Ricombinazione di geni associati sullo stesso cromosoma e mappe genetiche

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1 Ricombinazione di geni associati sullo stesso cromosoma e mappe genetiche

2 doppio eterozigote Segregazione indipendente di due caratteri: geni non associati omozigote recessivo M= foglie normali m= foglie screziate D= altezza normale d= pianta nana Classi fenotipiche parentali e ricombinanti nella F1 si manifestano con la stessa frequenza

3 Geni associati Thomas Morgan (1910) usò il moscerino della frutta, Drosophila melanogaster, 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 linkage

4 SU COSA SI BASA IL LINKAGE? Due geni che mappano sullo stesso cromosoma si dicono SINTENICI Due geni sintenici segregherebbero sempre assieme se non esistesse il crossing-over nella prima divisione meiotica

5 Il crossing-over over è il meccanismo alla base della produzione di gameti ricombinanti! Per ogni singolo crossing-over over si formeranno metà gameti ricombinanti e metà non ricombinanti

6 Geni associati Due geni possono essere associati in fase CIS o in fase TRANS Associazione in CIS (o coupling= accoppiamento) : un cromosoma porta entrambi gli alleli dominanti e l omologo l entrambi gli alleli recessivi Associazione in TRANS (o repulsion= repulsione) : Ciascun cromosoma della coppia di omologhi porta un allele dominante e uno recessivo

7 Geni che presentano associazione completa (assenza di crossing-over over) Le uniche classi fenotipiche osservabili nella F1 sono le parentali

8 Geni che presentano associazione incompleta (crossing-over) Le classi fenotipiche parentali sono più abbondanti delle ricombinanti

9 2 LOCI: 2 2 = 4 combinazioni AB Ab ab ab A a A A a a no crossing-over over B b crossing-over over A a A a B B b b A A a a Meiosi I A a A a B B b b B B b b Meiosi II B B b b A A a a A a A a B B b b B B b b

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

11 Doppio Crossing Over In realtà, la frequenza di crossing-over è leggermente 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 crossingover è molto improbabile

12 Come dimostrare d l associazione? l Con il reincrocio Frequenza di ricombinazione= n ricombinanti/n totale totale X 100 Frequenza di ricombinazione= 50% i geni assortiscono indipendentemente Frequenza di ricombinazione< 50% i geni sono associati (sono sullo stesso cromosoma)

13 Calcoliamo la frequenza di ricombinazione reincrocio

14 La frequenza con cui si verifica il crossing-over tra due geni (frequenza di ricombinazione) è funzione della loro distanza: maggiore è la distanza tra i geni, maggiore è la probabilità che esso si verifichi e 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 geniche.

15 Come e perché costruire mappe genetiche

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

17 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).

18 Maggiore è il numero di crossing-over over e minore è la probabilità che avvengano!

19 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) L unità di di mappa non è una distanza fisica ma genetica!

20 250 Mb chr Mb chr.y geni 231 geni 1 gene umano è lungo in media 27kb Geni piccoli, es. istoni, sono circa 0,1-0,4kb Geni grandi, es. distrofina, sono anche di 2,3Mb

21 Quindi nell esperimento esperimento precedente: Frequenza di ricombinazione = 0.18 (18%) Distanza tra i loci= 18cM

22 Stabilire l ordine l dei geni Il saggio a tre punti saggio a tre punti permette di determinare l ordine di tre geni sul cromosoma e le distanze di mappa.

23 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.

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25 Stabilire l ordine l 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.

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27 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

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29 Chi cambia posizione rispetto ai cromosomi parentali? j

30 Possibile ordine genico Ricombinanti

31 Stabilire l ordine l 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.

32 Calcolo delle distanze di mappa

33 Perché costruire mappe geniche? Isolamento genico Per localizzare loci genici per importanti malattie Studi di base (es. comparazione tra specie)