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VARIABILIDAD GENÉTICA Y
RECOMBINACIÓN
• Variabilidad genética
• Segregación independiente
• Ligamiento y recombinación
• Mecanismo de la recombinación y aplicaciones
Mantenimiento de la información hereditaria
La replicación del material genético es
esencial a la vida
Errores en la replicación son el origen
de las enfermedades hereditarias.
Errores en la replicación son causa
primaria de cánceres.
Existen patologías por incapacidad de
reparar errores cometidos en la
replicación
Ocurre durante la fase S del ciclo celular
mitosis
mitosis
meiosis
Importancia de la variabilidad génica
-La estabilidad génica es crucial para la supervivencia a corto plazo.
-A largo plazo, la supervivencia de los organismos depende de la
variación génica, mediante la cual células y organismos pueden
adaptarse a las variaciones del ambiente.
-La propiedad del ADN de experimentar reordenamientos determina
que se formen nuevas combinaciones génicas, sustrato molecular de
la variabilidad génica.
Generación de la variabilidad hereditaria
La variabilidad hereditaria se genera durante
la meiosis
Implica la segrecación independiente de los
cromosomas de origen paterno y materno
La recombinación aumenta la variabilidad y
genera diversidad.
mitosis
mitosis
meiosis
DNA
RECOMBINATION
Apareamiento de cromosomas homólogos
Segregación de cromosomas homólogos
El apareamiento de los cromosoma homólogos en la primera división meiótica asegura la segregación al
azar de los cromosomas homólogos
Segregación al azar
2a ley de Mendel:
SEGREGACION INDEPENDIENTE
Durante la formación de los gametos, la segregación de los alelos de un gen se
produce de forma independiente de la segregación de los alelos de otro gen.
Aumento de la variabilidad genética dado por la
combinación aleatoria de los cromosomas
paternos y maternos.
Consecuencias genéticas de la segregación
independiente
223 gametos diferentes
El apareamiento cromosómico en
la meiosis I permite además la
recombinación homóloga
Recombinación
Implica la ruptura física y posterior unión de hebras de ADN de distinto origen, de
forma tal que se generan nuevas hebras de ADN mezcladas.
Requiere regiones con alta homología de secuencias
Reordena los genes a un lado y otro del punto en el que ocurre.
1) La recombinación aumenta el número de combinaciones entre
alelos paternos y maternos.
2) Permite ir eliminando alelos deletéreos tras diversas generaciones.
3) Ofrece mecanismos de reparación del ADN.
Consecuencias genéticas de la recombinación
El descubrimiento de la recombinación:
Ligamiento y recombinación
Primeros indicios:
Morgan (1910)
Las formas recombinantes
son menos frecuentes de
lo esperable según 2ª ley
de Mendel
Independencia y ligamiento
B
|
|
b
A
|
|
a
A
|
|
a
B
|
|
b
A
|
|
a
B
|
|
b
A
|
1/4|
B
A
|
1/4|
b
a
|
b
|
1/2
b
|
a
|
a
|
1/4|
B
a
|1/4
|
b
B
|
B
|
a
|
A
|
<1/4
<1/4
A
|
B
|
>1/4
a
|
b
|
>1/4
A
|
B
|
A
|
B
|
1/2
independencia ligamiento completoligamiento
incompleto
Ligamiento y RecombinaciónConclusiones:
Los genes en estudio
deben estar “ligados”
sobre un mismo
cromosoma.
Dependiendo de la
distancia entre ellos,
puede aparecer una
una proporción de
formas recombinantes.
En éstas debe haber
existido un intercambio
físico de información
hereditaria.
Relación directa entre
la frecuencia de
recombinación y
distancia de mapa.
Sienta las bases del
mapeo genético.
Frecuencia de recombinación
FR = N° recombinantes X 100
total de la progenie
FR= 50 no hay ligamiento
FR<50 ligamiento
La frecuencia de recombinación es proporcional a la distancia entre los genes
A
|
|
a
B
|
|
b
Ubicación y distancia entre genes
3 genes en 1 cromosoma (ABC/abc)
PROGENIE
ABC = 580 parentales
abc = 592
ABc = 89 recombinantes
abC = 94
Abc = 45
aBC = 40
AbC = 3 doble recombinación
aBc = 5
Total =1448
MAPAS GENETICOS
ABC
abc
FR=0,01 (1%Recombinación) = 1 cM (centimorgan) = 50 Mb (megabases)
A-B = 45+40+3+5/1448 = 6,4 cM
B-C= 89+94+3+5/1448= 13,2 cM
A-C=89+94+45+40+3(+3)+5(+5)/1448= 19,6 cM
A B C
| | |
6.4 13.2
19.6
Recombinación
Concepto: Implica la ruptura física y posterior unión de hebras de
ADN de forma tal que intercambian el contenido de ADN
resultando en dos “nuevas” hebras.
Clasificación:
1) HOMÓLOGA: requiere grandes regiones de homología. (ej.
recombinación meiótica)
2) SITIO ESPECÍFICA: se da entre regiones específicas de
moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas de homología.(ej. reorganizaciones del ADN –genes de Igs, inserción viral)
3) TRANSPOSICIÓN: implica el movimiento de secuencias a través
del genoma y no requiere secuencias homólogas. (transposones,
retrotransposones, etc)
Recombinación homóloga
Modelo de Robin Holliday (1964):
Recombinación homóloga
Intermediario Holliday
Forma Chi
Recombinación homóloga
Resolución del
intermediario Holliday:
Se forman moléculas recombinantes, con un sector
heterodúplex.
No se forman moléculas
recombinantes. Persiste un
sector heterodúplex.
Enzimología de la recombinación homólogaFenómeno estudiado fundamentalmente en
bacterias, pero con homólogos en
eucariotas:
- Rec BCD: Con su actividad helicasa desenrolla el ADN, y cuando encuentra la secuencia “chi” (GCTGGTGG) corta una hebra, dejando un
sustrato de reconocimiento para Rec A.
- Rec A: Se une al ADN simple
hebra. Promueve la invasión de una hebra a la otra molécula de
ADN, reconociendo secuencias
de alta homología.
Enzimología de la recombinación homóloga
Enzimología de la recombinación homóloga
- Ruv AB: Complejo enzimático (helicasa) que promueve
la migración de ramas.
Enzimología de la
recombinación homóloga
- Ruv C: (resolvasa) Complejo
enzimático con función
endonucleasa que promueve la
rotura y unión de las moléculas de
ADN del intermediario Holliday.
Determina, según las hebras que
corte, si se van a producir moléculas
recombinantes o no.
Recombinación
Clasificación:
1) HOMÓLOGA: requiere grandes regiones de
homología. (ej. recombinación meiótica)
2) SITIO ESPECÍFICA: se da entre regiones específicas
de moléculas de ADN. Requiere regiones pequeñas
de homología.(ej. reorganizaciones del ADN –genes de Igs,
inserción viral)
3) TRANSPOSICIÓN: implica el movimiento de
secuencias a través del genoma y no requiere
secuencias homólogas. (tranposones, retrotransposones, etc)
-Genes de Inmunoglobulina y receptores T
Recombinación sitio específica
Recombinasas: RAG 1 & 2
Transposición
Clasificación:
- Vía intermediario de ADN.
- Vía intermediario de ARN
Concepto:
- La transposición implica el movimiento de secuencias
a través del genoma.
- Descubiertos a través de evidencias genéticas por
McClintock (50´).
Aplicaciones
ADN recombinante
(NO IMPLICA MECANISMO MOLECULAR
DE RECOMBINACION)
Inactivación génica por recombinación
(animales transgénicos)
