Jos A. Card, PhDUniversidad Adventista de las AntillasAgosto 2013

Linkage, Recombination, and Crossing OverChromosome Mapping

Mapa gentico- arreglo linear de un cromosoma con genes

Sturtevant - baso en el principio de que los genes q estan en un mismo cromosoma se deben heredar juntos

Estan fisicamente juntos PLT deben viajar juntos en meiosis

Genes that are on the same chromosome travel through meiosis together; however, alleles of chromosomally linked genes can be recombined by crossing over.

Linkage

Recombination

Crossing over

Chiasma (chiasmata)

-P color de flores y longitud del polenF1 rojas y largo dominanciaF2 24.3:1.1:1:7.1 X2>500

fenotipo parental: sobrerepresentadootros fenotipos: subrepresentado

PLT : no hay sorteo independienteX2 = 7.8 vs 533.6

A que se debe la ausencia de sorteo independiente?

ambos genes estan en el mismo cromosoma = ligados

si los genes estan ligados se espera que los F1 solo tengan 2 gametos y no 4

aparentemente cada cierto tiempo ocurre algo que produce combinaciones de donde salen dos gametos nuevos

Cruce de Prueba

este anlisis demuestra el genotipo de los gametos de los F1 doble heterocigotos

la progenie recombinante en F2 es solo 8% (muy bajo) del total, PLT los gene estan fuertemente ligados

La frecuencia de recombinacin por las plantas heterocigotas de F1 se calcula dividiendo 80/1000 = 0.08genes mientras mas cercanos en el cromosoma estn, menos probable q se separen PLT mas ligados estnGenes mas lejanos en el cromosoma, mas probable q se separen, menos intenso es el ligamiento

Para cualquiera 2 genes, la frecuencia de recombinacin NUNCA exceder el 50%este es el limite superior mximo y se obtiene cuando los genes estn totalmente separados o sea en cromosomas diferentes!!50% de hecho es el % de recombinacin que vemos cuando decimos que los gene se sortean independiente

Linkage between genes is detected as a deviation from expectations based on Mendels Principle of Independent Assortment.

The frequency of recombination measures the intensity of linkage.

In the absence of linkage, this frequency is 50 percent; for very tight linkage, it is close to zero.

Recombination is caused by a physical exchange between paired homologous chromosomes early in prophase of the first meiotic division after chromosomes have duplicated.

At any one point along a chromosome, the process of exchange (crossing over) involves only two of the four chromatids in a meiotic tetrad.

Late in prophase I, crossovers become visible as chiasmata.

Linked genes can be mapped on a chromosome by studying how often their alleles recombine.

Formation of chiasmata in late prophase.

Recombination between genes on opposites sides of the crossover point.

The distance between two points on the genetic map of a chromosome is: the average number of crossovers between them.

Clculos de COLa distancia entre dos puntos en un mapa gentico de un cromosoma : el nmero promedio de CO entre ellos100 ovogoniosen algunos no hay CO = 70en otros hay 1 = 20en otros hay 2 = 8en otros hay 3 = 2

al final calcular el nmero promedio de CO entre genes en los cromosomas analizados = 0.42

vg+/b+ x vg/b

F1 vg+/b+

vg+/b+ x vg/b (Test Cross) 4 clases, 2 abundantes y 2 recombinantes180/ 1000 = 0.18

recombinantes

The Recombination Frequency between vg and b is 18%This is equal to 18 map units, or 18 centiMorgans (cM) on the genetic map.

sc+/ec+/cv+ x sc/ec/cvF1 sc+/ec+/cv+

TestCross 8 clases fenotipicas, 2 parentales y 6 recombinantes

cada clase recombinante representa algun tipo de CO

1ro determinar el orden2do determinar que CO produce que recombinante

There are 3 possible gene orderssc - ec - cvec - sc - cvec - cv - sc

The two most common classes are the parentals.Among the recombinant classes, the 2 rare classes represent the double crossovers. The gene that is switched in the double crossover classes compared to the parental is the middle gene (in this case, ec).

0(1158+1455)/ 3248 + 1(163+130 + 192 + 148)/3248 +2 (1+1+1+1)/3248 =0.196 x 100 = 19.6

Assuming independence, the expected frequency of double crossovers is 0.091 0.105 = 0.0095.The observed frequency of double crossovers was 2/3248 = 0.0006.A crossover in one region inhibited a crossover nearby.

The coefficient of coincidence (c) is the ratio of observed double crossovers to expected double crossovers.c = 0.0006 / 0.0095 = 0.063Interference un CO inhibe la ocurrencia de otro. (I) = 1 - cI = 1 - 0.063 = 0.937

La distancia en dos genes puede ser mas que lo que la frecuencia de recombinantes sugiera, PQ?

PQ Esta se basa en el PROMEDIO de los CO

Cuando es que la frecuencia de recombinacion no refleja la distancia real en un mapa cromosomico?

Cuando estan demasiado lejos!

Ej genes sc y f separados por 66.8 cM (emprico basado en intermediarios)

Segun el extpo y los resultados hay un 50% de recombinacion o sea es como si estuvieran en cromosomas separados!!!

Pero 50 cM no es igual a 66.8 cM que se saca estudiando las regiones entre ellos

Resultados de DCO entre dos puntos

DCO entre 2 hebras = No Recom

DCO entre 3 hebras = 50%/50%

DCO entre 4 hebras =100% de RecombDCO y recombinantes

The genetic maps of chromosomes are based on the average number of crossovers that occur during meiosis.

Genetic map distances are estimated by calculating the frequency of recombination between genes in experimental crosses.

Recombination frequencies less than 20 percent estimate map distance directly; however, recombination frequencies greater than 20 percent underestimate map distance because multiple crossover events do not always produce recombinant chromosomes.

An average of one chiasma during meiosis is equivalent to 50 centiMorgans of genetic map distance.

Recombination can bring favorable mutations together.

Chromosome rearrangements, especially inversions, can suppress recombination.

Recombination is under genetic control.

***Mapa gentico- arreglo linear de un cromosoma con genes a lo largo..Sturtevant estudiante de morgan se baso en el principio de que los genes q estan en un mismo cromosoma deben heredarse juntos

- estan fisicamente unidos PLT deben viajar juntos en meiosis; esto se conoce como ligamiento

Vision moderna de la organizacin en un cromosoma proviene de los trabajos de Morgan y sus estudiantes.demostr que el gen para ojos blancos en Drosophila se encontraba en el cromosoma X, o sea ligado al sexosus estudiantes demostraron que otros genes mas estaban all y q se heredaban juntosFig 7.1 primer mapa de un cromosoma: X de Drosophila, lnea recta y cada gen situado en un punto o locacin o locus.El procedimiento para mapear cromosoas fue disenando por Studervant, discpulo de MorganComo lo hizo, no fue con microscopio para ubicar genes, fue con experimentos de cruces y anlisis matemticos de sus resultados

*Studervant baso su procedimiento para mapas en el principio de que los genes en el mismo cromosoma se deben heredar juntosComo estos genes estn fsicamente unidos, debieran viajar juntos durante meiosis: o en otras palabaras debieran estar ligadosYa se pensaba que esto exista y mas aun que no era absoluta*ligamiento genes fisicamente unidos viajan juntos en meiosis, un modelo lineal del cromosoma, pero no es absoluto

recombinacion genes en el mismo cromosoma se separaban segun pasaban meiosisno se podia explicar, el surgimiento denuevas combinaciones cuando los genes estan en el mismo cromosoma

crossing over hipotesis de intercambio de material entre homologos que se apareaban en meiosischiasma el punto donde se intercambiaba material

*Exptos de bateson y punnet evidencia temprana de ligamiento- Sweet peas que diferian en 2 rasgos color flor y tamano del polen**Recombinacion La frecuencia se calcula dividiendo el total de individuos recombinantes entre el total de individuos x 100 alto pobremente ligados , bajos altamente ligados

El maximo es 50% para cualquiera dos genes, por ej cuando estan en cromosomas distintos, o sea q se sortean independientesAA BB x aabb AaBb x aabb 50% AaBb y 50% aaBb, Aabb; 50% como los padres del cruce y 50% recombinantes y cada clase en un 25% *Representacion grafica mostrando la fase de ligamiento como se veran los alelos en individuos heterocigotos

RL / rl o Rl / rL acoplado o separados

A cada lado del slash;los alelos heredados de cada padre, entran al genotipo en un cromosoma proveniente de cada padre *Representacion grafica mostrando la fase de ligamiento como se veran los alelos en individuos heterocigotos

RL / rl o Rl / rL acoplado o separados

A cada lado del slash;los alelos heredados de cada padre, entran al genotipo en un cromosoma proveniente de cada padre *RecordemosSi A y B estn en cromosomas separados y cruzamos AABB X aabb = AaBb resultaSi cruzo Aa Bb X aa bb obtendr solo dos clases: Aa Bb y aabb que se parecen a los parentales y dos clases Aabb y aaBb que son recombinantes (esto es porq ambos genes se sortean independientes!!Si hacemos el F2 veremos que cada clase aparecer 25% de las veces PLT la frecuencia total de recombinantes ser 50%PLT una frecuencia de recombinantes menor de 50% indica: ligamiento!*El resultado de crossing over entre homologos es gametos recombinantes intercambio fisico entre homologosocurre en profase 1 de meiosis cuando los cromosomas duplicados se apareanaunque estamos en tetradas ( 4 cromatidas homologas) solo dos recombinan en un punto dadoLas otras dos cromatidas no recombinan en ese punto

PLT cada CO produce 2 cromatidas recombinantes de un total de 4*En un punto dado solo dos cromatidas se recombinan pero en otro punto dado pueden ser las otras dos cromatidas

Esto resulta en CO Multiples!!doble COtriplescuadruplesDiferencias cuando es CO entre cormatidas hnas, no resulta en recombinantes porq son lso mismos alelos ***Estudiando cuan frecuente los alelos se recombinan los genes ligados puedesn ubicarse en un mapa

Mapas genticos se basan en el promedio: La distancia entre dos puntos en un mapa gentico de un cromosoma es el promedio del numero de entrecruzamientos entre ellos.

*Cuando ocurre CO hay dos cosas que se pueden observar:

Chiasmata en profase tardia

Recombiancion entre los gene que estan a extremos opuestos del punto de CO- este segundo punto solo se observa en la siguiente generacion cuando son expresados

*Studervant estimaba la distancia entre genes contando el numero entrecruzamiento entre ellosMientras mas lejos mas crossing over deba ocurrir y viceversaEn una sola celula serian muy pocos en una poblacin es mucho mas probable.. PLT se calcula el average o el promedio

Para contruir un mapacontar el numero de CO que ocurren en meiosis, contando chiasmata o los cromosomas recombinanteschiasmata por citologia y cromosomas recombinantes por analisis genetico*Se estima la distancia entre dos puntos contando el numero de CO entre elllos

*Mapas de recombinacin con cruces de pruebas para dos puntos. Drosophila4 clases, dos parentales los mas y dos recombinantes los menosSabemos q estan ligados porque dan menos de 50% los recombinantes solo 180 de 1000!Para determinar la distancia hay q estimar el promedio de CO en los gametos del doble heterocigoto de F1Calcular la frecuencia de recombinantes:

numero de CO para cada clase fenotipica entre parentesisel otro numero es la frecuencia de esa clase

18 de cada 100 cromosomas tienen CO entre vg y bSeparados por 18 Unidad o centiMorgan cM 100cM = 1M18cm = .18M

*18 de cada 100 cromosomas tienen CO entre vg y bSeparados por 18 Unidad o centiMorgan cM 100cM = 1M18cm = .18M

*sc scute bristles ec- echinus eyes cv - crossvenless wingsPara determinar el orden:Hay 3 posibles ordenes: -sc ec cvcv ec sc es igual q la primeraec sc cvec cv sc

Mirar los 6 clases recombinantes4 deben salir de CO Simple2 deben salir de CO doblelos CO Dobles resultan en un cambio del gen que este en el medio los CO Dobles ocurren con menos frecuencia tambien PLTlso dos mar raros son los CO doblesel orden correcto es sc ec cv

*Para determinar el orden:Hay 3 posibles ordenes: -sc ec cvcv ec sc es igual q la primeraec sc cvec cv sc

Mirar los 6 clases recombinantes4 deben salir de CO Simple2 deben salir de CO doblelos CO Dobles resultan en un cambio del gen que este en el medio los CO Dobles ocurren con menos frecuencia tambien PLTlso dos mar raros son los CO doblesel orden correcto es sc ec cv

*LA DISTANCIA ENTRE CADA PAR DE GENES SE OBTIENE AL ESTIMAR EL PROMEDIO DE CROSSOVERSCO entre sc y ec 163+130+7+8 = 295 /3248 = 0.091 x 100CO entre ec y cv 192+ 148+ 1+ 1 = 342/3248 = 0.105 x 100 sc - 9.1 ec 10.5 cvSc cv 19.6

*Entre SC y EC = .091 0 9.1Entre EC y CV = 10.5 o 0.105 Entre SC y CV - .091+.105 = .196 19.6

*la distancia en la region 1 entre 9.1 o .091la distancia en la region 2 entre ec y cv = 10.5, frec .105

La P de que ocurran los dos a la vez o sea Dobles CO = .091 x.105 = .0095

La frecuencia de DCO = total de individuos con DCO / EL total de individuos2/3248 = 0.0006

Asumiendo indepenencia a la frec debio ser .091x.105 = .0095

observado fue 2/ 3248 = .0006

*Cual es la tendencia de que COINCIDAN o sea ocurran ala vez? 0.0006 / 0.0095 = 0.063

Pues cuanto evita el evento en un lado de que ocura en el otro lado?InterferenciaI = 1- c = 1 = 0.063 = 0.937 =Hay una interfernecia bien alta o sea el q ocrra en un lado hace bien poco probable q ocurra en el otro ladoPor eso usted ve q solo 2 de mas de 3,000 son DCO!!!!*La distancia en dos genes puede ser mas que lo que la frecuencia de recombinantes sugiera PQ

Estas se basa en el PROMEDIO de los CO

Cuando es que la frecuencia de recombinancion no refleja la distancia real en un mapa cromosomico?

Cuando estan muy lejos

Ej genes SC y f separados por 66.8 cM (empirico basado en intermediarios)

Segun el extpo los resultados ellos tienen 50% de recombinacion o sea es como si estuvieran en cromos somas separadso!!!

Pero 50 cM no es igual a 66.8 cM que se saca estudiando las regione entre ellosAlgunos CO se producen entre genes distantes y no ser registran en el fenotipo

*Otros tipos de Doble Crossgin OverEntre dos hebras no Recomb

Entre 3 hebras 50 y 50

Entre 4 hebras 100% recomp

*Relacion entre la frec de recomb y la distancia en un mapaPara valores de menores de 20 cM la relacion es lineal Para valores mas de 20 cM vemos como aumentar la distancia no resulta en un aumento en % de recombinacionO Sea para mas de 20CM el % de recomb subestima la distancia en el mapa***