Desviaciones de la herencia Mendeliana
DESVIACIONES DE LA HERENCIA MENDELIANA
Dominancia Incompleta
Codominancia
Alelos Múltiples
Alelos letales
Pleiotropismo
Interacciones génicas
Herencia citoplasmática
Herencia ligada a sexo
Genes Ligados
Las proporciones en cruzas Mendelianas se encuentran alteradas
Interacciones génicas
Gen A Fenotipo
¿Es el fenotipo observado producto de un gen ó mas?
Gen B Gen C
186 Chapter 6 • From Gene to Phenotype
CHAPTER OVERVIEW
Much of the early success of genetics can be attrib-uted to the correlation of phenotypes and alleles,
as when Mendel equated Y with yellow peas and y withgreen. However, from this logic there arises a naturaltendency to view alleles as somehow determining pheno-types. Although this is a useful mental shorthand, wemust now examine the relationship between genes andphenotypes more carefully. The fact is that there is noway a gene can do anything alone. (Imagine a gene—asingle segment of DNA—alone in a test tube.) For agene to have any influence on a phenotype it must act inconcert with many other genes and with the externaland internal environment. So an allele like Y cannot pro-duce yellow color without the participation of manyother genes and environmental inputs. In this chapterwe examine the ways in which these interactions takeplace.
Even though such interactions represent a higherlevel of complexity, there are standard approaches thatcan be used to help elucidate the type of interaction oc-
curring in any one case. The main ones used in geneticsare as follows:
1. Genetic analysis is the focus of this chapter. Thegenes interacting in a specific phenotype areidentified by going on a hunt for all the differentkinds of mutants that affect that phenotype.
2. Functional genomics (Chapter 12) provides powerfulways of defining the set of genes that participate inany defined system. For example, the genes thatcollaborate in some specific process can be deducedfrom finding the set of RNA transcripts presentwhen that process is going on.
3. Proteomics (also Chapter 12) assays proteininteraction directly. The essence of the technique isto use one protein as “bait” and find out which othercellular proteins attach to it, suggesting thecomponents of a multiprotein cellular “machine.”
How does the genetic analysis approach work? Themutants collected in the mutant hunt identify a set ofgenes that represent the individual components of the
CHAPTER OVERVIEW Figure
Figure 6-1 Genetic and environmental elements affect gene action. P ! phosphate group.
P P
P
PP
Gene for regulatory protein
Gene for protein modification
Gene of interest
Gene for binding protein
Environmental supply
Environmental supply
Substrate
Environmental signal
44200_06_p185-226 3/4/04 10:58 AM Page 186
Varios factores son necesarios para la función de una enzima
¿Cómo disectar la complejidad genética de un fenotipo?
1. Inducción de mutaciones
2. Observar Fenotipos
3. Cruzas Genéticas para dilucidar mutaciones
Campanilla azul Campanilla blanca
MUTÁGENO
MUTÁGENO
Azul Línea pura
Blanca A Línea pura
Blanca B Línea pura
Blanca C Línea pura
1. Inducción de mutaciones
2. Observar Fenotipos
Blanca A Linea pura
Azul Línea pura
x F1 F2
100% Azul ¾ Azul ¼ Azul
Blanca B Línea pura
Azul Línea pura
x F1 F2
100% Azul ¾ Azul ¼ Azul
Blanca C Línea pura
Azul Línea pura
x F1 F2
100% Azul ¾ Azul ¼ Azul
Conclusión: las mutaciones son recesivas Las mutaciones: ¿Son 3 alelos diferentes de un gen? ¿Son dos o tres genes?
3. Cruzas Genéticas para dilucidar mutaciones
3. Cruzas Genéticas para dilucidar mutaciones
Complementación
Se ha producido complementación cuando al reunir en una misma célula dos mutantes recesivos se recupera un fenotipo silvestre (los mutantes corresponden a DIFERENTES genes)
Blanca A X Blanca B Blanca A X Blanca C Blanca B X Blanca C
100% Azul 100% Azul 100% Blanco
F1 F1 F1
A y B no complementan Son 2 mutaciones distintas del mismo gen. Blanca A (w1A/w1A) Blanca B (w1B/w1B)
A y C complementan Son mutaciones en
genes diferentes Blanca A (w1A/w1A) Blanca C (w2c/ w2c)
A y C complementan Son mutaciones en
genes diferentes Blanca B (w1B/w1B) Blanca C (w2c/ w2c)
Nomenclatura de los genes acorde a mutantes
1. Normalmente NO se designa cualquier letra A, B, C etc.
2. Si se designa una sola letra, tendría que ver con el fenoBpo (w: white)
3. Es común darle nombre acorde al fenoBpo de la mutante y poner sigla de tres letras (CLF: curly leaf)
4. Cuando hay más de un gen que interviene en el fenoBpo, se uBliza numeración: w1, w2, w3…. ó CLF1, CLF2, CLF3....
5. Para diferenciar la versión normal o silvestre (wt) del gen de la mutante se uBlizan mayúsculas (wt) vs. minúsculas (mutante) ó signos + (wt) y sólo minúsculas (mutante).
6. Si queremos diferenciar entre mutaciones en el mismo gen podemos usar letras como sub-‐ o super-‐índice.
Blanca A X Blanca B
w1A w2+
w2+
Gen w1 Gen w2 w1B
Blanca B X Blanca C
w1B
w2+
w2c
Gen w1 Gen w2 w1+
Enzima 2 Enzima 1 Enzima 1 Enzima 2
Precursor de color 1 Blanco No precursor
de color 2
No enzima 1 Enzima 2 sin sustrato
Precursor de color 1 Azul Precursor
de color 2
4. Función de los productos génicos
CRUZA DIHIBRIDA
w1A/w1A � w2+/w2+ X w1+/w1+ � w2C/w2C
w1+/w1A � w2+/w2C F1
F2 ¿?
100%
blanca
9/16 w1+/− � w2+/− azul 3/16 w1+/− � w2C/w2C blanca 3/16 w1A/w1A � w2+/− blanca 1/16 w1A/w1A � w2C/w2C blanca 9:7
Epistasia recesiva doble
blanca
Epistasia: un alelo de un gen enmascara la expresión de los alelos de otro gen y expresa en su lugar su propio fenotipo
Epistasia recesiva
Epistasia dominante
El alelo recesivo enmascara
El alelo dominante enmascara
Dihíbrido w+/w ; m+/m
9/16 w+/- ; m+/- Ambas enzimas activas w+
Enzima 1
m+
Enzima 2
3/16 w+/- ; m/m Bloqueo en la segunda enzima w+
Enzima 1
3/16 w/w ; m+/- Bloqueo en la primera enzima
m+
Enzima 2
1/16 w/w ; m/m Bloqueo en la primera enzima
9
3
4
9:3:4 Epistasia recesiva simple
W/w ; Y/y W/w ; Y/y
XF1
P W/W; Y/Y X w/w; y/y
F2 ¾ W/-
¼ w/w
¼ y/y
¾ Y/-
¼ y/y
¾ Y/-
9/16 W/- ; Y/-
3/16 W/- ; y/y
3/16 w/w; Y/-
1/16 w/w; y/y
12
3
1
12:3:1 Epistasia dominante simple
Vía hipotética para explicar la proporción 12:3:1
Blanco Verde
Inhibidor 1
Gen W
Gen W Alelos: Wà Dominante wà Recesivo
Enzima 1
Gen Y
Gen Y Alelos: Yà Dominante yà Recesivo
Amarillo
Otros ejemplos de interacción génica que pueden consultar: Griffiths; A.J.F., Gelbart, W.M., Miller, J.H., Lewontin, R.C. 2005. An Introduction To Genetic Analysis. 8a ed. New York, Freeman, 2005. QH430/I59/2005. Cap. 6; p. 200-210.
Epistasia dominante doble 15:1
GENES LIGADOS
EECC x eecc F1 = EeCc
Gametos de F1: EC = P1 Ec = recombinante eC = recombinante ec = P2
Cuando los genes se encuentran en el mismo cromosoma
P1 P2
E E e e
C C c c
E
C
e
c
X
F1
Se realiza una Cruza de prueba para determinar las proporciones de parentales y recombinantes
PRUEBA
Si en una cruza de prueba el 50 % de la progenie es recombinante, entonces los genes se encuentran en cromosomas diferentes
Quiasma
Genes Ligados: producción de recombinantes
Es más frecuente la producción de gametos con cromosomas parentales que con recombinantes
Si en una cruza de prueba MENOS del 50 % de la progenie es recombinante, entonces los genes se encuentran en el mismo cromosoma
Veamos esto con un ejemplo …. En la mosca Drosophila melanogaster el cuerpo gris (silvestre; b+) es dominante sobre cuerpo negro (mutante; b) y alas normales (silvestre; vg+) es dominante sobre alas vesBgiales (vg). Se cruzan moscas puras de cuerpo gris y alas normales con moscas de cuerpo negro y alas vesBgiales, obteniendo en la descendencia solo moscas de cuerpo gris y alas normales. Cuando estas moscas (F1) se cruzan con moscas de cuerpo negro y alas vesBgiales se obBenen: 965 moscas de cuerpo gris y alas normales 944 moscas de cuerpo negro y alas vesBgiales 206 moscas de cuerpo gris y alas vesBgiales 185 moscas de cuerpo negro y alas normales ¿Cuál podría ser la relación de ubicación entre estos cromosomas?
Silvestre (cuerpo gris alas normales)
Doble mutante (cuerpo negro alas vestigiales)
F1 Silvestre (dihíbrido)
Cruza de prueba Doble mutante)
Descendencia Prueba Ovulos
Espermatozoides
Diferentes cromosomas
Mismo locus
Mismo cromosoma Cierta distancia
El locus de un alelo de un gen específico, siempre se conserva en el cromosoma homólogo.
Por lo tanto, se puede decir que cuando dos loci (cada uno con un gene) están en el mismo cromosoma los genes están ligados
Frecuencia de recombinación (Fr)
Fr = No. de recombinantes × 100 Total de la progenie
17 um
b+ vg+
Unidad de mapa (um) = 1% de Fr um= Centimorgan (cM)
Con datos de Fr se construyen mapas genéticos de cromosomas
Mapa del cromosoma II de Drosophila
Situación: A y B en el mismo cromosoma C en un cromosma diferente
Los recombinantes para A/a y B/b tendrán una frecuencia menor al 50%, pero respecto a C/c se debe cumplir el 50%
AABBCC x aabbcc
AaBbCc
Si asumimos distancia entre A/a y B/b de 20 u.m. ¿Cuáles serán las frecuencias en los genotipos de los descendientes en una cruza de prueba para AaBbCc?
1) El genotipo de una planta es:
Y se realiza una cruza de prueba con
2) Dos loci, con dos alelos cada uno, A, a y B, b, están ligados con un 10% de recombinación. ¿Cual será la descendencia para el cruzamiento de AaBb (uno de cuyos padres era AAbb) con aabb?
AB/ab
ab/ab Si los dos loci están distantes 10 um, qué proporción de la
progenie será AB/ab?