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Tema 14. VARIACIONES ESTRUCTURALES CROMOSOMICAS
El postulado fundamental de la Citogenética es la
constancia del número y de la morfología de los
cromosomas de una especie.
No
obstante,
existen
determinados
factores
biológicos (como los virus, por ejemplo), físicos
(radiaciones)
o
químicos
(determinadas
drogas,
pesticidas, insecticidas, etc.) que pueden producir
cambios en el número o en la forma de los cromosomas.
Las anomalías cromosómicas se clasifican en:
-
Anomalías
de
estructura
o
variaciones
estructurales
- Anomalías de número o variaciones numéricas
Tanto las anomalías de estructura como las de número,
tienen repercusiones negativas en la producción animal
y son de gran importancia económica en la ganadería
de un país porque:
A): Disminuyen o anulan la fertilidad.
B):
Multiplican
la
anomalía
en
todos
sus
descendientes. Especialmente los machos que se
utilizan en inseminación artificial y en general
todos los ejemplares que vayan a utilizarse como
reproductores.
Existe evidencia de:
- Toros que han sido seleccionados como
reproductores, siendo portadores de anomalías
cromosómicas, no dando, por ello, el resultado
esperado.
- Vacas a las que se les viene inseminando
repetidas
veces,
negativo,
sin
que
cromosómicamente.
y
siempre
se
les
con
haya
resultado
controlado
VARIACIONES ESTRUCTURALES
Principios generales que se cumplen en la producción de
alteraciones:
1- Para que se produzca un cambio estructural, sin
pérdida de genes
tienen que darse, al menos, dos
roturas.
2- Los extremos de rotura son inestables y muestran
tendencia a fusionarse con otros extremos.
3- Los extremos inestables no se fusionan con extremos
naturales o telómeros.
4- Los extremos de rotura no persisten indefinidamente
sin que se reúnan con otros inestables o "cicatricen".
CATEGORIAS DE LAS VARIACIONES
CROMOSÓMICAS:
1.- Deletéreas. Son eliminadas rápidamente por la
selección.
2.-
Las
que
dan
origen
a
polimorfismos
cromosómicos equilibrados.
3.- Las que reducen la fertilidad de los portadores
heterocigotos y pueden desempeñar un papel
importante en los mecanismos de aislamiento
conducentes a especiación.
ANOMALÍAS ESTRUCTURALES:
1.- DELECION. Cuando el fragmento cromosómico se
pierde, quedando el cromosoma carente del mismo.
2.- DUPLICACION. El fragmento está duplicado en un
mismo cromosoma o en otro no homólogo.
3.- INVERSION. El fragmento sufre una rotación y se
fusiona en orden invertido, con respecto a la
posición original.
4.- TRANSLOCACION. El fragmento se fusiona o
transloca a una posición distinta a la original.
Variaciones cromosómicas estructurales
Origen de las reordenaciones cromosómicas
En
meiosis,
todas
ellas
experimentan
unas
conformaciones características:
Anomalía
Forma meiótica
deleciones
y
asas
Duplicaciones
inversiones
asas y bucles
translocaciones
cruz de translocación.
1.- DELECIÓN:
Las
deleciones
pueden
ser
intersticiales
o
terminales.
La pérdida de un fragmento cromosómico tiene
graves consecuencias porque seguramente esa
pérdida comprenderá un gran número de genes.
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Deleción terminal:
a
b
c
d
a
b
c
d
e
En meiosis:
f
f
e
a
b
c
d
a
b
c
d
Deleción intersticial:
a
b
c
d
a
b
c
f
En meiosis:
d
e
e
a
b
c
f
a
b
c
f
f
Variaciones cromosómicas estructurales
Deleciones
También pueden reconocerse las deleciones debido al fenómeno
de pseudodominancia (desenmascaramiento de alelos recesivos,
que parecen tener una expresión dominante.
Deleciones - Displasia
ectodérmica anhidrótica
bovina
1. Enfermedad ligada al cromosoma X y atribuida a una deleción
genómica que elimina el exón 3 del gen de la ectodisplasina 1.
2. Este gen está implicado en el desarrollo de estructuras
ectodérmicas.
El tamaño de la deleción en bovino no se ha caracterizado, y
podría oscilar entre 2 kb y 160 kb.
Variaciones cromosómicas estructurales
Deleciones - Displasia ectodérmica anhidrótica bovina
3. Los individuos afectados presentan hipotricosis (alopecia
parcial) y dentición incompleta.
Variaciones cromosómicas estructurales
Deleciones - Displasia ectodérmica anhidrótica bovina
HIPOTRICOSIS
NORMAL
- folículos pilosos (fo)
- glandulas sebáces (seg)
- glándulas sudoríparas apocrinas (sg)
Las deleciones terminales tienen solo un punto de
ruptura y comprenden también la pérdida del
telómero. Ejemplo: el síndrome de Cri du Chat,
que comprende la pérdida de una pequeña parte
de la región distal del brazo corto del cromosoma
5.
Los
nacidos
alteraciones
con
este
faciales,
síndrome
retraso
presentan
mental
y
del
desarrollo y es característico el llanto que asemeja
el maullido de gato, de ahí su nombre.
2.- Duplicaciones. Se producen:
1a) cuando un segmento cromosómico se replica más de una vez por
error en la duplicación del ADN,
1b) como producto de una reorganización cromosómica de tipo
estructural (ver más adelante inversiones y translocaciones),
1c) relacionado con un proceso de sobrecruzamiento defectuoso.
•Las duplicaciones no suelen ser deletéreas, más bien puede decirse
que es una fuente de nuevo material genético y base para nuevos
cambios evolutivos. Muchas de las familias génicas con un origen
evolutivo común, o las familias multigénicas pueden tener su origen
en las duplicaciones. Si el segmento afectado es de gran tamaño, se
puede detectar en meiosis con los mismos criterios que en las
deleciones
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Variaciones cromosómicas estructurales
Duplicaciones - Mecanismo
1 Emparejam. Normal
2. Emparejam desigual
3. Recombinación desigual
4 Resultado de
la recomb desig.
La importancia evolutiva de las duplicaciones radica en el hecho de
que los individuos portadores tienen dos copias de un mismo gen.
En un individuo normal una mutación de ese gen puede tener
efectos deletéreos, pero si hay dos copias y se produce una
mutación en una de ellas, el individuos podrá seguir manifestando
un fenotipo "aparentemente normal" y la selección natural no
actuaría en su contra.
Mediante este proceso se pueden ir originando nuevas copias de un
mismo gen y producirse variantes y alternativas no alélicas a una
secuencia de ADN. Este es el origen de las familias multigénicas
(Histonas, rRNAs, etc.) y de las familias génicas con un origen
evolutivo común (Ej, haptoglobinas).
La estructura citogenética de las familias multigénicas suele ser
muy típica: Todos los genes que componen la familia se
encuentran juntos en el cromosoma en un mismo "nicho" o
cluster, que a su vez puede estar repetido una o varias veces. Las
globinas se agrupan en dos clusters, cada uno de ellos en
cromosomas distintos.
Las histonas se agrupan en un cluster que puede estar repetido
hasta cientos de veces en la misma región cromosómica. Los
distintos genes están separados por unos espaciadores ricos en
pares A-T y que son regiones SAR (Scaffold Attachement
regions), esto es regiones por las que un lazo ADN se une al
armazón proteico del cromosoma.
Variaciones cromosómicas estructurales
Duplicaciones – El gen kit porcino
1. El color blanco dominante en porcino se debe a una duplicación
de una región cromosómica de 450 kb que contiene el gen KIT
(mast/stem cell growth factor receptor).
2. La duplicación se debe a la recombinación desigual entre dos
elementos LINE que flanquean al gen KIT.
Variaciones cromosómicas estructurales
Duplicaciones – El gen kit porcino
Variaciones cromosómicas estructurales
3.- Inversiones
1. No se produce una pérdida de material genético y por
tanto los individuos afectados son viables.
2. No obstante,pueden producirse consecuencias patológicas
si las zonas de rotura cromosómica afectan a un gen.
Variaciones cromosómicas estructurales
Inversiones
3. Las inversiones pueden ser pericéntricas (la región invertida
incluye al centrómero) o paracéntricas (no lo incluye).
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Variaciones cromosómicas estructurales
Inversiones pericéntricas
Variaciones cromosómicas estructurales
Inversiones paracéntricas
Emparejam.
Variaciones cromosómicas estructurales
Inversiones
1. Inversión paracéntrica en el brazo corto del cromosoma 9 (p1.2;
p2.2) en porcino. Las flechas indican el punto estimado de rotura.
2. El individuo afectado presentaba un fenotipo intersexo (cariotipo
38, XX), con genitales externos femeninos y gónadas hipoplásicas
con cordones seminíferos y folículos ováricos.