Genética Molecular: Conceptos Clave y Aplicaciones en Mejora Genética

Genómica

  1. Los pseudogenes no procesados suelen ser duplicaciones incompletas de genes. VERDADERO
  2. Ninguno de los elementos transponibles es capaz de codificar su propia retrotranscriptasa para incorporarse al genoma. FALSO
  3. La permanencia o eliminación selectiva de intrones genera diferentes isoformas para un transcrito. VERDADERO
  4. Un marcador es llamado codominante si se pueden distinguir todos sus alelos. VERDADERO
  5. El cambio de una pirimidina por una purina es llamado transversión. VERDADERO
  6. Un marcador molecular es una secuencia que sirve para trazar una región cromosómica de una generación a otra. VERDADERO
  7. Los SNPs son los marcadores de elección en los análisis clásicos de ligamiento por su grado de información. FALSO
  8. La heterocigosis es la probabilidad de que dos individuos tomados al azar de una población de referencia no compartan el mismo genotipo. FALSO
  9. Un valor bajo del PIC de un marcador permite distinguir sin equívocos dos grupos de descendientes según el marcador recibido del parental. FALSO
  10. Los paneles de células híbridas permiten asignar genes a cromosomas específicos. VERDADERO
  11. La mutación responsable del carácter RN se identificó mediante una estrategia de clonado posicional. VERDADERO
  12. La narcolepsia es una enfermedad que afecta a algunas razas de perros y que se produce por la inserción de un SINE en el exón de un gen. VERDADERO
  13. De una especie a otra, el número variable de cromosomas es independiente de las reorganizaciones que tienen lugar a lo largo de la evolución. FALSO
  14. Las diferencias genómicas entre especies solo se elevan al 1%. VERDADERO
  15. La genómica estudia la organización de genomas completos, su estructura y la función de los genes. VERDADERO
  16. El porcentaje de gametos recombinantes aumenta en medida que la distancia entre loci se acorta. FALSO
  17. Un cM equivale a la distancia entre dos loci para los que un 1% de los productos meióticos es recombinante. VERDADERO
  18. La composición nucleotídica varía a lo largo del genoma por la desaminación de las citosinas metiladas. VERDADERO
  19. Existe desequilibrio de ligamiento cuando las frecuencias de alelos de diferentes loci son distintas a las esperadas. VERDADERO
  20. La resolución es mayor en mapas genéticos que en mapas de híbridos de radiación. FALSO
  21. Una meiosis informativa no permite discriminar los alelos segregados por un parental. FALSO
  22. La secuencia de algunos genes (como los ARN de transferencia o las histonas) son redundantes y tienen múltiples copias a lo largo del genoma de cualquier especie. VERDADERO
  23. Algunos genes que presentan homología en regiones muy conservadas juegan un papel importante en el desarrollo temprano. VERDADERO
  24. Se define el polimorfismo como la existencia en una misma población de una o más formas alélicas para un mismo locus. FALSO

Genética Cuantitativa

  1. Un proyecto genoma consiste en la secuenciación completa del genoma de una especie. VERDADERO
  2. La heredabilidad en sentido estricto depende de la variabilidad entre los méritos genéticos. FALSO
  3. No es posible conocer el método genético de un individuo si sólo disponemos del valor fenotípico del propio individuo. FALSO
  4. La varianza fenotípica será igual a la suma de las varianzas genética y ambiental sólo en caso de que no exista interacción en correlación genotipo-medio. VERDADERO
  5. El aprovechamiento de la heterosis, mediante técnicas de cruzamiento, tiene interés cuando los caracteres a mejorar manifiestan bajas heredabilidades. VERDADERO
  6. El coeficiente de regresión b=(VA/VP) mide el parecido entre un progenitor y sus hijos. FALSO
  7. Los programas de mejora basados en técnicas de cruzamiento son más eficaces en el caso de desear la mejora de caracteres reproductivos con heredabilidades reducidas. VERDADERO
  8. Realizar medidas repetidas es más rentable en términos de precisión si el componente de varianza entre individuos es grande. FALSO
  9. La varianza genotípica será igual a la suma de las varianzas genética y ambiental sólo en caso de que exista correlación genotipo-medio. FALSO
  10. Disponer del valor de la heredabilidad para un carácter determinado nos permite tener un conocimiento de la media fenotípica de los padres seleccionados conocido el valor fenotípico medio de los hijos. FALSO
  11. La principal causa genética de la correlación entre caracteres es el fenómeno de desequilibrio de ligamiento de los genes. FALSO
  12. La varianza entre los valores mejorantes mide las diferencias entre individuos debidas a su rendimiento. FALSO
  13. La selección indirecta para un carácter (X) a través de la selección de otro correlacionado (Y) proporciona mejores resultados cuando la heredabilidad del carácter de interés (hX) es significativamente inferior a la del carácter seleccionado (hY). VERDADERO
  14. El diferencial de selección se define como la diferencia entre la media fenotípica de los individuos seleccionados en la generación parental y la media de los descendientes. FALSO
  15. El tamaño efectivo de una población depende del número de machos y del número de hembras que dejan descendencia. VERDADERO
  16. En una población pequeña, con el tiempo, ocurrirá que los individuos que la componen tendrán una mayor proporción de genes en homocigosis. VERDADERO
  17. La principal causa genética de la correlación entre caracteres es el efecto pleiotrópico de los genes. VERDADERO
  18. El fenómeno de la sobredominancia se produce cuando el individuo homocigoto dominante supera en media al resto de genotipos. FALSO
  19. Tan sólo en el caso de que exista correlación epistática el valor genotípico será la suma del valor aditivo y la desviación de la dominancia. FALSO
  20. Cuando se cruzan individuos de dos razas diferentes, como consecuencia del efecto no aditivo de los genes, puede surgir el fenómeno de la heterosis. VERDADERO
  21. La aptitud combinatoria específica es fundamentalmente consecuencia de las interacciones entre y dentro de genes. VERDADERO
  22. El aumento de la endogamia en una población puede, en determinadas condiciones, permitir un incremento en la media fenotípica de dicha población. FALSO
  23. El fenómeno de deriva genética provoca, entre otros efectos, que las frecuencias de los genes sean más parecidas entre las diferentes subpoblaciones. FALSO
  24. En una población cerrada, con apareamiento aleatorio, la endogamia nunca se reducirá, siempre aumentará. VERDADERO
  25. La varianza entre los valores mejorantes mide la correlación entre efectos genéticos y ambientales. FALSO
  26. Las causas del parecido entre parientes son exclusivamente de naturaleza genética. FALSO
  27. En poblaciones pequeñas el fenómeno de deriva genética da lugar a una frecuencia de genotipos heterocigotos mayor de la esperada. FALSO
  28. Las causas del parecido entre parientes son debidas exclusivamente a un ambiente común. FALSO
  29. El coeficiente de correlación intraclase entre familias de medios hermanos proporciona una estimación de dos veces la heredabilidad. FALSO
  30. El efecto medio de un alelo de un locus se define como el doble de la media de los hijos que lleven dicho alelo desviada de la media de la población. FALSO
  31. El efecto medio de un alelo de un locus se define como la desviación media, con respecto a la media de la población, de los individuos que recibieron dicho alelo de un padre y el otro alelo al azar de la población. VERDADERO
  32. Un tamaño efectivo pequeño es sinónimo de un gran incremento en endogamia por generación. VERDADERO
  33. El diferencial de selección se define como la diferencia entre la media fenotípica de los individuos seleccionados y la media de la población en la misma generación. VERDADERO
  34. La aptitud combinatoria general depende fundamentalmente de la acción aditiva de los genes. FALSO
  35. Para mejorar en una población los caracteres de comportamiento, que tienen heredabilidades elevadas, la mejor estrategia sería cruzar con individuos de otras razas alejadas que manifestarán “mejor” comportamiento con el fin de explotar el vigor híbrido que obtendríamos en la F1. VERDADERO
  36. En una población que ha alcanzado el límite de selección por antagonismo entre selección natural y selección artificial quedaría suficiente variabilidad genética como para responder a la selección en dirección contraria. VERDADERO
  37. El componente de varianza aditiva depende, entre otros factores, también de la magnitud de la dominancia. VERDADERO
  38. El tamaño efectivo de una población será más efectivo al real si los reproductores que dejan mayor número de descendientes son los que tienen un mayor nivel genético. VERDADERO
  39. La correlación entre los valores fenotípicos de padres e hijos no es un estimador de la correlación genética. VERDADERO
  40. Solo cuando un carácter está controlado por un locus se cumple que el valor genotípico es la suma del valor aditivo y la desviación de la dominancia. VERDADERO
  41. La varianza entre las medias de familias de medios hermanos es un estimador de 0,25 veces la varianza aditiva. VERDADERO

Selección

  1. La ausencia de un efecto en la definición del modelo por pertenecer todos los datos de ese efecto a una misma categoría se llama “limitación” del modelo. VERDADERO
  2. Una ventaja de la selección por descendencia es su sencillez. VERDADERO
  3. Actualmente un inconveniente de la selección genómica es su elevado coste. FALSO
  4. Los únicos animales valorados mediante metodología BLUP son los que disponen de dato propio. FALSO
  5. La precisión de un índice de selección basado en el dato de un padre es idéntica al basado en el dato de un hijo. VERDADERO
  6. Los modelos que se ajustan para caracteres que pueden medirse varias veces se llaman modelos multicaracter. FALSO
  7. Los caracteres objetivos de selección pueden no ser utilizados como criterio de selección. VERDADERO
  8. Cuando la heredabilidad es baja la información de parientes es más importante que cuando es alta. FALSO
  9. La inversa de la matriz de coeficientes es útil para conocer los errores de las valoraciones genéticas. FALSO
  10. El efecto materno debe considerarse siempre en los modelos como un efecto aleatorio. FALSO
  11. Los valores aditivos de la inversa de la matriz numerador de relaciones aditivas indican que uno de los animales es hijo del otro. FALSO
  12. La precisión de un valor genético no depende nunca de la heredabilidad del carácter. FALSO
  13. Si la heredabilidad es uno, el método clásico de selección más interesante es la selección individual. VERDADERO
  14. La ausencia de genealogía en distintos periodos debe corregirse ajustando en los modelos un efecto ambiental permanente. FALSO
  15. Las combinaciones lineales de las incógnitas cuyo valor no cambia al utilizar una o inversa generalizada distinta se llaman funciones estimables. FALSO
  16. La ventaja de los modelos multicaracter es aumentar la precisión de las valoraciones para cada carácter. VERDADERO
  17. Un elemento de la diagonal de la inversa de A siempre es positivo. VERDADERO
  18. Si se desea reducir el intervalo generacional el método clásico de selección más interesante es la selección por descendencia. FALSO
  19. Todos los coeficientes de la inversa de la matriz (A) valen entre 0 y 2. VERDADERO
  20. Si se desea estimar bien el efecto grupo genético deberemos intentar definir muchos grupos genéticos distintos. FALSO
  21. Los índices de selección basados en caracteres distintos del objetivo utilizan siempre la covarianza genética entre ambos caracteres. VERDADERO
  22. Cuando los valores genéticos se expresan con media 100, el valor genético de un animal superior a la media vale siempre más de 100. VERDADERO
  23. Si la influencia del medio común es despreciable, la selección intrafamiliar es más recomendable que la familiar. VERDADERO
  24. El efecto residual debe considerarse siempre en los modelos como un efecto aleatorio. VERDADERO
  25. Los pesos que ponderan los caracteres del criterio de selección determinan la ganancia económica que se obtiene por el incremento en una unidad de cada uno de ellos. FALSO
  26. La precisión de un índice de selección basado en la información de otro carácter es siempre menor que si el índice de selección se basa en el propio carácter. FALSO
  27. Los modelos que se ajustan para caracteres que pueden medirse varias veces deben incorporar el efecto materno. FALSO
  28. La inversa de la matriz A no es necesaria para resolver el BLUP. FALSO
  29. El grupo genético debe considerarse siempre en los modelos como un efecto fijo. FALSO
  30. El efecto ambiental permanente debe ser ajustado en los modelos como un efecto ambiental. VERDADERO
  31. Un animal de valor genético cero debe considerarse un animal de valor genético medio. VERDADERO
  32. El elemento de la matriz numerador de relaciones aditivas (A) correspondiente al cruce de un padre con un hijo vale ½. VERDADERO
  33. El efecto materno debe ser ajustado en los modelos como un efecto ambiental. VERDADERO
  34. La definición del modelo se completa con la ecuación del modelo y las esperanzas y varianzas de los efectos del modelo. VERDADERO
  35. Cuando seleccionamos caracteres distintos cada generación hablamos de selección en tándem. VERDADERO
  36. La precisión de un índice de selección basado en una media de datos depende entre otras cosas del número de datos empleados en calcular esa media. VERDADERO
  37. El índice de selección es un método de predicción sesgado. FALSO
  38. El efecto ambiental permanente debe considerarse siempre en los modelos como un efecto fijo. FALSO
  39. En selección genómica la población de referencia debe definirse una sola vez. FALSO
  40. Los pesos económicos son los factores de ponderación que se emplean para ponderar los caracteres objetivo de selección. VERDADERO

Introducción a la Genética y la Genómica

La genética es el estudio de gen a gen. Existen diferentes ramas:

  • La genética Mendeliana es una rama de la genética muy individualista.
  • La genética cuantitativa hace referencia a un carácter que está bajo la influencia de varios genes, es decir, un CARÁCTER=FENOTIPO (influencia de genes con pequeño efecto).
  • La genómica hace referencia a un conjunto de genes, donde tiene importancia la mejora de herramientas moleculares. Tiene importancia el hecho de que un gen esté formado por proteínas.

Genómica es la sinergia de:

  • Genética
  • Biología molecular
  • Ciencias de la computación
  • Robótica

Se basa en las técnicas que permiten obtener mayor cantidad de datos acerca de la genómica.

Definición. La genómica consiste en el estudio de la organización de genomas completos. Pretende un entendimiento exhaustivo de la estructura y la función de los genes.

Consecuencia. Analizar las interacciones entre genes (y sus productos) y entender las relaciones entre los diferentes sistemas de una célula y su regulación.

La genómica puede ser:

  • Estructural o descriptiva del ADN
  • Funcional. Estudio de los productos del ADN como el ARN, metabolitos y proteínas

Genómica Estructural: Proyecto Genoma

Es la secuenciación del genoma de diferentes especies. Nos permite ver características como:

  • Tamaño del genoma. Encontramos gran variedad de tamaños, desde bacterias de 3 millones de nucleótidos de media hasta el hombre, con 3000 millones. El mayor tamaño y complejidad está relacionado con la evolución.
  • Número de genes. Hay mayor número de genes conforme avanza la línea evolutiva.
  • Densidad. Existe una mayor densidad cuando el genoma es pequeño (Ej. Bacterias). En genomas más evolucionados presenta menos densidad (Ej. Humanos).

El proyecto genoma en el hombre

A partir de su realización hay un menor coste en la secuenciación del genoma de los mamíferos. Con los años tenemos una gran recopilación de proyectos tanto completos como incompletos además de los que van a comenzar a realizarse en poco. La secuenciación permite la comparación entre especies, por ejemplo la secuenciación de los primates permite su comparación con el hombre. La secuenciación de características concretas de las especies.

Un ejemplo de ello es el genoma de pez globo, que su secuenciación nos permitió saber que se trataba de un genoma compacto y sin intrones. Existen actualmente más de 3000 proyectos genomas en marcha. En animales domésticos son proyectos más lentos, debido a la evolución de los mismos. Se realizan principalmente por dos razones:

  • Estudios cuantitativos de carácter económico.
  • Estudios de algunas enfermedades, aunque son pocas por el carácter económico.

Entre las especies que ya se ha realizado el proyecto genoma encontramos: gallo (2004), bovino (2009), equino (2009), cerdo (2009), perro (2005) y gato (presenta una secuenciación de baja resolución). El proyecto genoma presenta dos fases:

  • Secuenciación básica o clásica.
  • Anotación. Determinación de las unidades funcionales, es decir, los genes a partir de la secuencia de nucleótidos.

Genómica Funcional

Tenemos diferentes campos que nos permiten la integración de datos:

  • Transcriptómica. El ARN nos permite saber expresión de los genes que se expresan en ese tejido. Es decir, nos permite detectar los genes que se están expresando en ese momento, lo cual nos da información acerca de la función de esos genes. Esto genera firmas moleculares para un determinado fenotipo. El análisis del transcriptoma nos permite la identificación de patrones.
  • Proteómica. Es el análisis del proteoma. Tenemos unos 22000, que generan de 1000000 proteínas. Cada gen da lugar a una cantidad de péptidos, los cuales dan lugar a una proteína que presenta una función concreta. Cada gen codifica un péptido distinto, el cambio en una péptido puede dar lugar a una proteína con un cambio en su función o afuncional.
  • Interactoma. Interacción de la proteína con el ADN.
  • Fenoma.
  • Localizoma.

Complejidad del Genoma

Las especies diferentes tienen genomas muy parecidos, por ello nos planteamos cómo somos tan diferentes si el genoma es tan similar. La variación del 1% determina las diferencias entre organismos, y es de solo 0,1% entre individuos de la misma especie. La variación se debe a:

  • Control a la expresión genética. Se da gracias a:
    • Reguladores de las regiones URT. Permite que algunos genes se expresen y otros no, depende de la secuencias que permiten o no la unión del promotor (si se une produce la expresión). Pueden influir las mutaciones.
    • ARN no codificante.
    • Intrones. Las mutaciones provocan transcritos distintos y a su vez proteínas distintas. Esto provoca por ejemplo la diferencias entre “magro” o masa muscular de diferentes cerdas, debido al cambio en una región reguladora situada en medio de un intrón.
  • Duplicación de genes. Ejemplo, genes que determinan la capacidad olfativa se duplica, dando lugar a las diferencias olfativas entra las diferentes especies.
  • Polimorfismo. Cambios en el genoma que produce cambios estables que se asocian a capacidades concretas, es el espejo de la variación entre los diferentes genomas.

Clasificación componentes del ADN:

  • Polimorfismo
  • Marcadores moleculares
  • Cartografía
  • Identificación de genes de interés

Organización del ADN: Clasificación de Componentes

El genoma se puede clasificar en:

1. Genoma mitocondrial

Tenemos 17 millones y codifica 37 genes:

  • Dos son ribosomas (para la transcripción del ADN en ARNr).
  • Veintidós genes de transferencia (ARNt).
  • Trece genes que codifican diferentes polipéptidos.

El genoma mitocondrial presenta en la membrana interna los complejos respiratorios que dan lugar al proceso respiratorio de la célula (de gran importancia para la célula). Produce una reducción por diferentes procesos dando lugar a ATP mediante la oxidación de los ácidos grasos e hidratos de carbono, que genera protones permitiendo el proceso. Para este proceso están involucrados varios genes y no todos ADN mitocondrial debido a que no es suficiente (los demás están en el núcleo). Los complejos respiratorios están por tanto codificados por genes tanto mitocondriales como nucleares.

2. Genoma nuclear

Tenemos 3000 millones de bases y codifica 22000 genes. Los genes en el núcleo se organizan en cromosomas, por lo general los cromosomas más grandes son los primeros. El número de cromosomas no implica mayor evolución, sino que se debe a la reorganización del genoma en cromosomas, que es completamente al azar.

Organización. Están formados por cuatro nucleótidos, siempre se disponen A-T y C-G (la diferencia entre bases pirimidínicas y púricas es el número de anillos). La hebra formada por los nucleótidos se dispone alrededor de las histonas (así como otras proteínas) y da lugar a octámeros de histonas. Que dan lugar al nucleosoma (10nm) y este al compactarse a la cromatina (30nm), la cual se enrolla alrededor del esqueleto de la topoisomerasa, mediante giros formando una estructura compacta (con diferentes grados de espiración), y es lo que da lugar a la estructura conocida como cromosomas.

Los cromosomas están formados por:

  • Cromatina. Presentan diferentes grado de tinción debido a la actividad:
    • Heterocromatina. No se tiñe, debido a que no se descondensa.
    • Eucromatina. Es sensible a tintes.
  • Centrómero. Puede situarse:
    • Metacéntrico. En el medio.
    • Acrocéntrico. En el extremo.
    • Submetracéntrico.

Composición. La concentración de los nucleótidos varía. Normalmente suele ser menor la proporción de G-C que la de A-T, de media la primera son un 40% mientras que la segunda son un 60%. Esta concentración se debe a que la citosina es inestable y mediante desaminación da lugar a uracilo (tiene proceso de reparación) y la metil-citosina por desaminación da lugar a timina (que silencia la expresión del gen). Estos cambios, como no se reparan, hacen que exista una mayor concentración de adenina y timina.

Los cromosomas. Son fragmentos de ADN con un contenido específico de nucleótidos y genes. Son unidades funcionales de replicación y condensación. El genoma es una estructura organizada. Las características funcionales no se distribuyen aleatoriamente.

Cromatina. Tiene dos tipos de bandas:

  • Bandas claras
    • Se tiñen poco.
    • Son sensibles a las ADNasas.
    • Son comparativamente ricos en G-C.
    • Se condensan tardíamente durante el proceso de ciclo por replicación precoz.
    • Rico en genes.
    • Los genes son comparativamente pequeños por que los exones están próximos.
  • Bandas oscuras
    • Se tiñen con tintes que se unen a genes ricos en A-T.
    • Son ricos en A-T.
    • Insensibles a las DNAasas.
    • Condensación temprana pero la replicación es tardía.
    • Pobre en genes.
    • Los genes son grandes por que los exones están separados por intrones muy largos.

El genoma comprende tanto genes como secuencias relacionadas con genes y ADN extragénico.

Cadenas

La dirección es 5’→3’. El primero es un grupo fosfato del primer nucleótido y el segundo el grupo hidroxilo del último nucleótido. Existen genes que codifican ARN codificante. Esto se debe a una serie de variantes:

  • Distancia intergénica.
  • Tamaño de los intrones (dependientes de la capacidad de condensación).

El ARN no codificante tiene cometido de silenciamiento de expresión de genes. Los genes transcritos son muy pequeños y por ello no se expresan.

Clasificación de los genes en familias

  • Familias de genes clásicas (codifican genes redundantes)
    • ARNr, ARNt, ARNsn, otros ARN.
    • Histonas.
  • Familias de genes que comparten dominios, aa’ concretos…
    • Familia DEAD, familia WD, Genes HOX, genes PAX.
  • Superfamilias de genes
    • Inmunoglobulinas, TCR, HLA.
  • Familias de genes en grupos
    • Globinas, hormonas del crecimiento, albúmina.
  • ARNr. Unidad transcripcional para dar lugar a cromosomas.
  • ARNt. No son todos idénticos. Presentan capacidad para leer el triplete de ARNm.
  • Histonas. Son proteínas básicas. Puede haber de diferentes tipos.

Organización de los Genes

Los genes son una secuencia de nucleótidos y aminoácidos. En una familia de genes que comparten dominios, parte de la proteína presenta una función concreta que está presente en todos. Los pseudogenes son segmentos codificantes incompletos y no son funcionales que dan lugar a un producto incompleto o directamente no dan producto.

  • Procesados. Son aquellos que generan producto.
  • No procesados. Son aquellos que no van más allá de la transcripción.

1. ADN extragénico

Repeticiones en tándem. Son repeticiones de un bloque de nucleótidos.

  • … ADN satélites. Se mueven poco. Se sitúan en el centrómero y alrededores, aunque la disposición varía. No es activo y no contiene genes. Suele tener entre 5-171 pares de bases e influye en la capacidad de migración de los cromosomas anclando los husos acromáticos (¿).
  • ADN minisatélite. Son regiones específicas del cromosoma con gran número de mutaciones por lo que son los principales generadores de la mutación. Pueden dividirse en:
    • Familia hipervariables. Se sitúan en los extremos de los cromosomas por debajo de los telómeros. Entre 200-2000 pares de bases. Ejemplo. La familia hipervariable GGGCAGGAXG genera la posibilidad de la variación, lo que nos da muchas posibilidades ya que el número de repeticiones puede variar.
    • Familia telomérica. Se sitúan también en los extremos de los cromosomas y su función es la de arreglar extremos cromosómicos.
  • ADN minisatélite. Se localizan a lo largo de todo el cromosoma. También son fuente de variación, son más frecuentes y utilizables. Tipos de variación:
    • Mononucleótidos. Secuencia (A)n. Se da cada 5-10kb y forma el 0.3%.
    • Dinucleótidos. Secuencia (CA)n.
    • Trinucleótidos.
    • Tetranucleótidos… Importantes para el control de la filiación.

Repeticiones dispersas. Tenemos diferentes elementos transcribibles:

  • Transposición mediante un intermediario tipo ADN. Son los transposones fósiles, que generan poca variación.
  • Transposición mediante un intermediario tipo ARN.
    • Familia no viral. Son incapaces de sintetizar una retrotranscriptasa. Son los denominados retropseudogenes o SINES.
    • Familia viral. Son capaces de sintetizar retrotranscriptasa. Poseen muchos elementos de retrovirus.

Los LINES son secuencias retrovirus más largas que se insertan de diferente forma. Los retrovirus presentan una cadena más larga y compleja (Ej. Retrovirus endógenos).

Polimorfismo y Marcadores

Polimorfismo

Es cuando en una población existen dos o más formas para un mismo segmento cromosómico.

  • Segmento cromosómico = locus = secuencia más o menos larga que puede ser un gen o no.
  • La mayoría de los alelos de una población no son permanentes.
  • Coexisten varios alelos en una población.
  • El polimorfismo en una población se mide por la población de heterocigotos.
  • La tasa de sustitución nucleotídica varía en función de del tipo de secuencia.

Mecanismos que afectan a la frecuencia de los alelos

Selección natural. Ejemplo: influye la capacidad de reproducirse o de no reproducirse Selección artificial. Ejemplo: capacidad de producir leche en vacas o le olfato es los perros, se han ido seleccionado artificialmente para potenciar las características que se deseaban Deriva genética. Perdida de alelos de diferentes segmentos cromosómicos debido al azar. Tiene más importancia en poblaciones pequeñas. El polimorfismo puede darse por mutaciones que pueden ser Somáticas. No se heredan. Tenemos 10¹⁶ divisiones en la vida media de un mamífero, y estas mutaciones se dan 1 error de replicación / de cada nucleótido incorporado es entre 10⁻⁹ y 10⁻¹¹; es decir, son bastante frecuentes. Una mutación deletérea en una célula somática causa la muerte de esa célula o alteraciones en al división celular (cáncer) Germinales. En machos es de 30 + (23n) + 5, siendo n= años. En hembras es de 24. MUTACIONES 1. Modificaciones química Espontaneas. Se produce de manera continua en la línea germinal y normalmente se suelen ser reparadas por diferentes mecanismos. Despurinaciones. Las purinas pierden su doble anillo de la base nitrogenada Desaminaciones. Sobre todo en citosina y metil-citosina (origina problemas) Transiciones tautomericas. Bases emparejadas de forma errónea, produce un cambio puntual que puede dar lugar al polimorfismo Por radicales libres. Resultado del metabolismo anaerobio Inducidas. Por radiaciones. Provocan cambios estructurales en el ADN Análogos de bases. Se “hacen pasar” por bases que no son. Un ejemplo es el bromo-uracil que se confunde con timinas Agentes alquilantes. Causa alteraciones estructurales por emparejamiento erróneo Agentes intercalantes. Provocan interacciones dentro de la cadena y cambian su estructura de doble hélice Productos de adición. Se unen a las bases e impiden el correcto enfrentamiento de los nucleótidos 1. Variación estructural Son mutaciones de gran tamaño. Un ejemplo de ellas son las translocaciones cromosómicas, el las cuales se cambia un segmento cromosómico entre dos cromosomas no homólogos Pueden ser: Inversiones Translocaciones Fusiones

Delecciones Inserciones 1. Mutaciones puntuales. Pueden ser: Transiciones. Cuando se intercambia una purina por otra purina (o pirimidina por pirimidina). Este tipo son las más frecuentes Transversiones. Cuando se produce el intercambio de una purina por una pirimidina o viceversa Efectos sobre la función de los genes Efectos en la transcripción o transcripcionales. Actúan sobre la capacidad de transcribirse Efectos post-transcripcional. Alteran la capacidad de producción del ARMm (Ej. Eliminación de intrones Efectos en la traducción. Pueden dar lugar a: Mutaciones silenciosas. Suelen afectar en un 5% al primer nucleótido, un 0% al segundo y un 72% al tercero. Mutaciones sin sentido. Dan lugar a un codón STOP, es decir, la mutación da lugar a una falta de sentido Mutaciones de cambio con sentido. Mutación de GxC, provoca el cambio en el aminoácido en la transducción y esto afecta a la función de la proteína Mutaciones con cambio del marco de lectura. Pueden ser de eliminación o de inserción. Cambian la traducción de la secuencia y esto provoca un cambio en la función de la proteína 1. Mutaciones en secuencias repetidas en tándem. En microsatelites tienen mayor tasa de mutación. Se genera una deleccion para evitar el error, dando lugar al deslizamiento de las hebras. Son muy polimórficas. La inserción de SINEs y LINES da lugar por ejemplo a la narcolepsia 2. Variantes en el número de copias (Copy Number Variant o CNV) Afecta a varios nucleótidos en forma de insecciones o delecciones. Son bastante numerosas y no son tan pequeñas como las mutaciones puntuales. Dan lugar a consecuencias importantes, dando lugar tanto enfermedades como caracteres sencillos MARCADORES MOLECULARES Son secuencias de ADN que sirven de referencia para trazar un segmento cromosómico de tal manera que podamos seguirlo en las siguientes generaciones. Son secuencias de ADN que sirven de referencia para trazar un segmento cromosómico de una generación a otra. Pueden ser de diferente tipo RFLP. Nos permite percibir el polimorfismo (polimorfismos de longitud originados por fragmentos de longitud). Se generan por enzimas de restricción. Se empleaba antes de la PCR. La hibridación se realizaba por sondas PCR. Nos permite aumentar o ampliar una secuencia de ADN. Primero de desnaturalizan y se separan las hebras de ADN mediante un aumento de la temperatura, tras ello producimos la extensión del fragmento que deseamos ampliar mediante un cebados que se une y una polimerasa. Tras el ciclo tenemos dos copias del ADN original RAPD. Es muy similar a la PCR pero no hace falta saber que cebadores necesitamos, si no que se cogen cebadores de una secuencia muy sencilla. Por tanto tenemos una amplificación de una secuencia que desconozco pero que me permite detectar polimorfismo. AFLP. Tenemos dos muestras de ADN y mediante enzimas de restricción realizamos un corte de extremos cohesivos. Obtenemos un alto número de fragmentos de ADN únicos (≈1000). En estos fragmentos tenemos adaptaciones de secuencia específica y que hibridan en zonas diana (extremos cohesivos). Tras esto, mediante un amplificador y una diana se sintetiza y amplifica


Microsatelites. Nos permite detectar filiación o compatibilidad genética, es decir, para detectar asociaciones genéticas entre individuos y variaciones genómicas SNP. Polimorfismos de un solo nucleótido las cuales son muy frecuentes (identificación de mutaciones puntuales) Ejemplo: TTC Phe TTA Leu Son fácilmente genotipables mediante diferentes técnicas como la detección por sondas TAQMAN. Primero hacemos una PCR, pero antes colocamos una sonda (cada nucleótido del extremo marcado con fluorocromo). Uno de ellos emite luz y el otro inhibe al primero, de tal manera que si están juntos no emitan luz Despues, en la replicación la polimerasa avanza por la hebra y cuando llega a la sonda tiene capacidad para quitarla (levantarla), de tal manera que los extremos P y R se separan y emiten fluorescencia Finalmente obtenemos el genotipo por extensión del cebador. Hacemos una PCR donde solo se amplifica un nucleótido y añadimos ADN polimerasa y nuclotidos (marcado el extremo 3’ hidroxi alterado). Obtenemos diferentes fragmentos de diferentes color y tamaño, en función del nucleótido incorporado. Descubrimos asi las diferencias que existen entre los diferentes alelos Esta técnica se emplea sombre MICRORRAYS Propiedades de los marcadores Las características de los marcadores son: Tienen herencia mendeliana Son polimórficos Tienen propiedades polimórficas El polimorfismo se mide mediante los heterocigotos (es la probabilidad de que dos individuos cogidos al azar de una población no tengan el mismo genotipo) H = 1 – Σp².i También se puede medir por PIC o contenido de información porlimorfica (capacidad de un marcador para poder diferenciar los alelos que son segregados por sus progenitores) No es informativo, pues no sabemos que cromosoma es de cada parental, pues cada parental o padre tiene el mismo gen para los dos alelos Es informativo, pues sabemos que cromosoma es de cada parental o progenitor, es decir, es una meiosis informativa. Ejemplo ALELOS (frecuencia) HETEROCIGOTOS PIC 1 (1) 0 0 2 (0.5-0.5) 0.5 0.375 2 (0.9-0.1) 0.18 0.164 10 (todos 0.1) 0.9 0.891 Los heterocigotos y el PIC van cambiando conforme aumenta el número de alelos y se reparten las frecuencias Propiedades tecnológicas Características de los marcadores

TEMA 4. Mapas genómicos Los mapas genómicos pueden ser: Mapas genéticos Mapas físicos Mapas cromosómicos Mapas comparados MAPAS GENETICOS. Los mapas genéticos establecen el orden relativo de los genes basándose en la co- segregación de los loci en las familias de referencia Establecen la distancia genética. Cuando mayor sea la tasa de recombinación entre dos segmentos cromosómicos o genes, menor distancia tiene. Esta recombinación se produce durante la meiosis. Las mutaciones son cartográficas, por lo que los mapas genéticos nos permiten identificar las regiones cromosómicas y subcromosomicas donde se produce la mutación que da lugar a una variación en el carácter. En el año 1900 Boteson y Punnett realizaron de nuevo los experimentos de Mendel. Morgan fue posteriormente el que definió la recombinación genética. El ligamiento.


Los locis próximos en un segmento cromosómico aumenta la probabilidad de heredarse juntos debido a la proximidad del gen. Si están lejos pueden separarse por recombinación Es decir, si están ligados, tienden a permanecer juntos Pero si están en el mismo segmento cromosómico La probabilidad de recombinación de dos loci sirve como medida de la distancia. El orden lineal de los loci presupone que cada marcados es locus que ocupa una posición bien definida en el cromosoma Los alelos de ese marcador en un heterocigoto ocupan su posición correspondiente en los cromosomas homólogos Unidad del mapa genético. Es el cM, siendo 1cM la distancia entre dos locis para los que un producto meiotico de cada 100 es recombinante Análisis clásico de ligamiento. Para establecerse los mapas genéticos se necesitan familias de tres generaciones con un carácter que se pueda medir. Ejemplo. El carácter a medir es una enfermedad. Necesitamos Familia Tamaño de familia grande Gran densidad de cromosomas en diferentes segmentos cromosómicos Los genotipamos con los satélites y deducimos que el gen que está cercano a la enfermedad es el A₁. El individuo A₂A₄ es un individuo recombinante, y está enfermo debido a la recombinación. Por tanto en la familia tenemos 5 hijos con genes parentales y 1 recombinante. Por tanto seria de: (1-θ)⁵ Si no estuviesen ligados, es decir no hubiese recombinantes, la frecuencia esperada seria de 0.5. Es decir, habría las mismas probabilidades de heredar un carácter que el otro. (0.5)⁶ Cociente de verosimilitud Podemos calcular diferentes valores de θ. Cogemos diferentes valores y el cociente de verosimilitud. Son valores que siempre van entre 0-0.5. Montamos una función y en el punto donde sea máximo obtenemos el valor de θ̂ (en el ejemplo θ̂=0,23) Esto nos permite saber el cociente de verosimilitud (Δ o Ζ) y saber la distancia entre los dos loci Con este mecanismo descubrimos los locis colocados en sintenia y próximos entre si Importante saber también que 1cM=1millon de pb MAPAS GENOMICOS Mapas físicos o cromosómicos Hibridación “in situ”. Son de baja resolución. Cruzamos sondas que hibridan cromosomas para localizarlos en zonas concretas de genes. La resolución es la distancia mínima entre dos loci para poder diferenciarlos Mapas citogeneticos o ZOO FISH. Observar en unas especies donde se localiza en el cromosoma para ver si conserva le mismo orden Mapas físicos de alta resolución Células somáticas hibridadas. Crecen dos líneas celulares diferentes y forman un hibrido somático si las cultivas. Al final obtenemos un solo núcleo, una nueva línea celular estable con un núcleo con todos los cromosomas de ratón y solo algunos originarios de parte de cromosoma de mamífero. De esta forma se generan mapas, en cada línea celular se trabaja con fragmentos pequeños para determinar la enfermedad o la mutación que se genera en el gen. También nos permite localizar marcadores cercanos Híbridos de radiación. Cuando mayor es la radiación los fragmentos retenidos son más pequeños. Tiene una mayor resolución, lo que nos permite poder distinguir locis que se sitúan a una menor distancia. La distancia entre dos loci se mide por la co-retencion de una célula hibrida de radiación.


Se mire en CR, siendo la distancia entre dos loci que se separan por rotura del cromosoma 1. Mapas físicos de alta resolución. Genotecas. Integración de regiones cromosómicas de tamaño variable de diferentes sistemas para generar colecciones representativas de parte o la totalidad del genoma Estas colecciones se utilizan para cartografiar los genes responsables de genotipos diversos y son el elemento fundamental de los proyectos genoma Ejemplo. Fragmentos de genoma. Cada fragmento se une a un vector y se prolifera en bacterias (hospedador) de forma que se obtienen copias de esos fragmentos. Los vectores tienen que ser de replicación autónoma (no deben necesitar nada de la célula hospedadora) El objetivo es que cada fragmento incorpora un gen de interés y un microsatelite Los vectores pueden ser: Plásmidos Cósmicos (fragmentos mas grandes) BAC YAC Los dos últimos son fragmentos mucho mas grandes que aumentan la resolución Los fragmentos amplificados se van ordenando y forman los CONTIG

TEMA 5. Identificación de genes Identificación de genes Ejemplo. El carácter de cerdo Hampshire→ Efecto Hampshire La carne tiene un bajo pH por la retención de agua por lo que tiene poco rendimiento chanicero e incremento del glucógeno en musculo Se busca mutaciones en las 4 enzimas encargadas del metabolismo del glucógeno Se realiza luego un mapa genético para localizar el gen y gracias a un microsatelite cercano se localiza el gen de interés Ese marcador permite la localización del cromosoma mediante FISH (técnicas de fluorescencia). Esta localizado en el cromosoma 15 en la región subcromosomica Hacen un mapa comparativo con humana. Marcación de genes ERTOLOGOS (se descubren genes de interés y otros genes) Panel de híbridos de radiación para ordenar los loci Utilización de genoteca de BAC (bacterias) para generar un CONTIG de la región Detección del desequilibrio de ligamiento → mutación en PRK63, que codifuca subunidad reguladora AMPK o protein quinasa AMP dependiente, formando tres subunidades: Base Zona mutada o zona quinasa Zona reguladora Es una enzima encargada de mantener una tasa alta de ATP Hipertrofia muscular bovina Macroscopicamete. Hipertrofia generalizada, reducción del tamaño de órganos, mejora del índice de Microscópicamente. Reducción del contenido de grasa, hiperplasia muscular, reducción del tejido conectivo Mientras se realizaba este estudio apareció otro sobre ratones que tenía el mismo objetivo. Se compararon ambos estudios y se detecta el gen mutado, que genera una proteína anómala y afuncional que desborda el crecimiento muscular Clonado funcional. Ejemplo. Mutación de α-S₁ caseína de la leche de las cabras, que influyen en el rendimiento quesero. Para esta proteína encontramos 7 isoformas. Alelos A-B-C. Presentan el mejor rendimiento quesero Alelo E Alelos D y F Alelo O Modificaciones de los alelos Alelo F. Delecion de 37 aa’ producida por una mutación en el splice site del exón 9. Eliminación de tres exones (9,10 y 11). Aparición de una decena de transcritos diferentes Alelo G. Sustitución G/A afecta a la eliminación del intron 4. Produce una delecion de 13 aa’.   


Se cree que puede existir una posiblealteracion a nivel del promotor Alelo E. Inserción en el exón 19 de un LINE de 457pb Alelo o. Dos alelos nulos. Una delecion de un nucleotido con pérdida de 7 exones. Inserción de un segmento de 10 kb en intron 8 (LINE)

MÉTODOS CLÁSICOS DE SELECCIÓN A.- SELECCIÓN FENOTÍPICA O MASAL (Valor ación individual o Performance Test) VENTAJAS Buena precisión con heredabilidad media o alta Sencilla de realizar Intervalo generacional corto INCONVENIENTES Poca precisión con heredabilidades bajas Valores genéticos sólo válidos d entro del grupo de comparación B.- SELECCIÓN POR ASCENDENCIA VENTAJAS Elección precoz de reproductores, corto intervalo generacional INCONVENIENTES Menor precisión que selección fenotípica Ascendientes alejados (abuelos, et c.) aportan poco a la precisión C.- SELECCIÓN POR COLATERALES VENTAJAS Utilizable en caracteres que no se pueden medir en los candidatos INCONVENIENTES Sólo es útil con mucha informac ión si la heredabilidad es baja D.- SELECCIÓN POR DESCENDENCIA (Progeny test) VENTAJAS Bastante precisa con adecua do número de descendientes Utilizable en caracteres que no se pueden medir en los candidatos Posibilidad de aplicar una elev ada intensidad de selección INCONVENIENTES Es muy costosa y requiere un elevado número de datos Requiere el uso de inseminación artificial y organización de núcleos El intervalo generacional se alarga E.- S ELECCIÓN INTRA-FAMILIAR VENTAJAS Útil si hay un important e efecto de medio común Limita el incremento de endogamia INCONVENIENTES Menor precisión que selección fenotípica F.- S ELEC CI Ó N FA MI LI AR (Se sel ecci onan fami li as completas) VENTAJAS Útil si NO hay un importa nte efecto de medio común INCONVENIENTES Incremento de consanguinidad o endogamia G.- S ELECCIÓN COMBINADA (Se utiliza n distintas fuentes de información) Es el método más preciso pero resulta complicado in tegrar varias fuentes de información. Hoy BLUP. MÉTODOS CLÁSICOS DE SELECC IÓN PARA CARACTERES MÚLTIPLES A.- SELECCIÓN EN TÁNDEM Un turno para cada carácter separ adamente en generaciones sucesivas. Ejemplo: En la generación 1 selección para el carácter x1, en la generación 2 para x2, en la 3 ot ra vez para x1, etc… B.- SELECCIÓN POR NIVELES IN DEPENDIENTES DE DESCARTE Selección a part ir de un umbral para cada caráct er independient ement e del ot ro carácter. Ejemplo: Para una intensidad de selección del 25% se cogen por ejemplo el 50% mejor para el carácter x1 y a continuación se selecciona el 50%mejor para el carácter x2 de los seleccionados anteriormente para x1. C.- ÍNDICES DE SELECCIÓN Aplicar la selección simultáneamente a todos los caracteres mediante ponderaciones apropiadas. I = b1x1 + b2x2 + b3x3 +……. + bnxn Es el que produce mejores resp uestas en términos económicos