L`analisi di linkage

RB
BIOTECNOLOGIE ANIMALI:
LINKAGE E MARCATORI
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Associazione o Linkage
Marcatori genetici
Su ciascun cromosoma sono presenti più geni, ognuno ad
un locus specifico
Se i cromosomi venissero trasmessi da una generazione
all’altra come unità inscindibili allora tutti gli alleli dei loci
che si trovano su uno stesso cromosoma segregherebbero
insieme.
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Se in un cromosoma sono presenti:
allele A al locus 1
allele B al locus 2
e nel cromosoma omologo:
alleli a e b
Se i cromosomi segregassero come unità integrali, allora nei gameti si
troverebbero solo le combinazioni AB e ab.
Se la segregazione dei loci fosse completamente indipendente allora si
avrebbero quattro tipi di gameti: AB, Ab, aB, ab.
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In realtà i cromosomi non vengono trasmessi come unità
inscindibili perché all’atto della meiosi avviene il crossingover che può dare luogo alla ricombinazione genetica.
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Se consideriamo due loci su un cromosoma:
possibilità che tra essi avvenga una ricombinazione espressa
come frequenza di ricombinazione r è legata alla distanza
fisica che li separa sul cromosoma.
Esempio precedente
Genitori siano AABB e aabb
Aplotipi parentali  AB e ab
Meiosi 4 tipi di gameti  AB, Ab, aB, ab
Aplotipi Ab e aB  non si ritrovano nei genitori ma possono formarsi per
crossing over (ricombinanti)
Se si estrae un campione di n gameti, e di questi nr sono ricombinanti (cioè
presentano la combinazione allelica Ab o aB), la frazione di ricombinazione r
fra i due loci 1 e 2 sarà r = nr /n
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Nella realtà:
eccezioni alla seconda legge di Mendel  fenomeno diffuso
Sfruttato dai genetisti ai fini del mappaggio dei geni
Ciò che si osserva sono le frequenze dei fenotipi (non le
alleliche)
Calcolo della frequenza di ricombinazione  procedure
complesse basate sulla stime di funzioni di massima
verosimiglianza.
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Distanza tra due loci viene calcolata sulla base del numero
medio di crossing-over
Si esprime in centiMorgans (cM)
centiMorgan equivale ad una frequenza di ricombinazione 1%
Se due geni si trovano molto vicini su un cromosoma, allora la
possibilità che tre essi avvenga una ricombinazione è piuttosto
bassa.
I loci si dicono associati  in linkage (in italiano associazione)
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Combinazioni alleliche nei cromosomi parentali  fasi di linkage
Conseguenza:
trasmissione degli alleli di due geni associati non avviene in
maniera indipendente
Quando tra due geni esiste una stretto linkage, la seconda
legge di Mendel sull’assortimento indipendente degli alleli nei
gameti non è più valida: si parla allora di disequilibrio di
associazione (o linkage).
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Esistenza del linkage usata per:
• localizzazione dei loci sui cromosomi
• stabilire la posizione relativa dei loci
Geni presenti sullo stesso cromosoma costituiscono i cosiddetti gruppi di
linkage o di sintenia
Spesso i geni oggetto di studio sono di difficile identificazione
In questi casi lo studio del gene viene condotto indirettamente attraverso
l’impiego di un altro locus ad esso strettamente associato, che viene
denominato marcatore genetico
Impiego di un marcatore  forte associazione tra esso ed il gene oggetto
di studio
Segregazione degli alleli dei due loci non è indipendente
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A e B sono due loci associati su un cromosoma
Ciascuno con due alleli (A1 e A2; B1 e B2)
Toro Gelsomino ha combinazione A1 B1 e A2 B2
Figli che ereditano l’allele A1 da Gelsomino, ricevono
anche l’allele B1; lo stesso vale per A2 e B2
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È possibile conoscere l’allele presente al locus B sulla base
dell’allele che è presente al locus A
Il locus A è un marcatore genetico del locus B
Va però tenuto ben presente il fatto che se si prende un altro
toro dalla popolazione, non parente di Gelsomino, non è
detto che anche in questo animale l’allele A1 si trovi
associato a quello B1 e l’A2 al B2.
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In effetti la fase di associazione allele marcatore-allele gene
di interesse cambia da famiglia a famiglia e, entro la stessa
famiglia, può cambiare con il passare delle generazioni
(possibilità che si verifichino crossing over).
È quindi necessario conoscere la distanza tra i diversi
marcatori e poi quella tra marcatore e gene che
esprime il fenotipo
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ANALISI DI LINKAGE
(CONCATENAZIONE)
•L’analisi di linkage permette di determinare la posizione
cromosomica di un locus responsabile di una determinata
malattia/carattere genetico rispetto a marcatori polimorfici
la cui localizzazione è nota
•L’analisi di linkage è un approccio molto utile per il
mappaggio e l’identificazione di geni responsabili di
malattie genetiche Mendeliane
(oltre 1,200 geni identificati)
•Più difficoltosa è l’identificazione dei numerosi geni
implicati in malattie più comuni, ad ereditarietà complessa
(pochissimi geni identificati finora)
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NO CROSSING OVER
A
B
A
a
B
b
a
b
A B
A B
Meiosis I
A B
a
b
a
b
Meiosis II
A B
a
b
a
b
gametes
CROSSING OVER
A
B
A
a
b
B
a
b
Meiosis I
A
B
A
b
a
B
a
b
Meiosis II
A
B
NR
A
b
R
a
b
R
a
b
NR
gametes
L’analisi di linkage
si basa sulla sulla co-segregazione alla
meiosi di 2 o più loci più frequentemente di quanto ci si aspetta per caso.
Se 2 loci vengono ereditati insieme frequentemente, è probabile che siano
localizzati vicini fra di loro sul cromosoma
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INFORMATIVITÀ
Per misurare la frequenza di ricombinazione fra 2
marcatori e’ necessario che gli eventi meiotici siano
informativi, cioe’ che i marcatori parentali siano doppi
eterozigoti
A
1
B
1
A
1
B
2
Ricombinaz.
No ricombinaz
A
1
B
1
A
2
B
1
A
1
B
2
MEIOSI
NON
INFORMATIVA
MEIOSI
INFORMATIVA
FASE = Disposizione degli alleli di due loci adiacenti sullo stesso
cromsosoma
Una serie di alleli per loci adiacenti che vengono ereditati insieme sullo
stesso cromosoma formano un aplotipo
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Trattando i dati molecolari e parlando di MARCATORI
MOLECOLARI è opportuno chiarire il concetto di
Fase
Per distinguere genotipi ricombinanti da non ricombinanti
si deve conoscere come erano associati gli alleli sui
cromosomi parentali.
Se questa associazione è conosciuta si dirà che la fase è
conosciuta.
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Come determinare la fase in modo non ambiguo?
Determinare il genotipo di figli genitori e nonni
Genotipizzare quindi 3 generazioni di pedigree invece di 2
NO
SI