I MECCANISMI ALLA BASE DEL CROSSING OVER

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Letizia Amato
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1 I MECCANISMI ALLA BASE DEL CROSSING OVER

2 I quattro prodotti della meiosi di un fungo rimangono racchiusi in un contenitore chiamato asco

3 Vantaggi dei funghi nell analisi genetica Facilità è rapidità di crescita e manipolazione genetica Numerosità della progenie I funghi sono organismi aploidi Non c è il problema di distinguere tra eterozigoti e omozigoti dominanti. Il fenotipo dei prodotti della meiosi e di conseguenza il loro genotipo può essere identificato immediatamente senza la necessità di formare uno zigote diploide E possibile analizzare tutti i prodotti di una meiosi I prodotti della meiosi rimangono segregati in una struttura chiamata asco. Non si mischiano come negli eucarioti superiori E possibile verificare direttamente la segregazione degli alleli come postulato da Mendel. L esistenza di organismi che formano tetradi/ottadi ordinate permette di mappare i geni rispetto al loro centromero.

4 IN CHE STADIO DELLA MESIOSI AVVIENE IL CROSSING OVER?

5 IL CROSSINGOVER AVVIENE ALLO STADIO A QUATTRO FILAMENTI

6 IL MODELLO DI RICOMBINAZIONE MEDIANTE COPY CHOICE (SCELTA DELLA COPIA) (Belling)

7 LA PRESENZA DI PRODOTTI DI MEIOSI DI ALMENO TRE TIPI DIVERSI NON E COMPATIBILE CON IL MODELLO DI BELLING

8 IL CROSSING OVER IMPLICA UNO SCAMBIO DI MATERIALE CROMOSOMICO Barbara McClintock Cromosoma 9 parentali Cromosoma non parentali

9 CALCOLO ACCURATO DI GRANDI DISTANZE DI MAPPA La grandezza che è proporzionale alla distanza di due marcatori è il numero medio di scambi (cross over) che avvengono in una meiosi. Mediante incroci genetici possiamo misurare la frequenza di ricombinazione Come sono legate queste due grandezze?

10 LA FREQUENZA DI RICOMBINAZIONE NELLE MEIOSI IN CUI AVVIENE UNO O PIU CROSSING OVER E SEMPRE DEL 50% QUALUNQUE SIA IL NUMERO DI EVENTI DI CROSSING OVER FR= 1( ) delle meiosi in cui avviene 2 almeno uno scambio FR= 2 1 ( 1- meiosi in cui non avviene ) alcuno scambio

11 UN ESEMPIO DI DISTRIBUZIONE POISSONIANA

12 e F(i)= -m m i i!

13 CALCOLO DELLA FREQUENZA DI RICOMBINAZIONE DAL NUMERO DI MEIOSI IN CUI NON E AVVENUTO ALCUNO SCAMBIO FR= 2 1 ( 1- meiosi in cui non avviene ) alcuno uno scambio e F(i)= -m m i i! e -m m 0 e -m 1 F(0)= = = e-m 0! 1 FR= 1 ( 1- e ) 2 -m

14 FR= 1 ( 1- e ) 2 -m

16 Phenotypes

RICOMBINAZIONE TRA DUE MARCATORI NEI FUNGHI cellula aploide ura + arg + ura arg cellula aploide ura + arg + ura arg zigote diploide FR= 1/2T+DNP T+DNP+DP meiosi ura + arg + ura + arg + ura + arg ura

17 RICOMBINAZIONE TRA DUE MARCATORI NEI FUNGHI cellula aploide ura + arg + ura arg cellula aploide ura + arg + ura arg zigote diploide FR= 1/2T+DNP T+DNP+DP meiosi ura + arg + ura + arg + ura + arg ura arg ura arg ura arg ura + arg ura arg + ura arg + ura + arg + ura arg + ura + arg Ditipo parentale Ditipo parentale 2 (ura-2 arg-3) 2 (ura+ arg+) Tetratipo Tetratipo 1 (ura+ arg-3) 1 (ura-2 arg+) 1 (ura+ arg+) 1 (ura-2 arg+) Ditipo non parentale Ditipo non parentale 2 (ura+ arg-3) 2 (ura-2 arg+)

18 IL CALCOLO DELLA FREQUENZA DI RICOMBINAZIONE PER GRANDI DISTANZE Numero medio di cross over per meiosi m=sco+2*dco+3*tco+. m=(t-2*npd)+2(4*npd) m=t+6*npd FR=1/2(T+6NPD) (formula di Fischer)

19 Tetradi ordinate

20 I fusi meiotici non si sovrappongono. I nuclei fratelli non si mischiano

21 LA NON SOVRAPPOSIZIONE DEI FUSI MITOTICI FA SI CHE GLI ALLELI SEGREGHINO NELLA STESSA META DELL ASCO

22 Se avviene una ricombinazione tra il gene A ed il suo centromero la segregazione degli alleli avviene in seconda divisione meiotica

23 I diversi ordini delle spore nell asco sono una conseguenza della diverso allineamento dei centromeri e diversa segregazione dei cromatidi

24 MAPPATURA DEI CENTROMERI FR=1/2 MII MII+MI

27 Nel caso che un gene segreghi indipendentemente dal suo centromero (molto lontano) il numero di aschi in cui si ha una segregazione in seconda divisione meiotica è pari a 2/3. La frequenza di ricombinazione sarà del 33%.

28 Non disgiunzione meiotica e mitotica La non disgiunzione meiotica è causata dalla mancata separazione dei cromosomi omologhi durante la prima divisione meiotica ed ha come conseguenza la formazione di gameti che contengono nessuno o due cromosomi. La non disgiunzione mitotica è causata dalla mancata separazione dei cromatidi durante la mitosi e causa la formazione di due cellule figlie cha hanno uno e tre cromosomi omologhi invece di due.

29 NON DISGIUNZIONE MITOTICA Calvin Bridge (1930)

30 PERDITA DI UN CROMOSOMA

31 MACCHIE GEMELLE (Curt Stern 1936) y + sn/y sn+

32 RICOMBINAZIONE MITOTICA

35 FUSIONE CELLULARE

40 La mappatura dei geni umani è resa difficile dalla Impossibilità di fare incroci controllati Difficoltà nell individuare pedigree in cui sia rappresentato un incrocio tra un doppio eterozigote ed un doppio omozigote recessivo Scarsa numerosità della prole Utilizzo del LOD score per combinare analisi di differenti pedigree

41 Calcolo del Lod (Log of odds) score FR=2/6=0.33 Lod=Log(P x/p 0.5) P(0.5) =0.25*0.25*0.25*0.25*0.25*0.25*D P(0.3)= 0.35*0.15*0.35*0.35*0.15*0.35*D FR 0.5 0,4 0,3 0,2 Probabilità 0, , , Rapporto 1,0 1,33 1,41 1,08 Lod 0 0,12 0,15 0,03

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