Mutaciones cromosómicas estructurales (UAM, Miguel Pita)
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“Nada en Biología tiene sentido si no es analizado bajo el prisma de la Evolución” Theodosius Dobzhansky, 1973 (Modif. de Pierre Teihard de Chardin)
Transcript of Mutaciones cromosómicas estructurales (UAM, Miguel Pita)
“Nada en Biología tiene sentido si no es analizado
bajo el prisma de la Evolución”
Theodosius Dobzhansky, 1973
(Modif. de Pierre Teihard de Chardin)
Mutación
¡mala!
¡buena!
Mecanismos:
-Mutación – Genera variabilidad
-Selección Natural - No
-Deriva Genética -No
-Migración – Más o menos
¿buena?
LA MUTACIÓN EN LA EVOLUCIÓN
Selección Natural
Deriva Génica
¿Evolución?
Variación Mutación*
…es la fuente de la variabilidad genética MUTACIÓN, SELECCIÓN NATURAL, DERIVA GÉNICA, MIGRACIÓN
Mutación – Genera variabilidad
Una mutación es un
cambio en el ADN
(o ARN)…
que se puede transmitir
o heredar
Mutación – Genera variabilidad
¿Dónde?
¿en qué parte del ADN? ¿gen?
¿Cuándo?
¿en qué momento del desarrollo?
¿Cuánto?
¿qué cantidad de ADN se ve
afectada?
Tipos de mutación
TODOS SON CAMBIOS EN LA
SECUENCIA DE ADN
-Génicas o puntuales = “moleculares”
……………
-Cromosómicas:
Estructurales
deleción
duplicación
translocación
inversión
Numéricas
aneuploidías
poliploidías
* Las mutaciones que no son mutaciones
Teoría endosimbiótica
Mutación – Genera variabilidad
Mutación en un contexto evolutivo
VARIACIÓN INDIVIDUAL HEREDABLE
…es la fuente de la variabilidad genética …no suelen ser beneficiosas (si acaso, neutras) …aparecen aleatoriamente …distinta importancia en línea germinal y somática
LA MUTACIÓN EN LA EVOLUCIÓN
…aparecen aleatoriamente (carácter pre-adaptativo)
Las mutaciones se producen en los individuos de las poblaciones independientemente
de si confieren o no al individuo alguna ventaja adaptativa (carácter pre-adaptativo)
No está determinada: es aleatoria
Concepto lamarckiano de la mutación
las mutaciones se producen como
consecuencia de una
adaptación fisiológica de los
individuos al ambiente
(carácter post-adaptativo)
La mutación no aparece como
respuesta a un estímulo ambiental,
aunque el ambiente pueda causar
mutaciones
Mutación
LA MUTACIÓN EN LA EVOLUCIÓN
…importancia en línea germinal (y no en línea somática)
soma
Línea germinal
Clon de células mutantes
normal normal mutante
Descendencia
¿?
Norma general:
La constitución cromosómica de una especie o de las
células de un individuo es constante en cuanto a su
morfología y al número de cromosomas.
Hasta que deja de ser así…
MUTACIONES CROMOSÓMICAS
TIPOS DE MUTACIONES CROMOSÓMICAS:
-NUMÉRICAS (cambio en el número cromosómico):
ANEUPLOIDÍAS
POLIPLOIDÍAS
-ESTRUCTURALES (cambio en la ordenación de genes):
DELECIONES
DUPLICACIONES
INVERSIONES
TRANSLOCACIONES
R! apareamiento homólogos…
No tiene
importancia
en las mutaciones
puntuales
DEF:
VARIACIÓN CROMOSÓMICA ESTRUCTURAL:
Cambio en la disposición lineal de los genes en un
cromosoma.
Implica pérdida, ganancia o reordenación.
Deleción- Pérdida
Duplicación- Ganancia
Inversión- Reordenación
Translocación- Reordenación
Afectan a un cromosoma
Afecta a dos o más
TIPOS:
INVERSIONES:
VARIACIÓN ESTRUCTURAL EN LA QUE UN SEGMENTO
CAMBIA DE SENTIDO DENTRO DEL PROPIO CROMOSOMA
(Y POR TANTO LA ORDENACIÓN DE SUS LOCI).
Sturtevant, 1926
A B C D E F G
A B C E D F G
Dos roturas en el ADN y un giro de 180º
Son necesarias dos roturas en el ADN y un giro de 180º en sentido perpendicular
A B C E D F G
A B C D E F G
5’ ACGTTACCCGTGTGTGAAGAACTACGTACAGCATGC 3’
3’ TGCAATGGGCACACACTTCTTGATGCATGTCGTACG 5’
5’ ACGTTACCCGTGTGTGTACGTAGTTCTTCAGCATGC 3’
3’ TGCAATGGGCACACACATGCATCAAGAAGTCGTACG 5’
-Simples
paracéntricas
pericéntricas
TIPOS DE INVERSIONES:
-Simples (un solo segmento invertido)
paracéntricas (el segmento invertido no incluye el centrómero)
pericéntricas (el segmento invertido incluye el centrómero)
-Complejas (se invierten simultáneamente varios segmentos de un
mismo cromosoma)
independientes: A`BC´DE`FG´H→ACBDEGFH
en tándem: A`BCD´`EF´GH→ADCBFEGH
incluidas: A`BCDEFG´H→AGF`EDC´BH→AGFCDEBH
solapantes: A`BCD´EFGH→AD`CBEF´GH→ADFEBCGH
TIPOS DE INVERSIONES:
COMPORTAMIENTO CITOLÓGICO:
-PROBLEMAS EN LÍNEA GERMINAL:
EL PASO POR LA R! (No presentan problemas en mitosis)
PERO TODO DEPENDE DEL TIPO DE INVERSIÓN…
Y el número y posición de los quiasmas…
S S S M M M
INVERSIÓN PARACÉNTRICA
INVERSIÓN PERICÉNTRICA
INVERSIÓN PARACÉNTRICA: UN SOBRECRUZAMIENTO
INVERSIÓN PARACÉNTRICA: UN SOBRECRUZAMIENTO
INVERSIÓN PARACÉNTRICA: DOS SOBRECRUZAMIENTOS
RECÍPROCOS:
INVERSIÓN PARACÉNTRICA: DOS SOBRECRUZAMIENTOS
COMPLEMENTARIOS:
INVERSIÓN PARACÉNTRICA: DOS SOBRECRUZAMIENTOS
DIAGONALES:
INVERSIÓN PARACÉNTRICA: DOS SOBRECRUZAMIENTOS
UNO INTERIOR Y OTRO EXTERIOR A LA INVERSIÓN:
INVERSIÓN PERICÉNTRICA: UN SOBRECRUZAMIENTO
INVERSIÓN PERICÉNTRICA: DOS SOBRECRUZAMIENTOS
RECÍPROCOS:
INVERSIÓN PERICÉNTRICA: DOS SOBRECRUZAMIENTOS
COMPLEMENTARIOS:
INVERSIÓN PERICÉNTRICA: DOS SOBRECRUZAMIENTOS
DIAGONALES:
INVERSIÓN PERICÉNTRICA: DOS SOBRECRUZAMIENTOS
UNO INTERIOR Y OTRO EXTERIOR A LA INVERSIÓN:
EL PASO POR MEIOSIS DE LA INVERSIÓN:
Depende de:
-tipo de inversión (para- o pericéntricas)
-tamaño de la inversión (las pequeñas no afectan)
-posición del sobrecruzamiento (dentro o fuera del bucle;
complementarios o recíprocos…)
-número de sobrecruzamientos
-Inversiones = supresoras de la recombinación:
-Impedimentos estructurales: no aparean (salvo bucle)
-Si aparean y recombinan en el bucle obtenemos el gameto
normal y el invertido (...)
SUPERGENES:
“Un grupo de genes (alelos) ligados que son (o tienden a ser)
transmitidos como una unidad hereditaria, y que por tanto se
mantienen juntos sobre un cromosoma”
Darlington y Mather, 1949
INVERSIONES Y EVOLUCIÓN: mecanismo
EVOLUCIÓN DE LOS SUPERGENES
1-Supresión de la recombinación (en los supergenes)
2-Aumento de la frecuencia de heterocigotos estructurales:
normal-invertido
3-Generación de homocigotos estructurales
Y empezaran a recombinar entre sí los individuos homocigotos...
S S S M M M
-Supresión de la recombinación (en los supergenes)
SISTEMA EVOLUTIVO DE LAS INVERSIONES
(cada haplotipo acumula mutaciones independientemente)
x
x
-Aumento de la frecuencia de heterocigotos estructurales (normal-invertido) que podrán cruzarse, lo que supondrá: -Generación de homocigotos estructurales Y empezarán a recombinar entre sí los individuos homocigotos...
x
Segunda etapa evolutiva
x
1937 Dobzhansky publicó el libro Genetics and the Origin of Species
INVERSIONES Y EVOLUCIÓN: antigüos usos -Establecimiento de filogenias mediante estudios de inversiones
DOBZHANSKY & STURTEVANT, 1937
CROMOSOMA 3 DE Drosophila pseudoobscura y D. persimilis
Costa Oeste de América de Alaska a Guatemala; distribución discontinua
Cruces de pobls: descendencia homocigota estructural: salvajes
descendencia heterocigota estructural: presencia de inversión
Tendencia a mostrar inversiones paracéntricas sin recombinación
en el bucle: producen gametos viables normales e invertidos: supergenes
Flor-mono amarilla
Mimulus guttatus
Tipos de mutación
TODOS SON CAMBIOS EN LA
SECUENCIA DE ADN
-Génicas o puntuales = “moleculares”
……………
-Cromosómicas:
Estructurales
deleción
duplicación
translocación
inversión
Numéricas
aneuploidías
poliploidías
DUPLICACIONES:
Afectan a:
-una base X
-un gen
-medio gen
-una región
-satélites
-genomas X
NOMBRE EFECTO CAUSA
Mutaciones puntuales Generación de alelos Errores al duplicar o reparar el material hereditario
Duplicaciones Posible aparición de nuevos genes
Entrecruzamiento desigual en la meiosis o retrotranscripción
Cambios en la dotación cromosómica
Posible especiación Errores en la migración durante la meiosis
Posibles consecuencias evolutivas de (algunas) mutaciones
¿Cómo se produce la duplicación?:
Importancia evolutiva de la duplicación:
original + copia idéntica
original + nueva secuencia nuevo gen
pseudogen
DUPLICACIÓN + MUTACIÓN: LA COPIA ORIGINAL SE PUEDE MANTENER
Y PERMITIR A LA SEGUNDA COPIA ACUMULAR MUTACIONES
DUPLICACIONES NEOFUNCIONALIZACIÓN: LA FAMILIA
MULTIGÉNICA DE LAS GLOBINAS
La percepción del color es un gen duplicado
Los humanos podemos distinguir 1500 tonos de color a partir de sólo 3 foto-
opsinas distintas:
Los conos Azules absorben longitudes de onda de 445 nm
Los Verdes 535 nm
Los Naranja-Rojo 570 nm
-Las distintas opsinas presentan leves diferencias en la secuencia de
aminoácidos. En humanos las opsinas “roja” y “verde” difieren en 15 de 348 aa.
-Los genes que codifican las Opsinas (verde y roja) se encuentran en el
cromosoma X. Los varones –sólo un cr X- pueden expresar un gen defectuoso-
recesivo y tener ceguera para el rojo/verde.
El gen que codifica la Opsina azul se encuentra en el cromosoma 7.
DUPLICACIONES SUBFUNCIONALIZACIÓN: LA VISTA
Deuteranopia* y
Protanopia (y tritanopia)
*lo más frecuente
X-linked autosomal
Trichromatic Human female
Trichromatic Human male
Dichromatic Human male
(color blind)
Dichromatic New world monkey
female
Trichromatic New world monkey
female
Dichromatic New world monkey
male
La divergencia rojo/verde aparece en los primates
Los pájaros y los reptiles poseen 4 tipos de opsinas, moscas y mariposas 5, mantis10.
A lo largo de la escala evolutiva distintas duplicaciones han supuesto distintos
fenotipos
Lem
ur A
ye-aye
Gálago
M. ard
illa M. arañ
a Tití P
apió
n G
ibón
DUPLICACIONES NEOFUNCIONALIZACIÓN:
LA FAMILIA HOX
DUPLICACIONES NEOFUNCIONALIZACIÓN:
LA FAMILIA HOX
