14 mappe genetiche eucarioti

Capitolo 14

Mappe genetichenegli eucarioti

Peter J Russell, Genetica © 2010 Pearson Italia S.p.A

http://web.unife.it/progetti/genetica/Guido/index.php?lng=it&p=4

Domande 14

• Che conseguenze sulla trasmissione degli alleli ha il fatto che i geni (loci) sono tanti, stanno sui cromosomi, e i cromosomi sono pochi?

• Che conseguenze genetiche hanno gli scambi fra cromosomi omologhi alla meiosi?

• Con che frequenza avvengono questi scambi?• Queste frequenze ci dicono qualcosa sulla posizione

reciproca dei loci sul cromosoma?

Incrocio a tre punti

Figura 14.1


Trasmissione congiunta di alleli sul cromosoma X (Morgan 1911)

E’ come un reincrocio

E quindi:

Se prevalgono nella F2 i fenotipi parentali, la trasmissione dei due geni non è indipendente: geni associati sul cromosoma

Se compaiono nella F2 fenotipi non parentali, l’associazione dei geni sul cromosoma non è completa, e gli alleli possono essere riassortiti da fenomeni di ricombinazione

Come indicare alleli associati

A B

a+ ba b+

a ba+ b+

Disposizione degli alleli: trans cis (repulsion) (coupling)

La posizione occupata da un allele di un certo gene sul cromosoma si chiama locus, e si indica in genere con la lettera maiuscola

Cromosomi (e fenotipi) parentali e ricombinanti

A

b

a

B

a

b

a

b

X

Combinazioni di alleli nella progenie:Ab, aB = parentali AB, ab = ricombinanti

Esperimento di Barbara McClintock (1931) in Zea mais

C: seme colorato, c: non coloratoWx: amido normale, wx: amido waxy

Anche: carnation, Bar inDrosophila

Figura 14.2


Esperimento di Stern:Relazione fra scambio di materiale cromosomico e ricombinazione genetica in Drosophila

Figura 14.3


Il mezzo ideale per studiare associazione e ricombinazione è il reincrocio

Reincrocio

Aa Bb X aa bb

Frequenze fenotipiche: AB Ab aB ab TOTOsservate 78 122 118 82 400Attese 100 100 100 100 400

Difetto Eccesso Difetto

Reincrocio

Aa Bb X aa bb

Frequenze fenotipiche: AB Ab aB ab TOTOsservate 78 122 118 82 400Attese 100 100 100 100 400

I fenotipi Ab e aB sono presenti in frequenze superiori all’attesaPerciò Ab e aB sono i fenotipi parentali:

La distanza fra locus A e locus B è d = NR / NT = =(78+82)/400 = 0,4 e cioè 40 cM

A b

a B

A B

a b

Se tutti i cromosomi subiscono crossing-over alla meiosi, la frequenza di ricombinazione è del 50%

La frequenza di ricombinazione è metà della frequenza di crossing over

Cioè la stessa frequenza che si osserva se i geni sono indipendenti

Mappe genetiche

Se il crossing over si verifica in punti casuali del cromosoma, la ricombinazione sarà più frequente fra loci distanti e meno fra loci vicini A B C

bassa probabilità alta probabilità di crossing over di crossing over

La percentuale di ricombinanti può essere utilizzata per quantificare la distanza fra loci associati:1 Morgan (1 M) = 100% di ricombinazione1 centiMorgan (1 cM) = 1% di ricombinazione

Costruzione di mappe genetiche 1

b ci

b ci

B Ci

b ci x

b ci

B Ci b ci B ci b Ci

nero, grigio, nero, grigio,cinabro rosso rosso cinabro

430 419 40 44

TOT=933

Costruzione di mappe genetiche 2

nero, grigio, nero, grigio,cinabro rosso rosso cinabro

430 419 40 44 TOT=933

d = NR / (NP + NR) dB-Ci = 84 / 933 = 0.09 9 cM (centiMorgan) o 9 um (unità di mappa)

Figura box 14.1


Si può studiare, con lo stesso metodo, anche l’associazione fra fenotipi e marcatori del DNA

Figura box 14.2


Incrocio a tre punti

Tre caratteri in Drosophila

Crossveinless (cv)

Vermillion (v)

Cut (ct)

Incrocio a tre puntiv v cv cv ct ct X v+ v+ cv+ cv+ ct+ ct+

L’incrocio può essere riscritto come v+ct cv / v ct+cv+ × v ct cv / v ct cv.

For the v and ct loci, the recombinants are v · ct and v+ · ct+. There are 89 + 94 + 3 + 5 = 191 of these recombinants among 1448 flies, so RF =

13.2 percent.

Starting with the v and cv loci, we see that the recombinants are of genotype v · cv and v+ · cv+ and that there are 45 + 40 + 89 + 94 = 268 of these recombinants. Of a total of 1448 flies, this number gives an RF of

18.5 percent.

Figura 14.5


Figura 14.6


Ci vogliono due crossing-over per spostare l’allele del locus intermedio dal cromosoma originario

Figura 14.7


Figura 14.8


Figura 14.9


Le distanze stimate fra loci vicini sono più accurate di quelle stimate fra loci lontani perché è minore la

probabilità di doppio crossing-over

Figura 14.10


Correzione di Haldane per l’effetto di crossing-over multipli

Interferenza

Se i crossing over, CO, fossero indipendenti:P(doppio CO) = P(CO v-ct) x P(CO ct-cv) = = 0.132 x 0.064 = 0.0084

cc = coeff. di coincidenza = DCO/DCA = 0.67I = interferenza = 1 – cc = 0.33

Doppi crossing over attesi, DCA = 1448 x 0.0084 = 12Doppi crossing over osservati, DCO = 8

Il fenomeno citologico alla base della ricombinazione è il crossing-over

Meccanismo della ricombinazione(Modello di Holliday, rottura ad elica singola)

Meccanismo della ricombinazione(Modello di Holliday,rottura ad elica singola)

Eteroduplex: appaiamento temporaneo di eliche non complementari

Meccanismo della ricombinazione(Modello di Holliday,rottura ad elica singola)

L’intervento dell’endonucleasi può portare o non portare al crossing-over

Holliday-junction al microscopio elettronico

Meccanismo della ricombinazione

(Modello di Holliday, risoluzioni alternative

dell’eteroduplex)

Meccanismo della ricombinazione

(Modello di Holliday, conseguenze delle

risoluzioni alternative)

Macchie gemelle in Drosophila (Stern)

In femmine y+ sn / y sn+

Macchie gemelle

Frequenza troppo alta per essere dovute a doppia mutazione

Macchie gemelle

Crossing-over mitotico

Una risorsa online: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/mapview/map_search.cgi?taxid=9606

Mappa del Cromosoma 21

Una risorsa online:http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/posters/chromosome/chooser.shtml

Mappa del Cromosoma 20

Mappa del Cromosoma Y

Sintesi 14• La concatenazione dei geni, cioè la presenza di più geni sullo

stesso cromosoma, fa sì che la loro trasmissione non sia indipendente

• L’associazione degli alleli sullo stesso cromosoma è modificata dal fenomeno (genetico) della ricombinazione, a cui corrisponde il fenomeno citologico del crossing-over

• La probabilità di ricombinazione è proporzionale alla distanza fra loci sul cromosoma; si può stimare la seconda sulla base della prima: mappe genetiche

• Un metodo classico per mappare i geni negli Eucarioti è l’incrocio a tre punti

• Il modello di Holliday descrive il meccanismo molecolare della ricombinazione

• Molto raramente, il crossing-over può avvenire anche durante la mitosi

• Col sequenziamento dei genomi si è arrivati a produrre mappe genetiche molto dettagliate

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