
v .cv. + ct +
+.ct/ct +
Da un triibrido vengono al massimo 8 genotipi
gametici distinti: i genotipi parentali di partenza
v + cv.ct
e
v .cv. + ct +
ricombinante
Nella progenie ci sono 93 ricombinanti su 1448 individui per cui
RF= 6.4 % quindi tutti i loci sono associati perché i valori di
RF sono nettamente inferiori al 50%. I loci v e cv hanno il più
alto valore di RF. Questo vuol dire che sono i più lontani sul
cromosoma e che il locus ct deve trovarsi nel mezzo
Qualsiasi combinazione diversa da queste due è da considerarsi
Si può tracciare la mappa
► V_________________ct________cv
Da v a ct 13.2 m.u.
Da ct a cv 6.4 m.u.
Quindi il test cross può essere riscritto così:
v + ct cv/ v ct +cv+ X
v ct cv/v ct cv
Quindi abbiamo scritto i geni nella sequenza
corretta. Abbiamo deciso di collocare
arbitrariamente v a sinistra e cv a destra. La
mappa potrebbe essere invertita
Il test cross a 3 punti permette di valutare
l’associazione fra 3 o più geni in un unico
incrocio
►Ultima
cosa:
►Sommando 13.2 e 6.4 viene 19.6
che è poco più della distanza
calcolata tra v e cv 18.5 m.u.
Perché? Le classi più rare sono dei
doppi ricombinanti e derivano da
due crossing over
Il doppip crossing over produce cromatidi doppi
ricombinanti aventi la combinazione allelica
parentale nei loci più esterni. Questo ha portato
a sottostimare la distanza reale tra v e cv,
avremmo dovuto contare le due classi più rare
non una volta sola ma due volte perché ciascuna
rappresenta una classe di doppi ricombinanti
Un solo
ordine può
dare doppi
ricombinanti
con genotipi
v ct cv + e
v+ ct + cv
Mappa di
associazione
del pomodoro
4 diversi
ordinamenti da
segregazione alla
seconda divisione
meiotica in aschi
lineari
Quando avviene
un crossingover
tra il centromero
e il locus A, gli
alleli A e a si
separano in
nuclei distinti alla
seconda divisione
meiotica
4 diversi ordinamenti da segregazione
alla seconda divisione in aschi lineari.
Durante la II divisione meiotica le
fibre del fuso si attaccano ai
centromeri in modo casuale
producendo i quattro ordinamenti
illustrati nella figura, che quindi hanno
la stessa frequenza
Albero genealogico corrispondente a un test cross diibrido.
D/d sono alleli di un gene che causa una malattia; M1 e M2
sono alleli molecolari, ad esempio due forme diverse di un
RFLP. P parentale R ricombinante
INTERFERENZA
► Lo
stabilirsi di un crossover in una data regione
influenza la probabilità che si formi un secondo
crossover in una regione adiacente? Sì, questa
interazione si chiama interferenza
► Coefficiente di coincidenza (c.o.c.)
► Interferenza I=1-c.o.c.
[
► 1- Frequenza osservata, ovvero doppi ricombinanti
osservati/frequenza attesa ovvero doppi ricombinanti attesi
]
esempio
► Loci v- ct – cv
► FR per v-ct= 0.132
► FR ct-cv= 0.064
► Frequenza attesa
dei doppi ricombinanti:
0.132 X 0.064 = 0.0084 (0.84%)
Su un campione di 1448 moscerini: totale atteso
doppi ricombinanti = 0.0084 X 1448=12
Ma in realtà se ne osservano 8
Quindi esiste interferenza perché lo stabilirsi di un
crossover riduce la probabilità che si formi un
secondo crossover in una regione adiacente