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Polimorfismos y marcadores moleculares, Resúmenes de Genética

Resumen de polimorfismos y marcadores moleculares aplicados al mejoramiento animal

Tipo: Resúmenes

2019/2020

Subido el 07/07/2020

gautmaria
gautmaria 🇦🇷

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Polimorfismos y marcadores moleculares
El ADN es una estructura de una complejidad admirable. Para nosotros, lo importante es
que el ADN es una fuente de información
Polimorfismo Genético: un polimorfismo es una variación en la secuencia de un lugar
determinado del ADN entre los individuos de una población. El polimorfismo ge-nético
hace referencia a la existencia en una población de múltiples alelos para un gen.
Aquellos polimorfismos que afectan a la secuencia codificante o reguladora, y que
producen cambios importantes en la estructura de una proteína o en el mecanismo de
regulación de la expresión, pueden traducirse en diferentes fenotipos. Un polimorfis-mo
puede consistir en la sustitución de una simple base nitrogenada (por ejemplo, la
sustitución de una A (adenina) por una C (citosina) o puede ser más complicado (por
ejemplo, la repetición de una secuencia determinada de ADN, donde un porcentaje de
individuos tenga un determinado número de copias de una determinada secuencia).
Los cambios muy poco frecuentes en la secuencia de bases en el ADN no se llaman
polimorfismos, sino mutaciones. Para que verdaderamente pueda considerarse un
polimorfismo, la variación debe aparecer en el 1% o más inidividuos de la población.
Mecanismos de modificación del ADN
Dentro de lo que llamamos una cadena de
ADN “normal”, podemos encontrar varios
tipos de polimorfismos:
Cambio en una base individual
La adenina ha sido reeemplazada
por una citocina
Adición de una o más bases
Entre la adenina y la timina se
adicionaron dos guaninas
Supresión de una o más bases
La adenina y la timina que estaban
entre las dos citocinas han
desaparecido
Para descubrir los diferentes polimorfismos se deben secuanciar miles de cadenas de
ADN por sectores y luego comparar los distintos grupos de bases. Básicamente, los
distintos polimorfismos nos van a indicar el fenotipo del individuo, y podemos utilizar-
los para marcar caracteres de interés, o expresiones de interés para un determinado
carácter.
Por ejemplo, los individuos que en la cadena previa presenten la secuencia CATCCTCAT me interesan
más que los demás porque esa secuencia determina un mejor fenotipo para el carácter que (he
determinado previamente) corresponde a ese conjunto de bases
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Polimorfismos y marcadores moleculares

El ADN es una estructura de una complejidad admirable. Para nosotros, lo importante es que el ADN es una fuente de información

Polimorfismo Genético: un polimorfismo es una variación en la secuencia de un lugar

determinado del ADN entre los individuos de una población. El polimorfismo ge-nético hace referencia a la existencia en una población de múltiples alelos para un gen. Aquellos polimorfismos que afectan a la secuencia codificante o reguladora, y que producen cambios importantes en la estructura de una proteína o en el mecanismo de regulación de la expresión, pueden traducirse en diferentes fenotipos. Un polimorfis-mo puede consistir en la sustitución de una simple base nitrogenada (por ejemplo, la sustitución de una A (adenina) por una C (citosina) o puede ser más complicado (por ejemplo, la repetición de una secuencia determinada de ADN, donde un porcentaje de individuos tenga un determinado número de copias de una determinada secuencia). Los cambios muy poco frecuentes en la secuencia de bases en el ADN no se llaman polimorfismos, sino mutaciones. Para que verdaderamente pueda considerarse un polimorfismo, la variación debe aparecer en el 1% o más inidividuos de la población. Mecanismos de modificación del ADN Dentro de lo que llamamos una cadena de ADN “normal”, podemos encontrar varios tipos de polimorfismos:

  • Cambio en una base individual La adenina ha sido reeemplazada por una citocina
  • Adición de una o más bases Entre la adenina y la timina se adicionaron dos guaninas
  • Supresión de una o más bases La adenina y la timina que estaban entre las dos citocinas han desaparecido Para descubrir los diferentes polimorfismos se deben secuanciar miles de cadenas de ADN por sectores y luego comparar los distintos grupos de bases. Básicamente, los distintos polimorfismos nos van a indicar el fenotipo del individuo, y podemos utilizar- los para marcar caracteres de interés, o expresiones de interés para un determinado carácter. Por ejemplo, los individuos que en la cadena previa presenten la secuencia CATCCTCAT me interesan más que los demás porque esa secuencia determina un mejor fenotipo para el carácter que (he determinado previamente) corresponde a ese conjunto de bases

Un marcador molecular es un polimorfismo, pero no siempre un polimorfismo sirve como marcador para una carcaterística de interés.

Polimorfismo de nucleótido simple (SNP’s): es una variación en la secuencia de ADN

que afecta a un solo nucléotido, aparecen con una frecuencia de entre 1 SNP cada 600 pares de bases y 1 SNP cada 1000 pares de bases. Los SNPs por sí mismos no proporcionan información sobre genes específicos; solamente indican una localiza- ción cromosómica que es probable que esté asociada con un fenotipo dado Pueden aparecer tanto fuera de los genes (que no afecten la producción o función de alguna proteína) como en un gen específico, donde pueden ubicarse en regiones codi- ficantes (relacionados con cambios en la cantidad de proteína producida) o no codifican- tes (que afectan solo la secuencia de aminoácidos). Si bien entre especiesse comparte más del 99% del genoma, estos leves cambios son los que hacen distinto a cada individuo. En este contexto nace el siguiente concepto:

Haplotipo: es una combinación de alelos

de los diferentes loci de un cromosoma que son trasmitidos juntos, es decir, están ligados juntos en un mismo cromosoma. Básicamente son todos los SNP’s o variaciones que se heredan juntas. Un haplotipo puede ser un locus, varios loci, o un cromosoma entero dependiendo del número de eventos de recombinación que han ocurrido entre un conjunto dado de loci.

Sobre el genoma y el ADN

Todas las diferencias genéticas de producción entre animales se deben a caracte- rísticas de su ADN. Está presente en cualquier parte del animal, a todas las edades. Tiene una gran variabilidad, ya sea entre razas o en individuos dentro de una misma raza. Se mantiene en los productos animales (Ej: carne, leche). Se puede extraer, procesar y conservar en forma relativamente sencilla en el laboratorio. De la totalidad del genoma, sólo el 10% son regiones codificantes, llamadas exones, que conforman el exoma. Haplotipo como un conjunto específico de SNP y otras variantes genéticas observadas en un cromosoma individual o en parte de un cromosoma.

Los marcadores genéticos se utilizan para:

  • Realizar análisis de paternidad y parentescos
  • Hacer un seguimiento de productos (“trazabilidad”)
  • Detección de portadores de genes favorables o desfavorables (características productivas, enfermedades o genes de resistencia)
  • Selección asistida por marcadores (SAM) Se obtiene mediante un proceso muy complicado, que se simplifica en cuatro etapas:
  1. Toma y envió de la muestra
  2. Extracción y purificación del ADN
  3. Uso del marcador, ampliación y definición
  4. Diagnóstico y recomendaciones Los mejoradores intervienen únicamente en la primera y en la última etapa, las demás deben ser remitidas a un laboratorio especializado Vale la pena realizar este trabajo cuando:
  • Los caracteres de interés poseen baja heredabilidad (caracteres reproductivos)
  • Los caracteres son difíciles o costosos de medir (resistencia a enfermedades)
  • Los caracteres solo pueden ser medidos luego de que el animal dejó descendencia y esta vivió varios años (reproducción y longevidad productiva)
  • Los caracteres únicamente se miden en estado postmortem (terneza)
  • Los caracteres comúnmente no se seleccionan porque no existen mediciones rutinarias (eficiencia de conversión)
  • Los caracteres están correlacionados genéticamente con otra variable que no se desea modificar (grasa intramuscular vs espesor de grasa dorsal).

Algunos marcadores comerciales:

Bovino DGAT1 Diacilglicerol aciltransferasa Composición de la leche CAPNI μ-Calpaína Terneza de la carne CAST Calpastatina Terneza de la carne LEP Leptina Engrasamiento de la canal TG Tiroglobulina Engrasamiento intramuscular MSTN Miostatina Doble musculatura IFNG Interferón gamma Resistencia a nemátodos GHR Receptor de la GH Peso al destete y canal Ovino PRNP Proteína prión Resistencia/susceptibilidad de scrapie CLPG Gen Callipyge (nalgón, culón) Producción de músculo/carne BOF Gen Boroola Fecundidad/prolificidad FGFR3 Síndrome de patas de araña Anormalidad esquelética IFNG Interferón gamma Resistencia a nemátodos

Porcino HAL/RYOR1 Receptor de rianodina o hipertermia maligna Rendimiento en canal PSE CAST Calpastatina Terneza de la carne HFABP Proteína cardíaca de liga- miento de ácidos grasos Engrasamiento intramuscular ESR Receptor de estrógenos Tamaño de camada PRLR Receptor de prolactina Tamaño de camada SLA Antígeno leucocitario porcino Grasa dorsal, area del lomo, calidad de carne ACT1 α-actina Fertilidad del berraco ACT2 ɣ-actina Calidad espermática

Ejemplo: Calpaína y Calpastatina

Ambas son enzimas presentes en el músculo y actúan coordinadamente sobre los procesos de maduración “post-mortem” fragmentando las proteínas de las células musculares en unidades más pequeñas, lo cual le proporciona una mayor terneza. Con una heredabilidad del 35%, la terneza es el factor de calidad intrínseca de la carne más importante y más variable. Existen numerosas tecnologías post-mortem tendientes a mejorarla o a medirla ante-mortem, la totalidad de la industria se beneficiaría con la producción consistente de carne genéticamente tierna. Un toro padre completa una evaluación para terneza cuando sus hijos fueron faenados, es decir a una edad promedio de 5/6 años. Consume mucho tiempo y dinero, siendo además difícil evaluar animales jóvenes y en gran escala. La terneza se define como la cantidad de fuerza en kilos que se debe ejercer sobre un pedazo de carne para que este se corte. A mayor fuerza, menor terneza de la carne y viceversa. Luego de que la muestra es remitida al laboratorio especializado, se recibe lo siguiente Calpaína (CPN1316) Calpastatina (CAST2959) Índice combinado de terneza (CAPN1 + CAST) ++ ++ 8 Valores altos ++ + 7

  • ++ 6
  • 0 5
    • 5 Intermedio 0 ++ 3 Valores bajos
  • 0 2 0 + 1 0 0 0 Calpaína (CAPN1316): localizado en el cromosoma 29 en la posición 1316 Calpastatina (CAST2959): localizado en el cromosoma 7 en la posición 2959 ++: homocigota mayor terneza +: heterocigota 0: heterocigota menor terneza