23
Genetica di popolazioni 4

Genetica di popolazioni 4

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Genetica di popolazioni 4

Citation preview

Page 1: Genetica di popolazioni 4

Genetica di popolazioni 4

Page 2: Genetica di popolazioni 4

Programma del corso

1. Diversità genetica

2. Equilibrio di Hardy-Weinberg

3. Unione assortativa

4. Linkage disequilibrium

5. Mutazione

6. Deriva genetica

7. Flusso genico e varianze genetiche

8. Selezione

9. Mantenimento dei polimorfismi e teoria neutrale

10. Introduzione al coalescente

11. Evidenze genetiche sull’evoluzione umana

Page 3: Genetica di popolazioni 4

Classificazione delle mutazioni puntiformiIn base ai loro effetti sulla struttura del DNA

Transizione: purina sostituita da purina: A → G o G → A pirimidina da pirimidina: C → T o T → C

Sostituzione Trasversione: purina sostituita da pirimidina pirimidina sostituita da purina

Inserzione

Delezione

Page 4: Genetica di popolazioni 4

Classificazione delle sostituzioni

nucleotidiche

Page 5: Genetica di popolazioni 4

Classificazione delle mutazioni puntiformi in base ai loro effetti sulla funzione genica

Silenti: la mutazione cambia il codone per un aa in un altro codone per lo stesso aa

Missenso: la mutazione cambia il codone per un aa in un codone per un altro aa

Nonsenso: la mutazione cambia il codone per un aa in un codone di stop

Page 6: Genetica di popolazioni 4

Effetti delle mutazioni nucleotidiche

Page 7: Genetica di popolazioni 4

Frameshift: Inserzioni o delezioni di 1, 2, 4, 5… nucleotidi provocano la lettura errata di tutto il tratto di DNA a valle.

Page 8: Genetica di popolazioni 4

Inserzioni o delezioni di 3, 6… nucleotidi hanno conseguenze più limitate sulla proteina

Page 9: Genetica di popolazioni 4

Liao et al. (2007) A Heterozygous Frameshift Mutation in the V1 Domain of Keratin 5 in a Family with Dowling–Degos DiseaseJournal of Investigative Dermatology (2007) 127, 298–300

Papillomi Invaginazioni che si riempiono di cheratina

Effetti di una mutazione frameshift nel gene KRT5 per la cheratina

Page 10: Genetica di popolazioni 4

Effetti delle mutazioni nucleotidiche

Page 11: Genetica di popolazioni 4

Classificazione delle mutazioni

cromosomiche

Page 12: Genetica di popolazioni 4

Se la mutazione è unidirezionale può alterare le frequenze alleliche, ma non di molto

Allele A1

mutazione μ (1-μ) non mutazione

Allele A2 Allele A1

qt = qt-1 + μ(1-qt-1)

Page 13: Genetica di popolazioni 4

Se la mutazione è bidirezionale può alterare le frequenze alleliche, ma non di molto

1-μ μ 1-ν ν

t-1

t

pt = (1-μ) pt-1 + ν(1-pt-1) pt ≈ p0 –tμ

pt-1 1- pt-1

Frequenza di equilibrio: p = ν / (μ + ν)

Page 14: Genetica di popolazioni 4

Cambiamenti nella frequenza allelica per effetto di un processo di mutazione bidirezionale; μ = 0.00003, ν = 0.00001

generazioni 10000 20000 30000 40000

Frequenza di equilibrio: p = ν / (μ + ν) = 0.25

Frequenza di equilibrio: p = ν / (μ + ν)

Page 15: Genetica di popolazioni 4

Spiegare se questa affermazione è vera, e perché: Le frequenze alleliche nelle popolazioni raggiungono l’equilibrio perché i tassi di mutazione nei due sensi si bilanciano.

Frequenza di equilibrio: p = ν / (μ + ν)

generazioni 10000 20000 30000 40000

Vediamo se ci siamo capiti

Page 16: Genetica di popolazioni 4

Tre modelli di mutazione

Alleli infiniti: ogni evento mutazionale genera un allele diverso

Siti infiniti: ogni evento mutazionale colpisce un sito diverso

Stepwise: ogni evento mutazionale allunga o accorcia di un repeat un locus STR o VNTR

Page 17: Genetica di popolazioni 4

Alleli infiniti : ogni evento mutazionale genera un allele diverso

(Kimura e Crow 1964) si chiedono a che proporzione dei loci un individuo sia, in media, omozigote

In una popolazione di dimensioni N, per loci a cui non c’è selezione, calcolano:

Omozigosi: Fatt = 1 / (1+ 4Nμ) Eterozigosi: Hatt = 4Nμ / (1+ 4Nμ)

Kimura, M. and Crow, J (1964). The number of alleles that can be maintained in a finite population. Genetics 49: 725–738.

Il numero n di alleli che può essere mantenuto nella popolazione è l’inverso dell’omozigosi: n = 1+ 4Nμ

Page 18: Genetica di popolazioni 4

Nel modello ad alleli infiniti il livello di eterozigosi è associato in modo non banale al

tasso di mutazione

Hatt = (4Neµ) / (4Neµ + 1)

Popolazione grande: (4Neµ) ≈ (4Neµ + 1)Popolazione piccola: (4Neµ) < (4Neµ + 1)

Es.: con µ= 10-7 , Ne = 106   Neµ = 0.1 e Hatt = (0.4)/(0.4 + 1) = 0.29

Nell’uomo Hoss   = 0.20 

Page 19: Genetica di popolazioni 4

Siti infiniti: ogni evento mutazionale colpisce un sito diverso

Page 20: Genetica di popolazioni 4

Stepwise: ogni evento mutazionale allunga o accorcia di un repeat un locus STR o VNTR

Page 21: Genetica di popolazioni 4

Il livello di eterozigosi è associato in

modo non banale al tasso di mutazione

Ma l’eterozigosi riflette l’equilibrio fra la comparsa di nuovi alleli dovuta alla mutazione e la loro perdita dovuta alla deriva

Page 22: Genetica di popolazioni 4

Associare a ciascuna definizione il termine corrispondente.

1.Sostituzione nucleotidica che genera un codone di stop2.Perdita o acquisto di un tratto di DNA3.Sostituzione nucleotidica che provoca il cambio di un codone in un altro codone per lo stesso amminoacido4.Sostituzione di una pirimidina con una purina, o viceversa5.Sostituzione nucleotidica che provoca il cambio di un codone in un codone per un altro amminoacido6.Perdita o acquisto di pochi nucleotidi, che alterano la lettura della sequenza in tutto il tratto a valle7.Sostituzione, perdita o acquisto di un singolo nucleotide

a. Indel b. Trasversione c. Puntiforme d. Silente e. Nonsenso f. Missenso g. Frameshift

Vediamo se ci siamo capiti

Page 23: Genetica di popolazioni 4

Sintesi

• La mutazione avviene a bassa frequenza e quindi ha solo un debole impatto diretto sulla diversità genetica (e un forte impatto sulla divergenza fra sequenze)

• Per descrivere gli effetti della mutazione esistono vari modelli: ad alleli infiniti, a siti infiniti, stepwise