Transcript Nuria

Conceptos CLADOS
Nuria Medina Medina
Genoma


El genoma es todo el material genético
contenido en las células de un
organismo en particular.
Por lo general, al hablar de genoma en los
seres eucarióticos nos referimos sólo al
ADN contenido en el núcleo, organizado
en cromosomas.
Genoma Eucariótico

Ser eucariota consiste básicamente en
tener la mayor parte del genoma confinado
en el núcleo.
ADN

El ácido desoxirribonucleico, frecuentemente
abreviado como ADN (y también DNA, del inglés
DeoxyriboNucleic Acid), es un tipo de ácido
nucleico, una macromolécula que forma parte de
todas las células.

Contiene la información genética usada en el
desarrollo y el funcionamiento de los organismos
vivos conocidos, siendo el responsable de su
transmisión hereditaria.
ADN



Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de nucleótidos, es
decir, un polinucleótido. Un polímero es un compuesto formado por muchas
unidades simples conectadas entre sí, como si fuera un largo tren formado por
vagones.
En el ADN, cada vagón es un nucleótido, y cada nucleótido, a su vez, está
formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede
ser adenina→A, timina→T, citosina→C o guanina→G) y un grupo fosfato
que actúa como enganche de cada vagón con el siguiente.
Lo que distingue a un vagón (nucleótido) de otro es, entonces, la base
nitrogenada, y por ello la secuencia del ADN se especifica nombrando sólo la
secuencia de sus bases.
ADN



Cada molécula de ADN está
constituida por dos cadenas
formadas por un elevado
número de compuestos
químicos llamados nucleótidos.
Estas cadenas forman una
especie de escalera retorcida
que se llama doble hélice.
Cada nucleótido está formado
por tres unidades: una
molécula de azúcar llamada
desoxirribosa, un grupo fosfato
y uno de cuatro posibles
compuestos nitrogenados
llamados bases: adenina
(abreviada como A), guanina
(G), timina (T) y citosina (C).
ADN



Cada base orgánica de cada cadena
se une a la otra base de la otra
cadena mediante un enlace o puente
de hidrógeno
El apareamiento de bases se da
entre A y T y entre G y C, unidas por
puentes de hidrógeno (líneas
punteadas)
Existen dos puentes entre tiamina y
adenina, y tres entre citosa y
guanina.
Cromosoma


Dentro de las células, el ADN está
organizado dentro de estructuras
llamadas cromosomas que,
durante el ciclo celular, se
duplican antes de que la célula se
divida.
En biología, se denomina
cromosoma (del griego χρώμα, τος chroma, color y σώμα, -τος
soma, cuerpo o elemento) a cada
uno de los pequeños cuerpos en
forma de bastoncillos en que se
organiza la cromatina del núcleo
celular durante las divisiones
celulares (mitosis y meiosis).
Cromosoma


La cromatina es un material
microscópico que lleva la
información genética de los
organismos eucariotas y está
constituida por ADN asociado a
proteínas especiales llamadas
histonas.
Las histonas se unen al ADN,
ayudan a dar su forma a los
cromosomas y ayudan a
controlar la actividad de los
genes.
Ejemplo
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
Podemos imaginar que nuestro genoma es como una gran biblioteca
compuesta por 46 estanterías, organizadas en 23 pares, cada una de las
cuales contiene muchos libros con información, como para –en sentido
figurado– fabricar un ladrillo o una herramienta.
Si imaginamos nuestro genoma como una gran biblioteca, decimos
entonces que los pares de estantes son los cromosomas homólogos.
Cada miembro de un par de cromosomas es similar, pero no idéntico, a
su compañero. Los libros son los genes, en los cuales se guarda la
información para fabricar una proteína (un ladrillo) o una enzima (una
herramienta). El conjunto de genes de una especie determinada se llama
genoma.
ADN - Cromosoma


En los organismos eucariontes, el ADN está organizado en
cromosomas. Cada especie tiene un número característico: la
cebolla tiene 16 (organizados en 8 pares), la mosca de la
fruta Drosophila melanogaster, 8, y los seres humanos, 46.
De esto no se desprende que una mayor cantidad de
cromosomas equivale a ser “más inteligente” ya que las
células que componen las papas tienen 48 cromosomas.
Los seres humanos tenemos 23 pares de cromosomas: 22 de
ellos se llaman cromosomas autonómicos y se heredan uno
del padre y otro de la madre. Los cromosomas del par 23 se
llaman cromosomas sexuales y son diferentes entre sí.
Genoma - Fenotipo




El genotipo se refiere a la dotación génica del individuo, a su genoma,
mientras que el fenotipo hace referencia a la manifestación del genotipo.
Si el genotipo es el plan de instrucciones, el fenotipo constituye el
resultado de la acción. Pero sólo el genotipo se hereda.
El conjunto de genes de un individuo es el mismo desde su constitución
en el zigoto, pero el fenotipo puede definirse a muy distintos niveles y es
variable en el tiempo. El tipo celular, el tejido resultante del proceso de
división, la morfología del organismo, su comportamiento…, son también
fenotipos en la medida en que son expresión del genotipo.
No existe una correspondencia biunívoca entre el genotipo y el fenotipo.
Un mismo genotipo puede dar lugar a distintos fenotipos, y un mismo
fenotipo puede ser consecuencia de distintos genotipos.
Heterogeneidad: diferentes genotipos pueden producir fenotipos
similares.
Gen



Un gen es un segmento corto de ADN, que le dice al
cuerpo cómo producir una proteína específica. Hay
aproximadamente 30.000 genes en cada célula del
cuerpo humano y la combinación de todos los genes
constituye el material hereditario para el cuerpo humano
y sus funciones (genoma)
Un gen es un subconjunto determinado de nucleótidos
de uno de los lados de la escalera del cromosoma
referenciado
Un gen se encuentra en la misma posición en cada
cromosoma
Gen




Los rasgos dominantes son controlados por un gen en el par
Los rasgos recesivos requieren que ambos genes en el par
trabajen juntos para controlar el rasgo
Muchas características personales, como la estatura, son
determinadas por más de un gen. Sin embargo, algunas
enfermedades, como la anemia drepanocítica, pueden ser
ocasionadas por un cambio en un solo gen
Si una enfermedad es autosómica dominante, quiere decir que la
persona sólo necesita recibir el gen anormal de uno de los padres
para heredar la enfermedad
Alelo



Un alelo es cada una de las formas alternativas que puede tener
un gen (se diferencian en su secuencia) y que se puede manifestar
en modificaciones concretas de la función de ese gen
Al ser la mayoría de los mamíferos diploides estos poseen dos
alelos de cada gen, uno de ellos procedente del padre y el otro de la
madre
Por regla general se conocen varias formas alélicas de cada gen; el
alelo más extendido de una población se denomina "alelo normal,
salvaje o silvestre", mientras que los otros más escasos, se conocen
como "alelos mutantes"
Ejemplo Alelo



Pensemos que un gen es como como una página de un libro. En
esta página existen las instrucciones completas para fabricar un
producto.
Imaginemos también que todos los individuos de una especie tienen
esta página en su 'biblioteca genetica' (genoma).
De un individuo a otro puede haber pequeñas diferencias en las
letras que aparecen en estas páginas dadas. Pensemos, por
ejemplo, que hay 99 letras en la página. Todas las letras pueden ser
iguales de una página de un individuo a otro. Pero, puede haber
una, o unas pocas letras, en la pagina que pueden ser diferentes de
un individuo a otro. Esta variación se llama un alelo.
Ejemplo Alelo

Organismos que tienen típicamente dos copias de la misma
página en su biblioteca se llaman organismos diploides

Cuando un individuo tiene dos copias idénticas de la misma
página le llamamos organismo homogeneo

Cuando un individuo tiene dos copias de la página ligeramente
diferentes entonces le llamamos individuo heterogeneo
Ejemplo Alelo


Los conejos son diploides por lo que tienen dos copias de la misma página.
Supongamos que la página del ejemplo es el gen que codifica el color del
pelo, entonces sería diferente para los dos conejos.
Dos alelos
del mismo
gen
Carotipo
Carotipo




En la figura se presentan todos los cromosomas mitóticos de una niña,
ordenados por parejas de homólogos y por su longitud, lo que se
denomina cariotipo.
Puede observarse que en ese cariotipo hay 46 cromosomas (o sea,
2n=46) que es el número cromosómico de la especie humana. Se
puede advertir, también, que cada cromosoma tiene una estructura
doble, con dos cromátidas hermanas que yacen paralelas entre sí y
unidas por un único centrómero.
Durante la mitosis las cromátidas hermanas, que son idénticas, se
separan una de otra hacia dos nuevas células.
Las parejas de cromosomas homólogos que se observan en la imagen
tienen, además, una semejanza genética fundamental: presentan los
mismos genes situados en los mismos lugares a lo largo del
cromosoma (tales lugares se denominan locus o loci en plural). Esto
indica que cada miembro del par de homólogos lleva información
genética para las mismas características del organismo.
Carotipo



En organismos con reproducción sexual, uno de los miembros del par de
cromosomas homólogos proviene de la madre (a través del óvulo) y el otro del
padre (a través del espermatozoide).
Por ello, y como consecuencia de la herencia biparental, cada organismo diploide
tiene dos copias de cada uno de los genes, cada una ubicada en uno de los
cromosomas homólogos
Una excepción importante en el concepto de parejas de cromosomas homólogos
es que en muchas especies los miembros de una pareja, los cromosomas que
determinan el sexo o cromosomas sexuales, no tienen usualmente el mismo
tamaño, igual situación del centrómero, la misma proporción entre los brazos o,
incluso, los mismos loci. En la imagen puede observarse, por ejemplo, que el
cromosoma Y (que determina el sexo masculino en humanos) es de menor
tamaño y carece de la mayoría de los loci que se encuentran en el cromosoma X
Locus (plural loci)



En biología locus se utiliza para identificar
posiciones de interés sobre determinadas
secuencias
Un locus (del latín locus, lugar; plural loci) es
una posición fija sobre un cromosoma, como la
posición de un gen
La lista ordenada de locus conocidos para un
genoma particular se denomina mapa genético
Haplotiplo

Un haplotipo (del griego haploos = simple) es una
combinación de alelos ligados a múltiples locus que se
transmiten juntos


El haplotipo se puede referir a un solo locus, a varios o a
un genoma completo.
En el caso de organismos diploides como el hombre,
un haplotipo del genoma comprende solo un miembro
del par de alelos en cada locus

Es decir, cada persona tiene un haplotipo materno y un
haplotipo paterno
Meiosis


La meiosis es un proceso de división celular por el que a partir de una célula
madre diploide (2n) se obtienen cuatro células hijas haploides (n)
Durante la meiosis se producen dos divisiones celulares consecutivas
conocidas como meiosis I y meiosis II.

La primera de las divisiones, que es más compleja que la segunda, es
una división reduccional en la cual se pasa de una célula diploide (con
2n cromosomas) a dos células haploides (con n cromosomas) cada una
de ellas con 2n cromátidas

La segunda división es mucho más sencilla y similar a una división
mitótica, y en ella a partir de las dos células haploides (n)
anteriormente formadas se obtienen cuatro células haploides (n) con n
cromátidas cada una de ellas
Dos pares de cromosomas
Meiosis
Cada cromosoma se duplica
Cromosomas homólogos se enfrentan
Cromosomas homólogos se recombinan
Se dividen en dos: cada nueva célula tiene
un cromosoma de cada tipo
Se dividen en dos: cada cromosoma se
separa en dos y cada parte va a una célula
distinta
Meiosis
Recombinación genética

La recombinación genética es un proceso que lleva a la obtención de un
nuevo genotipo a través del intercambio de material genético entre
secuencias homólogas de DNA de dos orígenes diferentes

Las secuencias homólogas de DNA tienen la misma secuencia o casi la
misma; por consiguiente, puede ocurrir apareamiento de bases en una
longitud extensa de las dos moléculas de DNA

Los cromosomas homólogos tienen los mismos genes ubicados en el
mismo sitio. Sin embargo, los genes, aunque similares, pueden no ser
necesariamente idénticos como ocurre cuando existe una mutación en un
gen.
Recombinación genética

Para que aparezcan nuevos genotipos como
consecuencia de la recombinación, es esencial que
las dos secuencias homólogas sean genéticamente
diferentes. Tal es el caso en una célula eucariótica
diploide, que tiene dos juegos de cromosomas, uno
procedente de cada padre

El punto donde los cromosomas se cruzan se
denomina kiasma y el proceso de intercambio se
llama entrecruzamiento
Recombinación genética
Entrecruzamiento
La recombinación puede
producirse con baja
probabilidad en cualquier lugar
del cromosoma (normalmente
3), la frecuencia de
recombinación entre dos puntos
depende de sus distancia
Recombinación genética


Recombinación (crossing over): proceso complejo por
el cual dos moléculas de ADN, una materna y otra
paterna, intercambian segmentos recíprocamente.
Ocurre en la profase meiótica. Proceso de intercambio
de parte del material cromosómico entre cromosomas
homólogos durante la meiosis, que produce nuevas
combinaciones de la información genética
Fracción de recombinación (è): para un par de loci
dados, la proporción de meiosis en las cuales son
separados por recombinación. Usualmente denotada
como è. Los valores de è van de 0,0 a 0,5. A mayor
distancia entre los loci, mayor fracción de
recombinación.
Recombinación genética

Ligamiento
Resolución del Haplotipo



El genotipo de un organismo puede no definir únivocamente
su haplotipo
Por ejemplo, consideramos un organismo diploide y dos
locus bi-alélicos en el mismo cromosoma. El primer locus
tiene alelos A y T con tres posibles genotipos AA, AT y TT,
y el segundo locus tiene G y C, dando de nuevo tres
posibles genotipos GG, GC y CC
Para un individuo dado, hay entonces nueve
configuraciones posibles para el genotipo en estos dos locus
Resolución del Haplotipo

Con A y T tiene tres posibles genotipos

AA – que padre y madre tengan A en el locus
TT – que padre y madre tengan T en el locus
AT – que el padre tenga A y la madre T en el
locus o que el padre tenga T y la madre A en
el locus


Resolución del Haplotipo
Genotipos para el locus 1
locus 1 locus 2
Genotipos para el locus 2
genotipo
T
G
T
C
ó
locus 1 locus 2
haplotipo
T
C
T
G
En ambos casos salen dos haplotipos TG y TC
Haplotipo como herramienta




Como se indica anteriormente, un haplotipo es la constitución alélica de
múltiples locus para un mismo cromosoma
Dada la alta variabilidad alélica en el genoma humano, la probabilidad
de que dos individuos no relacionados presenten un mismo haplotipo, es
prácticamente nula
Es por esto que el estudio de haplotipos se ha convertido en una
herramienta útil en la determinación de relación génica entre individuos,
y por lo tanto en el estudio del origen de mutaciones causantes de
diversos padecimientos
De este modo, podemos decir que una mutación dada, presente en dos
individuos aparentemente no relacionados entre sí tiene un mismo
origen, si al realizar un estudio de haplotipos, el haplotipo relacionado
con la mutación en uno de los individuos es igual al haplotipo
relacionado con la mutación en el otro individuo
SNP

Un polimorfismo de un solo
nucleótido o SNP (Single
Nucleotide Polymorphism,
pronunciado esnip) es una
variación en la secuencia de
ADN que afecta a una sola base
(adenina (A), timina (T), citosina
(C) o guanina (G)) de un a
secuencia del genoma
Epidemiología Genética


La epidemiología genética es una disciplina
relativamente reciente que estudia la interacción entre
los factores genéticos y ambientales que dan origen a
las enfermedades del ser humano.
Valiéndose de marcadores genéticos desarrollados a
través de la biología molecular, de complejos
algoritmos almacenados en computadoras y de
amplias bases de datos, la epidemiología genética se
ha desarrollado notablemente durante los últimos
años.
Epidemiología Genética


Estudios de Segregación
Estudios en Familias

Estudios de recurrencia familiar:





Estudios en gemelos
Estudios en parejas de hermanos afectados
Estudios de ligamiento
Estudios Poblacionales


Caso índice – caso control, Análisis de cohortes, Regresiones ,
Ecuaciones de estimación generalizables, Genética estadística
Estudios de asociación
Estudios Combinados


Test de haplotipos de riesgo (HRR)
Test de distorsión de la trasmisión (TDT)
Análisis de Segregación


El Análisis de Segregación se basa en la
estimación de la probabilidad de que los
individuos de una población pertenezcan a un
determinado genotipo a partir de unos datos
observables.
Para ellos se estudian los fenotipos de los
individuos emparentados y se aplica la primera
ley de Mendel (gen recesivo y gen dominante)
para deducir si hay posible herencia genética.
Análisis del Ligamiento


Ligamiento genético puede definirse como la tendencia
de genes u otras secuencias de ADN en loci específicos, a
ser heredados juntos como consecuencia de su
proximidad física en un solo cromosoma.
Dos genes están ligados cuando no son transmitidos
independientemente a la descendencia. Mientras más
ligados estén dos loci, es más probable que sean
heredados juntos; al medir el grado de recombinación
entre ellos se puede averiguar la distancia que los separa.
Análisis del Ligamiento

Análisis de ligamiento - Linkage analysis (Análisis indirecto del
ADN)
Análisis del Ligamiento
Análisis del Ligamiento


El estudio de ligamiento genético es un método indirecto
que permite establecer la relación de una condición o
enfermedad genética entre distintos miembros de una
familia.
Para establecer esta relación se utilizan marcadores
genéticos localizados en la región cromosómica de interés,
tratando de acotar el gen o la mutación asociada a la
enfermedad o a la alteración investigada.
Análisis del Ligamiento

Marcador genético:


Un segmento de ADN con una ubicación física identificable
en un cromosoma y cuya herencia se puede rastrear. Un
marcador puede ser un gen, o puede ser alguna sección
del ADN sin función conocida.
Dado que los segmentos del ADN que se encuentran
contiguos en un cromosoma tienden a heredarse juntos, los
marcadores se utilizan a menudo como formas indirectas
de rastrear el patrón hereditario de un gen que todavía no
ha sido identificado, pero cuya ubicación aproximada se
conoce.
Análisis del Ligamiento

Desequilibrio de ligamiento (asociación alélica):
cuando alelos en dos loci distintos están en los
gametos más frecuentemente de lo esperado,
según las frecuencias alélicas conocidas y la
fracción de recombinación entre los dos loci.
Análisis del Ligamiento


Análisis paramétrico o basado en modelos:
análisis de ligamiento que requiere un modelo
genético predeterminado con variables que
incluyen modo de herencia (autosómico dominante,
recesivo, entre otros), penetrancia (completa e
incompleta), frecuencias genotípicas, entre otras.
Análisis no paramétrico: análisis de ligamiento
que no requiere presuponer un modelo de herencia
específico. Se usa para el análisis de
enfermedades genéticamente complejas, que no
presentan herencia mendeliana.
Un ejemplo – Análisis de ligamiento

Las tres fases del análisis de ligamiento son las siguientes:

Establecer los haplotipos de cada individuo: Se analizan los múltiples
marcadores de ADN dispuestos a cada lado (marcadores flanqueantes) o
dentro (marcadores intragénicos) de la región del gen de interés, con objeto
de determinar el conjunto de marcadores (haplotipos) de cada miembro de
la familia.
Mediante la comparación de los haplotipos de los miembros de la familia
con un estado genético conocido (es decir, afectados, no afectados), se
puede identificar el haplotipo asociado con el alelo patológico.
Determinar el estado genético: Una vez establecido el haplotipo asociado
con la enfermedad, es posible determinar el estado genético de los
miembros de una familia de riesgo.


Un ejemplo – Análisis de ligamiento

Análisis de
ligamiento para el
diagnóstico
prenatal de una
enfermedad ligada
al comosoma X.
Análisis del Ligamiento Paramétrico



El análisis de ligamiento paramétrico se basa en valorar el
logaritmo del cociente probabilidad de ligamiento/probabilidad de no
ligamiento, es decir, el logaritmo de la razón de probabilidades
[logarithmic odds ratio (lod score)]
El cálculo del lod score se hace a partir de toda una serie de
parámetros genéticos de la enfermedad y del marcador, que hay que
especificar.
El problema de este método es que su fiabilidad depende de manera
crítica de que los valores de los parámetros que se introducen en el
cálculo sean correctos. Esta es una de las razones por las que este
método tiene muy poca aplicabilidad en los «rasgos complejos» ya
que en ellos raramente se conocen con certeza dichos parámetros
Análisis del Ligamiento Paramétrico


LOD score (del inglés, logarithm of odds):
medida de la probabilidad de que dos o más genes
ó loci estén 'ligados'.
La interpretación general de los valores de LOD
score es la siguiente:



LOD score<-2, evidencia en contra de ligamiento;
LOD score entre -2 y 3, ligamiento probable, se requieren
datos adicionales;
LOD score=3, evidencia de ligamiento significativo.
Análisis del Ligamiento no Paramétrico




Los métodos estadísticos de ligamiento no paramétricos no
requieren especificar los parámetros genéticos de la enfermedad ni
del marcador genético que se esté estudiando.
Estos métodos se basan en la demostración de que los parientes
afectados por una enfermedad dentro de una familia heredan una
misma copia del marcador genético con más frecuencia de la que
sería esperable si la transmisión de la enfermedad y del marcador
fueran independientes.
Ello se traduce en el hecho de que los parientes afectados presentan
los mismos alelos del marcador con más frecuencia de la que
corresponde al caso de transmisiones independientes de la
enfermedad y del marcador, o, dicho de otro modo, en que hay un
exceso de alelos compartidos por dichos parientes.
Por ello, los métodosno paramétricos de ligamiento se llaman
también allele-sharing methods (métodos de alelos compartidos).
Análisis del Ligamiento no Paramétrico

Métodos de Ligamieno no Paramétrico:



IBD (identical by descent): valoran como alelos compartidos
los alelos que proceden del mismo gen progenitor.
Los parientes afectados que se analizan pueden ser hermanos
(sib pair analysis)o parientes con otro grado de parentesco,
aplicándose en cada caso distintas pruebas estadísticas para
saber si son o no significativas las desviaciones del número de
alelos compartidos por los parientes con respecto a lo esperado
cuando la enfermedad y el marcador no están relacionados
Cuando dos parientes comparten un alelo de un marcador, pero
no se puede saber si ambos alelos son IBD, lo que es frecuente,
se habla de una identidad alélica IBS(identical by state)
Análisis del Ligamiento no Paramétrico

Métodos de Ligamieno no Paramétrico:


APM (affected pedigree member): Estos métodos utilizan
pruebas estadísticas diseñadas específicamente para trabajar
con el número de alelos IBS
Para llevar a cabo cualquiera de estos métodos estadísticos es
preciso conocer la frecuencia de los alelos del marcador
genético correspondiente en la población que se esté
analizando, siendo los métodos APM especialmente sensibles a
dicho parámetro
Mapa Genético

Un mapa genético nos permite analizar las regiones
cromosómicas donde puedan ubicarse genes responsables
de una determinada característica y en su caso identificarlos
Se muestra el mapa genético para cada
cromosoma del arroz (Chr 1 – 12) en el
lado izquierdo y los segmentos contiguos
PAC/BAC a la derecha. La posición de los
PAC/BAC es mostrada en verde. La
escala de los mapas estimada en
centimorgans (cM). Tomado de Nature
436:793-800.
Mapa Genético


La cartografía genética es una disciplina de la genética que,
mediante varias técnicas, busca asignar a los distintos genes
de un genoma su lugar físico en aquél. Existen dos variantes
fundamentales de mapas: los genéticos, definidos mediante
unidades de frecuencia de recombinación, y los físicos, en los
que las distancias entre loci se expresan en unidades de
distancia en nucleótidos.
Técnicas:



FISH
RFLP
Cartografía mediante deleciones
Mapa Genético


El mapa genético es la representación de la secuencia lineal de
la información genética en cada cromosoma.
Los mapas de ligamiento representan el orden de disposición de
los genes y las fracciones de recombinación entre pares de
ellos, que son proporcionales a la distancia física que los separa.

Linkage Mapping:




Elston-stewart method
Lander-Green method
SuperLink
Los mapas genéticos miden la cantidad de recombinación entre
dos loci. Las unidades de mapa genético son cuantificadas en
porcentaje de recombinación (è) o en centimorgan (cM) entre
dos loci.
Mapa Genético


La Frecuencia de Recombinación es un parámetro genético
de cartografía genética, que, para dos loci dados, se emplea
como indicador cuantitativo de la distancia que existe entre
ambos. Su unidad, la unidad de mapa genético o centiMorgan
(cM), en honor de Thomas Hunt Morgan, como la frecuencia
de recombinación de 0,01, esto es, del 1%, lo que quiere decir
que uno de cada 100 productos de meiosis es recombinante.
Centimorgan (cM): unidad usada en los mapas de
ligamiento, correspondiente a una distancia de separación
entre dos genes que poseen una probabilidad de recombinar
del 1%. En humanos, 1 cM equivale aproximadamente a 1
millón de pares de bases (1 Mb). Se usa como medida para
expresar la posición de un marcador a partir del telómero del
brazo corto del cromosoma.
Programas para Análisis de Ligamiento




MapMaker: Paquete para análisis de ligamiento con
pequeños pedigrís, medios hermanos, caracteres
recesivos con familias nucleares y análisis multipunto
para pedigrís de tamaño moderado
Genehunter NPL: Paquete de análisis de ligamiento
paramétrico y no paramétrico
Sim IBD: Paquete de análisis de ligamiento
paramétrico y no paramétrico
...
Modelos Gráficos para Análisis de
Ligamiento




Árboles filogenéticos
Redes de recombinación ancestral
Redes bayesianas
Redes de Markov

Markov Chan MonteCarlo (MCMC): familia de
métodos iterativos basados en simulación
probabilística
Árbol Filogenético


La filogenia es la historia de la evolución de un grupo
de organismos
La filogenia se puede representar gráficamente
mediante árboles filogenéticos

En la base del tronco estaría el antepasado común de todos
los organismos, y de él partirían unas ramas, de las cuales
saldrían ramas más finas, y de éstas ramitas, etc.
Árbol Filogenético

Hay dos tipos de árboles filogenéticos:



Árboles de especies: Muestra la evolución de especies
Árboles de genes: Muestra las variaciones de secuencias
de ADN o proteínas
En organismos que se reproducen asexualmente
el árbol de genes y e de especies es
esencialmente lo mismo, pero en organismos
sexuales, el árbol de especies evoluciona más
lentamente que el árbol de especies
Árbol Filogenético

La forma convencional de un árbol filogenético es la
siguiente:
Árbol Filogenético


El nodo raíz indica la
posición de la
divergencia base, y en
ciencias de la
computación suele
situarse arriba en
lugar de abajo del
árbol
Las ramas que parten
de los nodos interiores
indican divergencias
genéticas y pueden
pintarse también con
forma rectangular
Árbol Filogenético

La rotación de las ramas no importa, de modo
que un mismo árbol permite distintas
representaciones
Árbol Filogenético

Otro ejemplo de árboles equivalentes:
Árbol Filogenético

La raíz del árbol es importante porque da la
dirección
Árbol Filogenético

Existen distintos tipos de árboles:


Dendograma: indica sólo relaciones de parecido
Cladograma: indica relaciones de parecido y
evolución. Simplemente muestra la distancia al
antecesor común en términos relativos. La
longitud de las ramas no indican el tiempo
evolutivo
Serían equivalentes, porque
en un cladograma el eje Y no
tiene significado
Árbol Filogenético


Filograma: indica relaciones de parecido, evolución y distancia,
para ello contiene información adicional dada por la longitud de las
ramas. Los números asociados con cada rama corresponden a un
atributo de las secuencias, tal como cantidad de cambio evolutivo.
Es aditivo
Dendrograma: tipo especial de árbol aditivo en el cual los
extremos del árbol son equidistantes de la raíz y son
proporcionales al tiempo de divergencia
Construir el Árbol Filogenético

Los pasos generales para construir el árbol
filogenético son:
1.
2.
3.
4.
Definir conjunto de secuencias a analizar (DNA, RNA o
proteínas) provenientes de distintos microorganismos
Alinear correctamente esas secuencias
Aplicar métodos adecuados para la construcción de
árboles filogenéticos
Evaluar estadísticamente el árbol filogenético obtenido
Construir el Árbol Filogenético

Un posible ejemplo de conjunto de secuencias
sería:
1 posición del genoma (no está ordenado puede ser padre-madre
o madre-padre)
Cada fila es un individuo
Información sobre el individuo y su familia
Construir el Árbol Filogenético
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Existen distintos métodos para construir árboles
filogenéticos:
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Métodos de distancia: Usando matrices de distancia:
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UPGMA: Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean.
NJ-Neighbour Joining. Vecino más cercano
Minimum evolution. Utiliza el método de cuadrados mínimos.
Métodos discretos: Operan directamente con las secuencias
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Parsimonia: usa un carácter. Criterio: buscar el menor número de
cambios evolutivos requeridos
Máxima verosimilitud (Maximum likelihood): utiliza el estado del
carácter y la distancia
Construir el Árbol Filogenético
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Métodos discretos: Analizan cada columna dentro
del alineamiento y construyen el mejor árbol que se
ajusta a esa condición
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Hay que usar hipótesis para cada columna dentro del
alineamiento
Suelen ser lentos
Construir el Árbol Filogenético
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Método parsimonia:
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La idea es que la hipótesis más sencilla es la más
probable
Entonces el objetivo es encontrar el árbol que minimice
el número de cambios
Construir el Árbol Filogenético
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Método parsimonia (ejemplo):
10
Construir el Árbol Filogenético
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Método parsimonia (ejemplo):
Usando sólo sitios
informativos (al
menos dos valores
distintos, y cada
valor representado al
menos 2 veces en
alguna secuencia
Evaluar el Árbol Filogenético
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El test más simple para probar si el conjunto
de datos soportan el árbol obtenido es el del
bootstrap
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Es un método estadístico que puede estimar las
distribuciones por creación repetida y análisis de
conjuntos de datos artificiales
Otros términos
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Epistasis: interacción entre los productos de dos genes, en la cual un gen
interfiere la expresión fenotípica del otro.
Expresión génica: efecto del gen sobre el fenotipo; forma como el gen de
una enfermedad se expresa por sí mismo.
Expresividad variable: extensión e intensidad variable de rasgos fenotípicos
entre personas con un genotipo dado.
Fenocopia: cambio fenotípico inducido por factores ambientales, que remeda
los efectos fenotípicos de una mutación.
Heterogeneidad genética: cuando un trastorno tiene tipos diferentes de
patrones de herencia; también tiende a interpretarse como heterogeneidad de
locus.
Heterogeneidad de locus: cuando diferentes genes producen el mismo
fenotipo clínico en diferentes familias.
Heterogeneidad alélica: cuando diferentes alelos (o mutaciones) en el
mismo locus están presentes y resultan en el mismo fenotipo.
Otros términos
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Intrón: región no codificante del gen.
Exón: región codificante del gen.
NPL score: non parametric linkage score, medida de Lod score obtenida
mediante métodos no paramétricos.
Nomenclatura de marcadores: por ejemplo, D4S450: D=ADN;
4=cromosoma 4; S=single (secuencia única); 450=# de referencia.
Método del miembro afectado del pedigrí (APM):
método de análisis de ligamiento no paramétrico que no requiere asumir un
modo de herencia específico.
Penetrancia: frecuencia con la cual un genotipo se manifiesta por sí mismo
en un fenotipo dado. La penetrancia es descrita como 'completa' o
'incompleta', de acuerdo con la frecuencia con que se expresa el genotipo en
el fenotipo.
Pleiotropismo: cuando un gen produce múltiples efectos.