3- Ricombinazione di geni associati e mappe genetichedbce.uniroma1.it/sites/default/files/3-...

Ricombinazione di geni associatiRicombinazione di geni associatisullo stesso cromosomasullo stesso cromosomae mappe genetichee mappe genetiche

Segregazione indipendente di Segregazione indipendente di due caratteri: geni non due caratteri: geni non

associatiassociati

Classi fenotipiche parentali e Classi fenotipiche parentali e ricombinanti nella F1 si ricombinanti nella F1 si manifestano con la stessa manifestano con la stessa frequenzafrequenza

M= foglie normalim= foglie screziateD= altezza normaled= pianta nana

doppio eterozigote

omozigote recessivo

Geni associatiGeni associati

� Thomas Morgan (1910) usò il moscerino della frutta, Drosophilamelanogaster, per dimostrare che i geni sono disposti sui cromosomi in maniera lineare

� L’ assortimento indipendente non è applicabile quando due loci genici sono situati sulla stessa coppia di cromosomi omologhi, specialmente se non sono distanti.

� Questi loci genici sono associati e la loro tendenza ad essere ereditati insieme si definisce linkagelinkage

Due geni che mappano sullo stesso cromosoma si dicono SINTENICISINTENICI

Due geni sintenicisegregherebbero sempre assieme se non esistesse il crossing-over nella prima divisione meiotica

SU COSA SI BASA IL LINKAGE?SU COSA SI BASA IL LINKAGE?

Per ogni singolo Per ogni singolo crossingcrossing--overover si formeranno metsi formeranno metàà gameti ricombinanti gameti ricombinanti e mete metàà non ricombinantinon ricombinanti

Il Il crossingcrossing--overover èè il meccanismo alla base della il meccanismo alla base della produzione di gameti ricombinanti!produzione di gameti ricombinanti!

Geni associatiGeni associati

Due geni possono essere associati in fase Due geni possono essere associati in fase CISCIS o in fase o in fase TRANSTRANS

Associazione in Associazione in CIS CIS (o (o couplingcoupling== accoppiamento) :accoppiamento) :un cromosoma porta entrambi gli alleli dominanti e lun cromosoma porta entrambi gli alleli dominanti e l’’omologo entrambi gli alleli omologo entrambi gli alleli recessivirecessivi

Associazione in Associazione in TRANS TRANS (o (o repulsionrepulsion== repulsione) :repulsione) :Ciascun cromosoma della coppia di omologhi porta un allele dominCiascun cromosoma della coppia di omologhi porta un allele dominante e uno ante e uno recessivorecessivo

Geni che presentano Geni che presentano associazione completaassociazione completa

(assenza di (assenza di crossingcrossing--overover))

Le uniche classi fenotipiche Le uniche classi fenotipiche osservabili nella F1 sono le osservabili nella F1 sono le parentaliparentali

Geni che presentano Geni che presentano associazione incompletaassociazione incompleta

((crossingcrossing--overover))

Le classi fenotipiche parentali Le classi fenotipiche parentali sono pisono piùù abbondanti delle abbondanti delle ricombinantiricombinanti

Meiosi II

A aA a

A aA a A aA a

A AA A A aA a

AA AA aa aa

B bB b

B BB B b bb b

B BB B b bb b

BB BB bb bb

A AA A a aa a

B BB B b bb b a aa a

b bb b

A aA a

B BB B

AA aa AA aa

BB BB bb bb

2 LOCI:2 LOCI:2222= 4 combinazioni = 4 combinazioni AB AB AbAb aBaB abab

no no crossingcrossing--overover crossingcrossing--overover

Meiosi I

� Nella progenie il numero di ricombinanti rispetto ai genotipi parentali dipende dal numero di crossing-over

� In genere più due loci sono distanti, più frequentemente può avvenire un crossing-over

NB: La frazione di ricombinazione sara’ uguale a 0,5 solo per loci non sintenici; per loci sintenici molto distanti fra loro, la frequenza di ricombinazione si avvicina a 0,5

NB: La frazione di ricombinazione sara’ uguale a 0,5 solo per loci non sintenici; per loci sintenici molto distanti fra loro, la frequenza di ricombinazione si avvicina a 0,5

Doppio Doppio CrossingCrossing OverOver

� In realtà, la frequenza di crossing-over èleggermente maggiore di quella dei gameti ricombinanti

� Infatti il verificarsi contemporaneo di due crossing-over sugli stessi due cromatidi omologhi, ricostituisce la combinazione genica originale

� Su due loci molto vicini il doppio crossing-over è molto improbabile

Frequenza di Frequenza di ricombinazione=ricombinazione=nn°° ricombinanti/ricombinanti/nn°°totaletotale X 100X 100

Frequenza di Frequenza di ricombinazione=ricombinazione= 50%50%

i geni assortiscono indipendentementei geni assortiscono indipendentemente

Frequenza di ricombinazione< 50%Frequenza di ricombinazione< 50%

i geni sono associatii geni sono associati(sono sullo stesso cromosoma)(sono sullo stesso cromosoma)

Come dCome dimostrare limostrare l’’associazione?associazione?

Con il Con il reincrocioreincrocio

Calcoliamo la frequenzaCalcoliamo la frequenzadi ricombinazionedi ricombinazione

reincrocioreincrocio

La frequenza con cui si verifica il crossing-over tra due geni (frequenza di ricombinazione) è funzione della funzione della loro distanzaloro distanza: : maggiore maggiore èè la distanza tra i geni, la distanza tra i geni, maggiore maggiore èè la probabilitla probabilitàà che esso si verifichi e che esso si verifichi e interrompa la loro associazione.interrompa la loro associazione.

Dal calcolo della frequenza genica dei ricombinanti e degli individui parentali si ricava la disposizione e la distanza tra i geni � mappe genichemappe geniche.

Come e perchCome e perchéé costruire costruire mappe genetichemappe genetiche

Mappe genicheMappe geniche

Sono diagrammi che mostrano la posizione relativa dei geni e di altri marcatori sui cromosomi

Le distanze tra geni associati sono additive.

Considerando i geni a due a due, è possibile costruire mappe di associazione con le posizioni relative dei geni.

Relazione lineare tra frequenza di ricombinazione e distanza di mappa? Si entro certe distanze � quando i geni sono lontani aumenta la probabilità di eventi multipli di crossing-over (<7% distanza accurata; >7% si perde linearità).

Maggiore Maggiore èè il numero di il numero di crossingcrossing--overover e minore e minore èè la probabilitla probabilitàà che che avvengano!avvengano!

Come si misura la distanza tra geni associati?Come si misura la distanza tra geni associati?

Si misura in unità di mappa

1 unità di mappa = 1% di ricombinazione fra due loci genici

In onore di T.H. Morgan:

1 unità di mappa = 1 centiMorgan (cM)

In media nell’uomo corrisponde

ad 1 milione circa di bp (1 Mb)

LL’’unitunitàà di di mappa non di di mappa non èè una distanza fisica ma genetica!una distanza fisica ma genetica!

250 Mb chr. 1 ���� 50 Mb chr.Y

2.968 geni 231 geni

1 gene umano è lungo in media 27kb

Geni piccoli, es. istoni , sono circa 0,1-0,4kbGeni grandi, es. distrofina, sono anche di 2,3Mb

Quindi nellQuindi nell’’esperimento esperimento precedente:precedente:

Frequenza di ricombinazione = 0.18 (18%)Frequenza di ricombinazione = 0.18 (18%)

Distanza tra i Distanza tra i loci=loci= 18cM18cM

Stabilire lStabilire l’’ordine dei geniordine dei geni

Il saggio a tre puntisaggio a tre punti permette di determinare l’ordine di tre geni sul cromosoma e le distanze di mappa.

Come si stabilisce l’ordine dei geni?

1. determinare la disposizione degli alleli nei genitori esaminando le classi parentali (quelle che mostrano frequenza più alta);

2. identificare le classi di progenie derivanti da doppi crossing over(quelle che mostrano frequenza più bassa);

3. stabilire l’ordine dei geni sul cromosoma in base alla disposizione degli alleli nelle classi dei doppi crossing over.

Stabilire lStabilire l’’ordine dei geniordine dei geni

Come si stabilisce l’ordine dei geni?

1. determinare la disposizione degli alleli nei genitori esaminando le classi parentali (quelle che mostrano frequenza più alta);

2. identificare le classi di progenie derivanti da doppi crossing-over(quelle che mostrano frequenza più bassa);

3. stabilire l’ordine dei geni sul cromosoma in base alla disposizione degli alleli nelle classi dei doppi crossing over.

La coppia di alleli centrali viene scambiata rispetto alle 2 coppie di alleli esterni

L’esame dei doppi crossing-over (classi fenotipiche meno frequenti) permette di dedurre

quale gene si trova in mezzo

Chi cambia posizione

rispetto ai cromosomi

parentali?

j

Possibile ordine genico Ricombinanti

Stabilire lStabilire l’’ordine dei geniordine dei geni

Come si stabilisce l’ordine dei geni?

1. determinare la disposizione degli alleli nei genitori esaminando le classi parentali (quelle che mostrano frequenza più alta);

2. identificare le classi di progenie derivanti da doppi crossing-over(quelle che mostrano frequenza più bassa);

3. stabilire l’ordine dei geni sul cromosoma in base alla disposizione degli alleli nelle classi dei doppi crossing over.

Calcolo delle

distanze di mappa

PerchPerchéé costruire mappe geniche?costruire mappe geniche?

� Isolamento genico

� Per localizzare loci genici per importanti malattie

� Studi di base (es. comparazione tra specie)