7- Ligamiento y recombinación en haploides
Reino: Fungi Divisiones: Chytridiomycota, Zygomycota, Glomeromycota, Basidiomycota, Ascomycota Basidiomicetes : las clásicas setas y hongos con sombrero (champiñon = mushroom). Producen basidios con basidiosporas. Ascomycetes: levaduras y mohos. Producen ascas con ascosporas. Algas unicelulares que forman esporas equivalentes
S. cerevisiae: cerevisiae: levadura del pan Aspergillus indulans: moho indulans: moho verde del pan Ustilago hordei: tizón hordei: tizón de la cebada Neurospora crassa: moho crassa: moho rojo del pan
Hongos ascomicetos Estos organismos son únicos porque se puede analizar meiosis individuales, permitiendo estudiar aspectos básicos de la genética de la meiosis (un proceso central de la biología de los eucariotas) Cartografiar los centrómeros como si fuesen loci Investigar la posibilidad de interferencia de cromátida Examinar los mecanismos de entrecruzamiento •
•
Ciclo haploide: hongos n
Células haploides
n
2n
Meiosis n 3
n
n
n
Esporas sexuales 3
Ciclo biológico de Neurospora crassa ascosporas
conidiosporas 4
4
Ciclo biológico
Sordaria: ascas octosporas ordenadas Micelio: cuerpo sobre superficie; hifa :parte aérea donde se desarrollan las esporas
Haploides: análisis de meiosis individuales
tétradas
óctadas
no ordenadas Basidiomicetes (champiñon)
tétradas
óctadas
lineales Ascomicetes (levaduras y mohos)
Ventajas: haploides (fenotipo = genotipo) eucariotas! económicos (gran número en poco espacio)
Laboratorio: cultivo en medios sintéticos (+ agar) morfología de las colonias, resistencia a fármacos, auxotrofías
Nos permiten: Cartografiar los centrómeros como si fuesen loci Investigar la posibilidad de interferencia de cromátida Examinar los mecanismos de entrecruzamiento
Sordaria: octadas lineales Neurospora: octadas lineales, tiene 7 pares de cromosomas Sordaria fimicola pertenece al orden Sphaeriales de la division Ascomicetes. Se lo utiliza a menudo en trabajos de laboratorio de estudios de hongos por poseer atributos de interés: 1. Crece muy bien en cultivos nutritivos de agar (extracto de malta, agar dextrosa papa) y puede crecer y fructificar en una semana. 2. El cuerpo fructífero es fototrófico y se dirige hacia la luz incidente. 3. Sordaria es naturalmente auxótrofo (= nutricionalmente dependiente) . Requiere biotina para crecer y crecerá sobre medio mínimo + biotina pero no fructificará a menos que tenga disponible tiamina. Biotina y Tiamina pertenece al complejo B. Sordaria, por lo tanto, es dependiente de ciertas vitaminas de fuentes externas, debe obtener esto del medio ambiente.
Ascas ordenadas o lineales
Sordaria fimicola Neurospora crassa
4
4
Ascas ordenadas o lineales: Un gen
Sin entrecruzamiento: patrón de segregación en la primera división meiótica (patrón SPD) o patrón MI Las esporas se ordenan según su centrómero! El centrómero siempre segrega en la 1ra division!
Con entrecruzamiento:
patrón de segregación en la segunda división meiótica (patrón SSD) o patrón MII
MI MII MII Cuando no se produce sobrecruzamiento, cada una de las 8 esporas lleva una hélice de ADN del parental original, 4 de un cromosoma homólogo y cuatro del otro. Si cada juego de 4 hélices permanecen juntas, la tétrada se denomina directa (segregación 4:4). Si existe algún proceso de sobrecruzamiento, se altera el orden y dependiendo de la orientación de los husos en Anafase II pueden aparecer segregaciones distintas (2:2:2:2; y 2:4:2) que se denominan tétradas inversas.
Cuatro tipos de ascas con patrón M II aparecen con la misma frecuencia
2:2:2:2
2 : 4 :2
Por la union al azar de las fibras del huso a los centrómeros, que iran ‘hacia arriba’ o ‘hacia abajo’
Patrón MI
Patrón M
Un sobrecruzamiento -> 1/2 parentales ( P ) y 1/2 recombinantes ( R )
Cálculo de la distancia de un gen al centrómero Una cepa de Neurospora que necesita metionina (m) fue cruzada con una de tipo común (+) con los resultados que se muestran. Calcular la distancia entre este gen (m) y el centrómero.
6 ++ mm ++ mm 5 mm ++ ++ mm 6 mm ++ mm ++ 7 ++ mm mm ++ 40 mm mm ++ ++ 36 ++ ++ mm mm
cálculo de la distancia de un gen al centrómero Calcular la distancia entre este gen (m) y el centrómero. 6 ++ mm ++ mm 5 mm ++ ++ mm 6 mm ++ mm ++ um = FR = (1/2 MII) / total] X 100 7 ++ mm mm ++ 40 mm mm ++ ++ 36 ++ ++ mm mm Ascas totales: 6+5+6+7+40+36 = 100 Ascas MI: 40+36 = 76 Ascas MII: 6+5+6+7 = 24
distancia gen m-centrómero: (1/2 X 24)/ 100] X 100 = 12 um
Ascas ordenadas o lineales: Dos genes ascas lineales: dos genes
1. Ligados o no 2. Distancia entre ellos 3. Brazo cromosómico 3a. distancia gen-centrómero 3b. patrones M
ab ab ++ ++
ab ab ++ ++
ab a+ ++ +b
TT
ab a+ +b ++
DP
TT
a+ ab +b ++
TT
a+ a+ DNP +b +b
DP
1. Ligados o no 1a. DP vs DNP No ligados (segregación independiente) : DP ≈ DNP Ligados: DP >>> DNP (≈ 10 2 o 103 veces mayor) a
b
ligados a+
DP
TT
DP
TT
TT
DNP
b+
no ligados
1b. Frecuencia de recombinantes FR ≈ 50% -> no ligados (segregación independiente)
Clase Tipo de Tétrada
Genotipos Presentes
Número de Tétradas
I
II
III
Paterna (DP)
No Paterna (DNP)
Tetratipos (TT)
++ ++ ab ab
A+ A+ +b +b
++ a+ +b ab
43
43
14
Clase Tipo de Tétrada Genotipos Presentes
Número de Tétradas
I
II
III
Paterna (DP)
No Paterna (DNP)
Tetratipos (TT)
++ ++ ab ab
A+ A+ +b +b
++ a+ +b ab
43
43
14
6
30
64
2. Distancia entre dos genes um = FR = (1/2TT + DNP) / total] X 100 ab ab ++ ++ ab ab ++ ++ ab a+ ++ +b
DP
DP
TT
TT
ab a+ +b ++
TT
a+ ab +b ++
DNP
a+ a+ +b +b
3. Brazo cromosómico 3a. distancia gen-centrómero - lo ya visto:
um = FR = (1/2 MII) / total] X 100 3b. patrones MII - mismo brazo cromosómico: las ascas con patrón MII para el gen más cercano al centrómero, mayoritariamente presentan el mismo MII para el gen más alejado - diferente brazo cromosómico: no se cumple lo anterior
el mismo MII para b que para a porque están en el mismo brazo cromosómico
Una cepa doble mutante de Neuropora crassa que producía ascosporas blancas (ws) tenía contextura frágil y delicada (del), se cruzó con una cepa normal y se obtuvieron los siguientes tipos y frecuencias de tétradas: ws del ws + ws del ws del ws del ws + ws del ws del ws +
ws +
+ del
++
++
+ del
+ del
ws +
ws del ws +
+ del
++
+ del
++
++
++
ws +
94
19
64
10
+ del
+ del
18
1. ¿Ligados o independientes? 2. Si ligados, calcular la distancia genética entre ellos. 3. Posición relativa respecto al centrómero. 4. Si ligados, ¿en el mismo o distinto brazo cromosómico?
3
++
6
wsdel wsdel ++ ++ wsdel wsdel ++ ++
wsdel ws+ ++ +del
DP
TT
wsdel ws + + del ++
ws+ wsdel +del ++
DP
TT
TT
ws+ ws+ DNP +del +del
ws del ws +
ws del ws del ws del ws +
ws del
ws del ws +
ws +
+ del
++
++
++
+ del
+ del
ws +
ws del ws +
+ del
++
+ del
++
++
++
ws +
+ del
+ del
94
19
64
10
18
3
6
DP
DNP
TT
TT
DP
DNP
TT
1. ¿Ligados o independientes? -> ligados DP >> DNP DP: 94 + 18 = 112; DNP: 19 + 3 = 22 -> genes ligados
ws del ws +
ws del ws del ws del ws +
ws del
ws del ws +
ws +
+ del
++
++
++
+ del
+ del
ws +
ws del ws +
+ del
++
+ del
++
++
++
ws +
+ del
+ del
94
19
64
10
18
3
6
DP
DNP
TT
TT
DP
DNP
TT
2. Si ligados, calcular la distancia genética entre ellos. um = FR = (1/2TT + DNP) / total] X 100 distancia ws-del = (1/2 64+10+6) + 19+3) / 94+19+64+10+18+3+6] X 100 = (1/2 80) + 22) / 214 ] X 100 = 28,972 um
ws del ws +
ws del ws del ws del ws +
ws del
ws del ws +
ws +
+ del
++
++
++
+ del
+ del
ws +
ws del ws +
+ del
++
+ del
++
++
++
ws +
94
19
64
10
18
+ del
+ del 3
6
3. Posición relativa respecto al centrómero. um = FR = (1/2 MII) / total] X 100= 4. Si ligados, ¿en el mismo o distinto brazo cromosómico? -> considerar patrones M I y M II para ws y del de manera independiente
Patrón MI
Patrón MII
el mismo MII Para w que para d el porque están en el mismo brazo cromosómico
ws del ws +
ws del ws del ws del ws +
ws del
ws del ws +
ws +
+ del
++
++
++
+ del
+ del
ws +
ws del ws +
+ del
++
+ del
++
++
++
ws +
94
19
64
10
18
+ del
+ del 3
6
5. Determinar el origen más sencillo de cada una de las tétradas. DP
TT
DP
TT
TT
DNP
considerando la posición del centrómero
