Problemas Tema 8

ANALISIS DE LIGAMIENTO

Los loci A y D están estrechamente ligados, de modo que no se observa ninguna recombinación entre ellos. Si un hombre AAdd se cruza con una mujer aaDD, ¿qué genotipos veremos en los hijos y en qué proporciones? ¿Cuál será la fase de los cromosomas en los hijos? Explique la respuesta en cuatro líneas

Pregunta corta

Los gametos del hombre serán todos Ad y los de la mujer aD, así que los hijos serán todos (100 %) AaDd. La fase de los cromosomas será siempre Ad/aD (cromosoma paterno / cromosoma materno)

En un análisis de recombinación se observa que los genes A y B producen más cromosomas recombinantes que los genes A y C. Los tres genes A, B y C están ligados. Entre las siguientes posibilidades, determina cúal NO puede ser cierta: • C podría estar localizado entre A y B • B podría estar localizado entre A y C • Entre A y B hay más entrecruzamientos que entre B y C • A podría estar localizado entre B y C

B nunca podría estar entre A y C

Pregunta corta

T&T 10-1. En un estudio se descubre que el locus de la enfermedad de Huntington (HD) está estrechamente ligado con un polimorfismo de DNA en el cromosoma 4. Sin embargo, en el mismo estudio se descarta ligamiento entre HD y el locus del polimorfismo de los grupos sanguíneos MNS, que también mapea en el cromosoma 4 ¿Cuál es su explicación?

Pregunta corta

El locus HD está cerca del locus del sitio polimórfico, mientras que el locus MNS está en el mismo cromosoma pero suficientemente alejado (≥ 50 cM) como para que no se observe ligamiento

A2A2B2B2 A1A2B1B2 A1A1B1B2 A1A2B1B1

A1A1B1B1

Problema

A1A2B1B2

A1A2B1B2 A1A1B1B1 A1A1B1B2 A1A2B1B2 A1A1B1B1 A1A2B1B1 A1A2B1B2

¿Están ligados los marcadores A y B?

¿Conocemos la fase para determinar cromosomas recombinantes en la generación III?

¿Existe recombinación entre ambos marcadores?

¿Cuál es la mejor estimación de su distancia?

¿Conocemos la fase? Sí, conocemos la fase de FII-1 que es el porgenitor informativo. Su fase es A1B1 / A2B2 . La fase la calculamos a partir de los abuelos paternos (FI-1 y FI-2)

¿Existe recombinación entre los dos genes? Sí, ya que hay dos cromosomas recombinantes (FIII-3 y FIII-6)

¿Están ligados los genes A y B? Probablemente sí, porque aparecen 5 cromosomas no recombinantes frente a 2 cromosomas recombinantes en FIII. Distancia 2/7 =

Al practicar una amniocentesis se determina que el feto es de un varón y lleva el alelo marcador “a” ¿Estará afectado?

? a

En esta familia, el cromosoma X del abuelo materno afectado lleva el alelo A en un locus marcador estrechamente ligado con el gen de la hemofilia A (h). La fase de la madre se determina directamente, pues el alelo marcador A del cromosoma X del abuelo materno está necesariamente en fase con el alelo h del gen de la hemofilia A

Aplicaciones en el diagnóstico

Si el locus marcador está completamente ligado, la fiabilidad del ensayo es completa. Si está estrechamente ligado, el margen de error viene dado por la distancia a la que esté. Así, un marcador que se encuentre a 1cM del locus que se quiere estudiar, servirá para diagnosticar la herencia de este último con un 99% de fiabilidad.

La fase de ligamiento debe ser determinada en cada familia por separado Ejemplo de análisis de ligamiento en familias aparentemente muy parecidas Intentamos seguir el rastro al alelo causante de una enfermedad AR, y contamos con un locus marcador estrechamente ligado que tiene dos posibles alelos, 1 y 2

Se conocen mutaciones en un gen, todas ellas de carácter recesivo, que producen una grave enfermedad. Tenemos un marcador RFLP que está estrechamente ligado a dicho gen (consideraremos nula la probabilidad de entrecruzamiento entre el marcador y el gen). El análisis por Southern con una sonda específica para este RFLP muestra tres posibles alelos en la población, que consisten en fragmentos de 9 kb, 7 kb ó 6 kb. Una pareja sana tiene tres hijos, el mayor afectado por la enfermedad, y está esperando el cuarto; acuden al médico para saber si éste estará o no afectado. a) Sin tener ningún otro dato, ¿qué podrías decirles a los padres sobre la posibilidad de que el feto esté afectado? Al tener un hijo afectado, ambos padres son portadores -> 25% hijos afectados Se recoge sangre de todos los miembros de la familia (incluido el feto), se extrae ADN y se analiza el RFLP mencionado. A la izquierda se muestra el pedigrí, y a la derecha, el resultado del Southern

I.1 I.2 II.1 II.2 II.3 II.4 Patrón (kb) I 1 2 _______________________________________________ __ __ __ __ (9)

__ __ __ __ __ __ (7)

__ __ __ __ (6) II 1 2 3 4 _______________________________________________

b) ¿Añade este análisis nueva información? ¿Puede determinarse ahora con seguridad si el feto está afectado? ¿Podría deducirse si los hijos sanos son portadores? Explica tus respuestas.

El hijo afectado ha recibido el alelo 9 del padre y el 7 de la madre, que serán los asociados a

los alelos mutantes. Las hijas 2 y 3 son portadoras (tienen el 9 del padre y el 7 de la madre, respectivamente). El 4º hijo es sano y además no es portador de la enfermedad.

?

En el pedigrí que se muestra, Sara (III-1) quiere tener hijos. Busca consejo genético sobre el riesgo que puede tener de ser portadora de hemofilia, heredada de su abuelo materno (I-1). La hemofilia A viene determinada por mutaciones en el gen para el factor VIII de coagulación (F8C), localizado en el cromosoma X. Existe un microsatélite por repeticiones CA en el intrón 13 del gen F8C. El tipado para los alelos de dicho microsatélite da los resultados que se muestran en el pedigri (aparecen sólo dos alelos - c y d - en la familia).

c, d d, d

c, d d

d c, d

I

II

III

a) ¿Qué riesgo previo (o sea, antes de saber el resultado del análisis genético) tenía Sara de ser portadora, y cuál es el riesgo actual? Por análisis mendeliano, su riesgo sería ½, porque es hija de portadora obligada. El análisis del ADN indica que el gen F8C mutado del abuelo está asociado al alelo d del polimorfismo. La madre de Sara será Hc/hd. Sara ha recibido el cromosoma hd de su madre y por tanto es portadora. b) ¿Por qué II-1 no presenta hemofilia? La presencia de la mutación causante de la hemofilia es independiente del alelo que tenga el polimorfismo. En cada familia puede haber distintos haplotipos.

c) ¿Qué riesgo tiene la hermana de Sara (III-2) de ser portadora? Ninguno, pues ha recibido el cromosoma Hc de su madre. d) ¿Cómo cambiarían las predicciones si II-1 no fuera en realidad su padre biológico? Sara seguirá siendo portadora al haber heredado el cromosoma hd. Su hermana, no lo sabemos.

Una grave enfermedad AD afecta al padre (ya fallecido) y a su hijo. Este último está planteándose tener descendencia, pero sólo lo hará en el caso de que pueda realizarse diagnóstico preimplantatorio de la enfermedad y seleccionar los embriones no afectados. Se conoce el gen causante de la enfermedad pero se desconoce la naturaleza de la mutación que la produce. Se analizan 4 marcadores tipo RFLP, con dos posibles alelos cada uno, todos ellos ligados al gen a las distancias indicadas. Se presenta a continuación el tipaje para cada uno de ellos en los futuros padres y la madre del afectado. Marcador A Marcador B Marcador C Marcador D (a 0,1 cM) (a 5 cM) (a 2,5 cM) (a 0,7 cM)

Explicar el valor diagnóstico para cada uno de estos cuatro marcadores. Marcador A: no es informativo, porque el afectado es homocigoto. Marcador B: conocemos la fase del afectado, d1/D2. (error: 5%) hijo 1,1: sano hijo 2,2: enfermo hijo 1,2: 50% prob. sano, 50% enfermo. Marcador C: fase d1/D2. Fiabilidad: 97,5% hijo 1,1: sano hijo 1,2: enfermo Marcador D: no conocemos la fase. No es informativo.

1,1

1,2

1,2 1,2

1,2

1,1

1,1 1,1

1,1 1,2 1,2 1,2

En una familia se presentan dos casos de neurofibromatosis tipo I, una enfermedad genética que sigue un modelo de herencia autosómica dominante, y acuden al genetista para un diagnóstico genético. Todos los miembros de esta familia han sido tipados para un marcador que tiene dos alelos (1 y 2) y que está ligado al locus de la enfermedad (se encuentra a una distancia de 2 cM).

I

II

III

1, 2

?

1, 2 1, 2

2, 2 1, 2

1, 1

a) ¿Qué puede decir a esta familia sobre los riesgos de su descendencia? ¿Con qué fiabilidad les ofrece el consejo genético? Podemos deducir que el alelo marcador 1 recibido del abuelo está asociado al alelo de la enfermedad en esta familia. Por lo tanto el futuro hijo también presentará la enfermedad. Nuestro diagnóstico tiene una fiabilidad del 98%, ya que en un 2% de las veces puede ocurrir recombinación entre el locus marcador y el locus de la enfermedad. b) ¿Qué hubiese dicho a los futuros padres si los alelos marcadores en el feto hubiesen sido 1, 2 en lugar de 1, 1? En ese caso no podemos saber si ha recibido el alelo 1 o 2 del padre, así que solo podríamos decir que tiene un 50% de probabilidad de estar afectado.

Pedro y Marta tienen un hijo varón de 5 años que padece distrofia muscular de Duchenne (XR) y Marta está nuevamente embarazada. Acuden a la consulta del genetista porque quieren determinar si el feto está afectado y, en ese caso, interrumpir el embarazo.

a) ¿Qué probabilidad a priori tienen Pedro y Marta de tener hijos e hijas afectados?

Hijas sanas, 50% portadoras. Hijos: 50% sanos, 50% afectados. Se conoce un marcador SNP ligado al gen de la distrofina, a una distancia de 5 cM, que tiene

2 alelos, A y B. Se hace un análisis de DNA y se determina que Marta presenta los alelos A y B; su hijo enfermo tiene el alelo B.

b) ¿Podríamos usar sólo ese marcador para hacer diagnóstico prenatal del futuro hijo? De

ser así, ¿cómo?, ¿con qué fiabilidad? Hay que tener en cuenta que no sabemos el SEXO. Si sale A – serán sanos, tanto hijos como hijas, con 95% probabilidad. Si sale AB – son hijas y por tanto sanas, no sabemos si portadoras. Si sale B - 95% probabilidad de que sea hija portadora ó hijo afectado. c) ¿Cómo podríamos mejorar el análisis? Determinar el sexo. Utilizar más marcadores, más cercanos, y a ambos lados o incluso dentro del gen de la

distrofina.

Se analizó el posible ligamiento entre una enfermedad AD (enfermedad poliquística renal) y un polimorfismo situado en el gen de la globina alfa, en el cromosoma 16, en una serie de familias de Inglaterra y Dinamarca, con los siguientes resultados: F (rec) 0,00 0,01 0,10 0,20 0,30 0,40 LOD scores (Z) -inf 23,4 24,6 19,5 12,85 5,5 Zmax = 25,85 para una F(rec) max de 0,05. ¿Cómo interpretas estos resultados? Hay un fuerte ligamiento (5cM) entre el polimorfismo y el gen responsable de la enfermedad. En un estudio posterior, se investigó una gran familia siciliana que padecía aparentemente la misma enfermedad, y se obtuvieron estos resultados: F (rec) 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 LOD scores (Z) -inf -8,3 -3,3 -1,1 -0,02 ¿Qué puedes decir sobre esto? En esta familia, no hay ligamiento entre el polimorfismo y el gen responsable de la enfermedad. Por lo tanto, se trata de una enfermedad causada por mutaciones en otro locus, o sea, que hay heterogeneidad de locus. Para utilizar el análisis de ligamiento en diagnóstico familiar, habrá que tener otras evidencias previas de que en esa familia en particular hay ligamiento.

Juan y Elisa tienen un hijo varón sano de 10 años y Elisa está nuevamente embarazada. Acuden a solicitar consejo genético porque tanto él como ella tienen un hermano cada uno que padece distrofia muscular de Duchenne (XR). El médico hace el análisis genealógico de la pareja y descubre que tienen una bisabuela común. Ninguno de ellos recuerda ningún otro caso de la enfermedad en sus familias.

a) ¿Qué probabilidad dirías que tienen Juan y Elisa de tener hijos e hijas afectados?

Juan está sano. Elisa es hija de portadora obligada, tiene ½ prob. de serlo ella, y a su vez ½ de transmitirlo a sus hijos. Prob. hijos afectados: (½)(½) = ¼ Prob. hijas afectadas: 0, hijas portadoras: ¼. b) Se conoce un marcador ligado al gen de la distrofina, a una distancia de 5 cM, que

tiene 2 alelos, A y B. Se hace un análisis de ADN y se determina que Juan presenta el alelo A, y Elisa, los alelos A y B; su hijo sano tiene el alelo B. ¿Qué datos podemos obtener de este análisis? ¿Podríamos usar con esos datos el diagnóstico prenatal para ver si el futuro hijo estará o no afectado? ¿Cómo podríamos mejorar el análisis?

Sabemos que el alelo B de Elisa tiene un 95% de prob de estar asociado a un alelo

sano, pero no sabemos si el otro está sano o enfermo. Convendría analizar previamente a otros miembros de la familia de Elisa para ver si se puede asegurar si es portadora, y de serlo, entonces sí podríamos determinar la enfermedad del feto con un 95% de seguridad: niño B sano, niño A enfermo, niña AB sana, niña AA portadora.

T&T 10-2. Se analizó el ligamiento entre un polimorfismo en el locus de la globina-α en 16p y la enfermedad poliquística renal (EPQR; AD), un trastorno multiorgánico progresivo y bastante frecuente, en una serie de familias británicas y holandesas, con los resultados que se muestran en la primera fila de la Tabla ¿Cómo interpretaría los resultados de esta serie de familias? Posteriormente se investigó una extensa familia siciliana con EPQR para determinar si existía ligamiento con la globina α con los resultados que se muestran en la segunda fila ¿Cómo interpreta los resultados de este segundo estudio? ¿Qué implicaciones tienen estos resultados para la utilización de la información del ligamiento en el diagnóstico presintomático y el consejo genético?

Tabla de puntuaciones LOD para dos series de familias con EPQR θ =

0,00 0,01 0,10 0,20 0,30 0,40 Serie de familias

británicas y holandesas

- ∞

23,4

24,6

19,5

12,85

5,5 Extensa familia siciliana - ∞ n.d. -8,34 -3,34 -1,05 -0,02

T&T 10-3. En un estudio diseñado para probar la hipótesis de que un defecto en el gen de la proteína-γ, una de las proteínas más importantes del cristalino del ojo, puede ser responsable de la Catarata de Coppock (AD), se obtuvieron los resultados de la figura:

Símbolos azules = Miembros de la familia con cataratas. Letras = 3 alelos de un locus polimórfico en el DNA del gen del γ-cristalino en el cromosoma 2

¿Cuántas meiosis informativas se observan en la familia? ¿En qué individuos se puede determinar la fase? ¿Hay alguna meiosis en la que ha tenido que ocurrir una recombinación para explicar los datos? ¿Qué se puede deducir en cuanto al ligamiento entre el gen de la proteína-γ y la catarata de Coppock? ¿Qué estudios adicionales se pueden realizar?

T&T 10-4. El siguiente árbol genealógico muestra un ejemplo de diagnóstico molecular del síndrome de Wiskott-Aldrich, una inmunodeficiencia XR, utilizando un polimorfismo de DNA localizado a aproximadamente 5 cM del locus del síndrome ¿Cuál es la fase probable de la madre portadora? ¿Cómo la ha determinado? ¿Cuál será el resultado del diagnóstico prenatal?

T&T 10-4 (b). En la familia anterior, se pudo analizar al abuelo materno, que tenía el alelo B en el locus ligado ¿Cómo afecta este resultado al cálculo de la fase de la madre? ¿Qué puede deducir sobre el hijo afectado? ¿Qué otros estudios deben hacerse para verificarlo? ¿Qué diagnóstico prenatal haría ahora?