10. Principi di mappatura genetica

Principi di
mappatura genetica
Paolo Edomi - Genetica
Mappa genetica o di associazione
cromosoma = mappa lineare
posizione dei geni = punti sulla mappa
loci genici
frequenza di ricombinazione
A
B
A
B
distanza dei geni
> distanza tra i geni
> probabilità del crossing
> % gameti ricombinanti
> frequenza di ricombinazione
=> frequenza di ricombinazione
distanza di mappa
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Unità di mappa
unità di mappa genetica = distanza tra due geni associati
per la quale si ottiene l’1% di
prodotti meiotici ricombinanti
per quei due geni
fric= 1 % = 0,01

1 u.m. = 1 cM centiMorgan
 la frequenza di ricombinazione si calcola
conteggiando gli individui ottenuti da un reincrocio
 fric / 2 = ciascuna classe di ricombinanti
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Mappe genetiche
Prima mappa di Sturtevant
Mappa genetica del cromosoma 12
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Analisi di associazione a 2 punti
parentali
doppio eterozigote
reincrocio
progenie
p
fric =
tot ric.
totali
r
=
r
r+r
r+r+p+p
p
p>r
d = fric x 100
A
B
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Esempio di mappatura a 2 punti
Reincrocio di un diibrido
1. definizione dei genotipi
B
b
C
x
ch
c
b
b
c
cch
ch
B (nero) dominante su b (marrone)
C (tutto colorato) dominante su cch (cincillà)
nero, tutto colorato
37 B b C cch
marrone, cincillà
33 b b cch cch
nero, cincillà
17 B b cch cch
totale
2. calcolo della frequenza
di ricombinazione
3. costruzione della mappa
b b C cch
marrone, tutto colorato 14
101
Fric(B,C) =
C
17 + 14
37 + 33 + 17 + 14
30.7 cM
= 0,307
B
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Predizione di incroci con geni associati
d=16
f=16%
d = distanza di mappa
d% = freq ricombinazione
d = % progenie ricombinante
d/2 x totale = n. ricombinanti
di ciascuna classe
ricT=16/100
(1-d)/2 x totale = n. parentali di
ciascuna classe
ric1=8/100
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Analisi di associazione a 3 punti
• mappatura di 3 geni in un unico incrocio
• reincrocio tra triplo eterozigote e triplo omozigote recessivo
• 8 tipi di gameti  8 genotipi  8 classi fenotipiche
• individuare tutti i ricombinanti (4 classi) rispetto i parentali
• calcolare la Fric per ogni coppia di geni singolarmente
• costruire la mappa genetica secondo le distanze tra i geni
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Esempio di mappatura a 3 punti (I)
+ cv ct x
+ cv ct
v
+
v
+
v
+
v
+
v++
v++
+ cv ct x v cv ct
v + +
v cv ct
fric (v/cv) =
45+40+89+94
fric (v/ct) =
fric (cv/ct) =
1448
89+94+3+5
1448
45+40+3+5
1448
= 0,185
= 0,132
= 0,064
+
cv
cv
+
cv
+
+
cv
+
ct
+
ct
ct
+
ct
+
v
580
592 parentali
45
40
89
94
3
5
1448
13,2
ct 6,4 cv
18,5
18,5 < 19,6 : contare due
volte i doppi ricombinanti
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Classi fenotipiche in una analisi a 3 punti
parentali
NCO
> frequenza
ricombinanti
SCO
doppi
ricombinanti
DCO
< frequenza
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Ordine dei geni in una analisi a 3 punti
Metodo 1
individuare quale ordine
di geni produce la
classe del doppio
crossing
Metodo 2
il gene che ricombina
con gli altri due,
confrontando le classi
parentali e dei doppi
ricombinanti, è il gene
centrale
cis
trans
A B C
A b C
a b c
a B c
A B c
A b c
a b C
a B C
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Schema di una analisi a 3 punti
1) individuare le classi fenotipiche
 più frequenti: parentali (assetto genetico dei 2
omologhi del triplo eterozigote o genotipo dei
parentali che danno origine all’eterozigote)
 meno frequenti: doppi ricombinanti
2) determinare l’ordine dei geni:
 il gene centrale è quello che nei doppi
ricombinanti ricombina con gli altri due
rispetto all’assetto parentale
3) calcolare la frequenza di ricombinazione delle
coppie di geni I e II, II e III
 fric= SCO + DCO / TOTALE
4) costruire la mappa genetica
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Esempio di mappatura a 3 punti (II)
V-: piantina;
G-: foglie;
F-: sterilità;
vv: verdeggiante
gg: lucenti
ff: variabile
normali
f. lucenti, sterili
sterili
sterili, p. verdeggianti
f. lucenti
f.lucenti, p. verdeggianti
p. verdeggianti
f.lucenti, p. verdeggianti, sterili
totali
2
V G F
v g f
G V F
g v f
g v f
x
g v f
NCO
SCO
SCO
DCO
DCO
SCO
SCO
NCO
235
67
40
4
7
48
60
270
726
GVF
gVf
GVf
Gvf
gVF
gvF
GvF
gvf
1
3 fric(V;G) = (67+60+4+7)/726 = 0,183
fric(G;F)
4
V
= (40+48+4+7)/726 = 0,136
18.3
G
13.6
F
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Esempio di mappatura a 3 punti (III)
ali anomale
corte a spazzola
rosso brillante
Ly Ly:
Sb Sb:
br br:
+
+
+
Ly br Sb
+
Ly Sb br
ali anomale, s. corte, occhi br
normali
ali anomale
setole corte, occhi br
ali anomale, occhi br
setole corte
ali anomale, setole corte
occhi br
totali
2 +
+
404
422
18
16
75
59
4
2
1000
NCO
NCO
SCO
SCO
SCO
SCO
DCO
DCO
Ly Sb br
x
Ly Sb br
Ly Sb br
+ + +
Ly + +
+ Sb br
Ly + br
+ Sb +
Ly Sb +
+ + br
1
3 fric(Ly;br) = (18+16+4+2)/1000 = 0,04
fric(br;Sb) = (75+59+4+2)/1000 = 0,14
4
Ly
4
br
14
Sb
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Esempio di
mappatura
a 3 punti
nel caso di
geni legati
al sesso
(IV)
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Interferenza e coincidenza
 un evento di crossing rende meno probabile
(interferisce con) un secondo evento di crossing
in una regione vicina
?
freq (DCO) = freq (SCO1) x freq (SCO2)
NO
(DCO) attesi = freq (SCO1) x freq (SCO2) x TOTALE
coincidenza = (DCO) osservati / (DCO) attesi
interferenza = 1 - C
I = 1 , C = 0 non DCO
0<I<1 , C<1 DCO oss. < DCO att.
Es. C = (4+7) / 0,183 x 0,136 x 726 = 11 / 18 = 0,61
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Principio di mappatura
 la distanza di mappa è proporzionale alla frequenza di
ricombinazione cioè alla PROBABILITÀ del verificarsi
di eventi di crossing tra due geni
MA: i crossing
multipli possono
portare ad una
“ricombinazione”
con fenotipo
parentale per cui si
ha una sottostima
della distanza
• le distanze calcolate più accuratamente sono quelle
più corte
• sono più accurate le somme di due distanze corte
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Doppio crossing
• un evento di crossing multiplo può interessare cromatidi
diversi generando o meno cromosomi ricombinanti
• un crossing doppio genera un fenotipo parentale se avviene tra
gli stessi cromatidi non fratelli
• nella totalità delle meiosi i crossing over multipli producono
globalmente un 50% di prodotti ricombinanti
➢
il limite teorico
della percentuale
di prodotti
ricombinanti è
sempre del 50%
sia per crossing
over singoli che
multipli
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Calcolo della probabilità dei crossing
• i crossing over multipli sono rari
• la frequenza di crossing multipli può essere stimata
con una distribuzione statistica (distribuzione di
Poisson o legge degli eventi rari) che calcola la
probabilità di un evento quando il numero medio degli
eventi è piccolo, ma il numero di volte che accadono è
grande (es. ricerca di 1000 monete in una classe,
telefonate in un call-center)
• nel caso del crossing: tra due geni possono avvenire
tanti crossing, ma sono più frequenti gli eventi a 0
crossing
• NOTA: “è la mancanza di crossing che porta a
sottostimare la distanza di mappa” (non i doppi
crossing)
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Funzione di mappa
FR = 0,5 (1 – e-m)
e-m : eventi senza
crossing
1 – e-m : eventi con uno o
più crossing
0,5: uno o più crossing
producono
mediamente il 50%
di ricombinanti,
cioè di FR
(b: assenza di interferenza)
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Considerazioni sulla funzione di mappa
1. la proporzionalità tra frequenza di
ricombinazione e distanza di mappa non è
lineare a causa della presenza di scambi
multipli (se l’interferenza fosse completa, la
relazione sarebbe lineare)
2. la corrispondenza lineare è vera per piccole
distanze (0-7 cM): all'aumentare della
distanza, questa è sottostimata a causa
dell'assenza di scambi multipli
3. la curva tende ad un limite del 50%
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Crossing over mitotico
• avviene uno
scambio tra
cromosomi
omologhi in
mitosi
• si produce una
cellula figlia
diploide con una
combinazione
genica diversa
dalla cellula
parentale
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