Diapositive lezioni 5

I MECCANISMI ALLA BASE DEL
CROSSING OVER
I quattro prodotti della meiosi di un fungo rimangono racchiusi in un
contenitore chiamato asco
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.
IN CHE STADIO DELLA MESIOSI
AVVIENE IL CROSSING OVER ?
IL CROSSINGOVER AVVIENE ALLO
STADIO A QUATTRO FILAMENTI
IL MODELLO DI RICOMBINAZIONE MEDIANTE
COPY CHOICE (SCELTA DELLA COPIA)
(Belling)
LA PRESENZA DI PRODOTTI DI MEIOSI DI
ALMENO TRE TIPI DIVERSI NON E’
COMPATIBILE CON IL MODELLO DI BELLING
IL CROSSING OVER IMPLICA UNO SCAMBIO
DI MATERIALE CROMOSOMICO
Barbara McClintock
Cromosoma 9 parentali
Cromosoma non parentali
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?
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= 1
2
)
1- meiosi in cui non avviene
alcuno scambio
)
UN ESEMPIO DI DISTRIBUZIONE POISSONIANA
-mmi
e____
F(i)=
i!
CALCOLO DELLA FREQUENZA DI RICOMBINAZIONE DAL NUMERO
DI MEIOSI IN CUI NON E’ AVVENUTO ALCUNO SCAMBIO
__
FR= 1
2
-mmi
e____
F(i)=
i!
__
FR= 1
2
(
1- meiosi in cui non avviene
alcuno uno scambio
)
-mm0
-m1
e____
e____
-m
e
F(0)=
=
=
0!
1
( )
1- e-m
__
FR= 1
2
( )
1- e-m
Phenotypes
RICOMBINAZIONE TRA DUE MARCATORI NEI FUNGHI
cellula
aploide
ura + arg+
ura arg
ura + arg+
ura arg
cellula
aploide
zigote FR=
diploide
1/2T+DNP
T+DNP+DP
meiosi
ura + arg+
ura + arg+
ura + arg
ura arg
ura arg
ura + arg+
Ditipo parentale
Ditipo parentale
2 (ura-2 arg-3) 2 (ura+ arg+)
ura + arg
ura arg
ura arg +
Tetratipo
Tetratipo
1 (ura+ arg-3) 1 (ura-2 arg+)
1 (ura+ arg+) 1 (ura-2 arg+)
ura arg +
ura arg +
ura + arg
Ditipo non parentale
Ditipo non parentale
2 (ura+ arg-3) 2 (ura-2 arg+)
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)
Tetradi ordinate
I fusi meiotici non si sovrappongono. I nuclei fratelli non si mischiano
LA NON SOVRAPPOSIZIONE DEI FUSI MITOTICI FA SI CHE
GLI ALLELI SEGREGHINO NELLA STESSA META’ DELL’ASCO
Se avviene una ricombinazione tra il gene A ed il suo centromero la
segregazione degli alleli avviene in seconda divisione meiotica
I diversi ordini delle spore nell’asco sono una conseguenza della diverso
allineamento dei centromeri e diversa segregazione dei cromatidi
MAPPATURA DEI CENTROMERI
MII
_______
FR=1/2
MII+MI
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%.
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.
NON DISGIUNZIONE MITOTICA
Calvin Bridge (1930)
PERDITA DI UN CROMOSOMA
MACCHIE GEMELLE (Curt Stern 1936)
y+sn/y sn+
RICOMBINAZIONE MITOTICA
FUSIONE CELLULARE
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
Calcolo del ‘Lod (Log of odds) score’
FR=2/6=0.33
Lod=Log(Px /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
Probabilità
Rapporto
Lod
FR
0.5
0,4
0,3
0,00024 0,00032 0,00034
1,0
1,33
1,41
0
0,12
0,15
0,2
0.00026
1,08
0,03