Mutaciones y Polimorfismos Clasificación Mutaciones • De acuerdo con magnitud • Cambios cromosómicos detectables en el microscopio • Alteraciones submicroscópicas •De acuerdo con transmisión • Fijas o Estables • Inestables Clasificadas de acuerdo a los cambios a nivel molecular › Sustituciones de 1pb › Inserciones › Deleciones › Duplicaciones Cambio de un solo nucleótido por otro El tipo más común Cambio mismo tipo de nucleótido: transición Cambio de purina por pirimidina o viceversa: transversión Transiciones más frecuentes que transversiones G TT T G C G T G A C C A C T G A T C G G Phe Ala Stop G TT T G C G T G GC C A C T G A T C G G Phe Ala Trp Missense: Cambio de un aminoácido por otro Nonsense: Cambio resulta en codón de terminación Sinónima: no resulta en cambio de aminoácido Dos posibilidades: › Proteína más corta › Degradación de ARN mediada por antisentido (Nonsense mediated RNA decay). Transcritos con codones de terminación tempranos son a menudo degradados. Degradación de ARN mediada por antisentido Pérdida de uno o más nucleótidos En región codificante y no múltiplo de tres: cambio en el marco de lectura Adición de uno o más nucleótidos No múltiplo de tres, cambio en marco de lectura Glaucoma Primario Congénito Ejemplos de efecto de mutaciones sobre secuencia de aminoácidos Uso del código genético Más recientes Repeticiones de tripletas: mayor número de copias en individuos afectados que el resto de la población Anticipación Enfermedades con Poliglutaminas (CAA/CAG) Autosómica dominante Inicio tardío: final de los 40, inicio 50 Movimientos corporales anormales: corea Pérdida de control muscular Pérdida de habilidades cognitivas Ansiedad, depresión, agresión Reducción en expectativa de vida Heterocigota compuesto: individuo con dos alelos mutantes en el mismo gen, uno en cada cromosoma del par Heterogeneidad genética: mutaciones en genes diferentes causan misma enfermedad. Ej: hipercolesterolemia familiar Penetrancia: la proporción de individuos con una variante de un gen (genotipo) que expresan un rasgo particular (fenotipo). Penetrancia incompleta: menos del 100% Si de 200 personas con una variante en el ADN, 180 tienen una enfermedad: la penetrancia de la enfermedad es 90% Evidencia herencia AD: • Tres generaciones • Herencia padre-hijo (no es ligada al X) • Hombres y mujeres afectados con probabilidad parecida Expresión variable: cuando un fenotipo se expresa en diferente grado en individuos con el mismo genotipo Genotipo: combinación de alelos Fenotipo: manifestación exterior de un genotipo Grado de expresión del fenotipo varía entre individuos Ej: síndrome de Marfan. Síntomas incluyen anomalías esqueléticas, ópticas y cardiovasculares. Pueden presentar aracnodactilia, escoliosis, anomalías de esternón, dislocación del lente, problemas cardíacos. El grado de severidad en el afectado no influencia la severidad en la siguiente generación. Padre con síntomas leves puede tener hijo con síntomas leves o severamente afectado. No hay correlación genotipofenotipo Epilepsia En cada fila, todos los individuos tienen el mismo alelo Palabra polimorfismo: formas múltiples No es una mutación, variación normal en la población No es un alelo poco frecuente Frecuencia del alelo menos frecuente es mayor del 1% 3 alelos IA, IB, i Primeros dos codominantes Tercero recesivo En CR IB i IA IAIB IAi i IBi ii •IA: 0,2 •IB: 0,08 • i : 0,72 Sitio donde se encuentra mayor frecuencia de polimorfismos Frecuencia de alelos se asocia con edad del polimorfismo Alelo más frecuente: dominante o recesivo Repeticiones en tandem 1-6pb (hasta 100x) Repartidos en todo el genoma En humanos repeticiones del dinucleótido AC cada 30 kb Tri o tetranucleótidos cada 100 kb. De 5 000-10 000 en todo el genoma Casi siempre en regiones no codificantes Altamente informativos Tasa de mutación relativamente alta Alta tasa de mutación Ej: (CA)n Utilizados en mapeo de genes, pruebas de paternidad, forense Analizados por PCR CA 10 9 10 5 5 7 8 7 5 8 10 8 Pruebas de Paternidad 1 Posible padre 2 Hijo No-exclusión 25 41 16 18 45 41 35 41 35 25 53 25 53 41 10 18 14 18 14 16 22 16 22 18 Genotipo del papá? Variación en el nucleótido que ocupa un sitio determinado en el ADN ADN codificante: 1SNP/1000-3000 bp ADN no codificante: 1SNP/500-1000 bp Menos informativos. ¿Por qué? Tasa mutación más baja Ej: AATGCGCCGTA AATGCGGCGTA Chip: vidrio o silicon Tiene miles de puntos microscópicos con oligonucleótidos de ADN Pedazo corto de un gen u otro elemento Se hibrida con la muestra de ADN o ARN Basado en complementaridad Hibridación entre ADN del chip y la muestra se detecta y mide por fluorescencia Diferente intensidad de la señal 40 000 oligos en el chip Si se tiene una familia: Ver si variante segrega con la enfermedad ¿segrega? Aa Aa aa aa Complicado cuando hay penetrancia incompleta Ala187Thr en el gen PITX2 Comparación del grado de conservación en distintas especies Expresión con northern o western Blot Técnicas de ADN recombinante › Expresión en bacterias, levaduras › Genes reporteros › Detección distribución de la proteína › etc • Colección de individuos con la misma enfermedad • Ventaja de médicos que hacen consejo genético Random Amplification of Polymorphic DNA Amplifica fragmentos de ADN al azar Se diseñan primers cortos al azar (8-12pb) Se hace una reacción de PCR con ADN genómico No se requiere conocimiento de la secuencia de ADN Los primers pegan y no se sabe dónde Barato No requiere conocimiento de secuencia Problemas con ADN degradado Baja reproducibilidad entre laboratorios distintos Es un marcador dominante (amplifica o no amplifica), no se detectan homocigotos y heterocigotos Ej de marcador codominante: microsatélite Se corren en geles de alta concentración (3-4%)