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Dr. Antonio Barbadilla
A-B-
A-bb
aaB- aabb
Tema 6: Extensiones del análisis mendeliano
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Objetivos tema 6
Extensiones del análisis mendeliano
Deberán quedar bien claros los siguientes puntos
•Relaciones genotipo-fenotipo
•Un gen
–Alelismo múltiple
–Gen esencial y letal
–La distinción entre dominancia incompleta, parcial y codominancia
–Pleiotropía
–Penetrancia y expresividad
•Más de un gen
–Caracteres determinados por más de un gen
–Interacción entre genes
•Genética bioquímica: la hipótesis un gen-una enzima
•Prueba de complementación
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Alelismo múltiple
• Grupos AB0
•A=B>0
•Fenotipo Genotipo
AAA ó A0
BBB ó B0
AB
AB
0
00
•Color pelaje conejo
C+ > Cch > Ch > c
C+
Salvaje
Cch
Chinchilla
Ch
Himalaya
c
albino
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Alelismo múltiple
A nivel de secuencia nucleotídica prácticamente cada copia de un gen es
diferente en algún nucleótido de su secuencia. El alelismo múltiple es ubicuo.
BRCA2
Individual 1
Individual 2
Individual 3
Individual 4
Individual 5
Individual 6
Individual 7
Individual 8
Individual 9
acgtagcatcgtatgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
acgtagcatcgtatgcgttagacggggtggtagcaccagtacag
acgtagcatcgtatgcgttagacggcggggtagcaccagtacag
acgtagcatcgtttgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
acgtagcatcgtttgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag
acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag
acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag
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¿Cómo explicamos los
genotipos mendelianos
si en el nivel del DNA
cada alelo suele ser
distinto?
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¿Cómo explicamos los genotipos
mendelianos si en el nivel del
DNA cada alelo suele ser
distinto?
Indiv1Secuencia 1
Indiv1Secuencia 2
Indiv2Secuencia 1
Indiv2Secuencia 2
Se usa la notación AA, Aa y aa para denominar a los genotipos mendelianos
que determinan un fenotipo, pero en realidad éstos son internamente
heterogéneos en el nivel de DNA. Su asignación como genotipo AA ó aa se
debe generalmente a que todas las secuencias que pertenecen al genotipo AA
comparten un fenotipo distinto de las que pertenecen al genotipo aa y esta
diferencia fenotípica se debe posiblemente a un nucleótido (o a unos pocos)
que sería el verdadero genotipo que causa los diferentes fenotipos
Secuencia nucleotídica de una región del
gen A en distintos individuos
acgtagcatcgtatgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
acgtagcatcgtatgcgttagacggggtggtagcaccagtacag
Genotipo “AA” = aa -> Fenotipo A
Alelo A = a
Alelo a = t
acgtagcatcgtatgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
acgtagcatcgtttgcgttagacgggggggtagcaccagtacag
Genotipo “Aa” = at -> Fenotipo A
Indiv3 Secuencia 1 acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag
Indiv3 Secuencia 2 acgtagcatcgtttgcgttagacggcatggcaccggcagtacag
Genotipo “aa” = tt -> Fenotipo a
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Trata de descubrir cuáles son los
cambios específicos en la secuencia
nucleotídica que son responsables
de los fenotipos mendelianos
asociados a enfermedades
genéticas humanas comunes tales
como la fibrosis quística, la
fenilcetonuria, la anemia falciforme,
la enfermedad de Huntington,
galactosemia,...
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Gen letal y esencial
•Un gen que cuando no es funcional es letal, es un gen esencial
•Gen y del ratón doméstico es un ejemplo
Alelo y es dominante para el color amarillo y letal en homocigosis.
Detección porque hay una alteración en las proporciones mendelianas
de la F2 es 2:1
Yy x Yy
2 Yy : 1 YY
¿Cuántos genes
esenciales hay en el
genoma humano / Y
en el genoma de
Drosophila
melanogaster?
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•Edad de aparición de un fenotipo
Aparición tardía de la enfermedad de
Huntington (autosómica dominante)
•Temprana
•Tardía
•Impronta parental
•Ejemplo
Factor crecimiento II tipo insulina (Igf2) en ratón y humanos.
Mutante homocigoto -> enano.
El fenotipo del heterocigoto depende del origen del alelo
Alelo salvaje es paterno -> fenotipo salvaje
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Alelo salvaje es materno -> fenotipo enano (el gen procedente de la
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madre no se expresa)
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Relaciones genotipo-fenotipo
Ausencia de
dominancia
en el Dondiego
de noche (Mirabilis
jalapa)
P1
F1
F2
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Relación genotipo-fenotipo:
Variación en la dominancia
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Relación genotipo-fenotipo:
Codominancia
•Presencia de ambos fenotipos paternos en el heterocigoto
•Grupo sanguíneo AB0
•Heterocigoto proteína detectada por electroforesis en hemoglobina
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Relación genotipo-fenotipo:
Niveles de dominancia: la dominancia o codominancia no es una
propiedad del genotipo sino del fenotipo
HbAHbA: Normal.
HbSHbS: Anemia grave.
HbAHbS: No anemia
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Relación genotipo-fenotipo:
Retinoblastoma hereditario
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R > r en el nivel celular
pero
r >Tema
R en
el nivel del
organismo
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del análisis
mendeliano
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Pleiotropía: un gen -> varios caracteres
Ejemplo anemia falciforme
Cambio de un nucleótido
en el DNA del gen de
la hemoglobina
Rápida destrucción de
los glóbulos rojos
Problemas
circulatorios
Acumulación de células
falciformes en el bazo
Producción de hemoglobina S
en lugar de la A
Baja concentración de
oxígeno en lo tejidos
Daño
cerebral
Anemia
Daños en
otros órganos
Daño en
el bazo
Agregación de la hemoglobina S para
formar estructuras casi cristalinas en
aguja en los glóbulos rojos
Debilidad
física
Distorsión de los glóbulos rojos,
adquieren forma de hoz (falciforme)
Fallo
cardiaco
Función mental
disminuida
Parálisis
Neumonía
Reumatismo
Fallo renal
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Penetrancia y expresividad
Ambos conceptos se refieren a la expresión fenotípica
variable de ciertos genes
Penetrancia: Proporción de individuos en una población
que presentan el fenotipo correspondiente a su genotipo.
Si P < 1 se habla de penetrancia incompleta
Expresividad: El grado de expresión individual de un
fenotipo para un genotipo dado
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Expresividad
La polidactilia se manifiesta en grados distintos
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Expresividad
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10 grados de expresividad variable en el
carácter piel manchada en perros de la raza
beagle. Tema 8: Extensiones del análisis mendeliano
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Caracteres determinados
por más de un gen
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Caracteres determinados por
más de un gen
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Caracteres determinados por más de un gen:
color del fruto pimiento Capsicum annum
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Interacción entre genes:
dos o más genes determinan el fenotipo de un
modo que alteran las proporciones mendelianas
esperadas
Variedad blanca 1
Variedad blanca 2
aaBB
AAbb
Púrpura
AaBb x AaBb
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1/4 AB
1/4 Ab
1/4 aB
1/4 ab
1/4 AB
AABB
AAbB
AaBB
AaBb
1/4 Ab
AABb
AAbb
AabB
Aabb
1/4 aB
AaBB
AaBb
aaBB
aaBb
1/4 ab
AaBb
Aabb
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aaBb
aabb
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Tipos de interacción genética según la modificación
de las proporciones mendelianas
•Epistasia: enmascaramiento de la expresión de un
gen por la acción de otro gen distinto
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3
3
1
9:3:3:1
Epistasia dominante y
13:3 recesiva (supresora)
9:7 Epistasia recesiva doble
9:3:4
Epistasia recesiva
12:3:1 Epistasia
dominante
15:1 Epistasia dominante doble
(duplicación)
A-B-
A-bb
aaB- aabb
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Genética bioquímica: estudio
de la relación entre genes y
enzimas
Hipótesis un gen - una enzima
(Beadle y Tatum 1941)
Estudio de la ruta biosintética de la
niacina (vitamina B3 en el hongo del
pan Neurospora crassa)
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Genética bioquímica:
muchos genes
cooperan en el producto final
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Explicación bioquímica de la proporción 9:7
en el color de la aleurona del maíz
Precursor
blanco
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Intermediario
blanco
Producto final
púrpura
Enzima A
Enzima B
Gen A
Gen B
Para obtener el producto final púrpura necesitamos que
tanto el gen A como el B produzcan una enzima
funcional. Si uno de los dos genes falla (genotipo aa ó
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bb), el producto final será blanco
Explicación bioquímica de la
epistasia recesiva 9:3:4 en
la síntesis de los pigmentos
de los pétalos de la planta
“Mary ojos azules”
(Collinsia parviflora)
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Prueba de complementación:
permite saber si dos mutaciones están en el
mismo locus o en diferentes loci
Mismo locus
Diferentes loci
Complementación:
un individuo con dos
mutaciones fenotípicas
presenta un fenotipo
salvaje
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•
Buscad ejemplos de caracteres en los que se dan
interacciones genéticas que no se han ilustrado en este
tema (como por ejemplo la epistasia dominante doble)
•
Proponed rutas bioquímicas u otros mecanismos
genéticos para explicar los tipos de interacción
descritos en los que no se ha presentado un
mecanismo
•
Trata de relacionar los siguientes conceptos de la
genética, de la física, de la clínica y de la matemática:
pleoitropía, complejidad, mutación, efecto no lineal,
síndrome, interacción, desarrollo, rede
•
Léase y coméntese el artículo: El contexto de un
concepto genético
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