GENES LIGADOS. Ligamiento

Ejemplo de un cromosoma con sus bandas, genes identificados (ligados) y su distancia en cMorgan o Unidades Mapa, obtenido de NCBI

¿A qué se denominan genes ligados?

Cuando dos genes se ubican en el mismo par de cromosomas homólogos se denominan genes ligados.

Fases de ligamiento

El ligamiento entre dos genes puede ser en Cis o trans dependiendo de como estén combinados los alelos de cada uno de los genes. Por ejemplo si en el cromosoma heredado del padre hay un alelo dominante de un gen y otro dominante del otro gen el ligamiento es en FASE DE ACOPLAMIENTO, por ende en el cromosoma materno si el individuo es heerocigota estarán los alelos recesivos de ambos genes.

En cambio cuando sobre uno de lo cromosomas hay un alelo dominante de un gen y el otro gen está en froma recesiva, y al revés en el otro cromosoma los genes están ligados en FASE DE REPULSION o sea en trans. Esto se grafica en el siguiente equema.

Tipos de ligamiento en acoplamiento o repulsión, Cis o trans.
Tipos de ligamiento en acoplamiento o repulsión, Cis o trans.
Ligamiento acoplamiento y repulsionCC by-sa 4.0Gabriela M. Iglesias

¿Ligamiento Total o Parcial?

A su vez podemos clasificar al ligamiento en TOTAL o PARCIAL dependiendo de que distancia los separe.

Cuánto más cerca están uno de otro menor es la probabilidad de que suceda un crossing over entre ellos y por lo tanto tienden a heredarse en la misma combinación o haplotipo que poseía el cromosoma materno o paterno de cada individuo que está formando sus gametas. A esto se lo denomina LIGAMIENTO TOTAL.

Cuando los genes están ligados totalmente no se produce recombinación entre A y B porque no hay probabilidad de entrecruzamiento. Por Gabriela Iglesias
Cuando los genes están ligados totalmente no se produce recombinación entre A y B porque no hay probabilidad de entrecruzamiento. Por Gabriela Iglesias

Ligamiento parcial en acomplamiento y las posibles gametas que se forman: AB y ab parentales y Ab, aB son las recombinantes . Por Gabriela Iglesias
Ligamiento parcialCC by-sa 4.0Gabriela M. Iglesias Ligamiento Total FinalCC by-sa 4.0Gabriela M. Iglesias

Si en cambio la distancia que los separa es suficiente para permitir entrecruzamientos entre ellos el ligamiento es PARCIAL.

Si la distancia que los separa es muy grande puede haber entrecruzamiento sin que haya recombinación o nueva combinación de los alelos de los genes A y B.

Cuando hay ligamiento PARCIAL debemos considerar que en algunas células habrá crossing over y recombinación y otras donde no lo haya. Por lo tanto el porcentaje de gametas que tienen nuevas combinaciones o RECOMBINANTES siempre es más bajo que el porcentaje de gametas con la combinación original o PARENTAL. Se ve muy claramente en el siguiente video:

Ligamiento en acoplamiento y recombinación entre los genes A y B
Ligamiento parcial en repulsión y gametas parentales y recombinantes
Ligamiento y recombinación gametas parentaes acolplMiniCC by-sa 4.0Gabriela M. Iglesias Ligamiento y recombinación gametas parentaes acolplMiniCC by-sa 4.0Gabriela M. Iglesias

¿Cumplen los genes ligados con las leyes de Mendel?

Por esto es que los genes ligados no cumplen con la LEY DE LA TRANSMISIÓN INDEPENDIENTE DE MENDEL porque es casi seguro que los dos genes con los que trabajó Mendel, estaban en pares de cromosomas diferentes.

El apareó dos dihíbridos pero cada dihíbrido puede formar 4 clases de gametas en 1/4 de probabilidad, gracias a las posibles coorientaciones de los genes en la placa ecuatorial que se ve en este video. o en la pagina de Leyes de Mendel. Solo puede darse esta situación cuando los genes NO están ligados

En cambio, los genes ligados, ubicados en el mismo para de homólogos, pueden recombinarse y originar 4 tipos de gametas pero la posibilidad o frecuencia de cada una de ellas depende de la distancia que separa ambos genes

Por ello la recombinación de los genes ligados depende de la distancia que los separa. Esto sería lo habitual pero llega un punto en el cual, por más que aumente la distancia, las proporciones en que aparecen los descendientes depende de a distancia. En general siempre hay mas fenotipos parentales que recombinantes.

Cuando la distancia es mayor de 50UM , por más que hubiere 60% de recombinación no la veríamos. Acercándose a 50UM, la proporción de gametas PARENTALES Y RECOMBINANTES se hace idéntica a la transmisión independiente, observándose una proporción de 1/4 de cada tipo de gameta. (1/2 de las PARENTALES y un 1/2 de RECOMBINANTES.

Los genes ligados y su estudio nos permite elaborar mapas de ligamiento y saber la distancia entre ellos en el cromosoma

La distancia entre dos genes puede ser medida en forma indirecta a través de la frecuencia recombinación (p ó r) o sea la proporción de gametas recombinantes que se forman. Como no podemos ver las gametas, se hace un cruzamiento de prueba cruzando a un dihíbrido con un homocigota recesivo. Como el homocigota recesivo sólo puede dar una sóla clase de gametas en un 100%, al ver el resultado en la descendencia del cruzamiento podremos analizar en forma indirecta que cantidad de gametas recombinantes dió el dihíbrido en función de los fenotipos recombinantes de la descendencia.

Esquema del cruzamiento de prueba: AaBb X aabb

Fenotipos de la descendencia: A_B_; aaB_, A_bb y aabb.

¿Como se calcula la frecuencia en que se recombinan los genes ligados?

Calculo de frecuencia de recombinación. Caso de ligamiento en acoplamiento y los fenotipos resultantes de un cruzamiento de prueba

fenotipos recombinantes en acoplamientoCC by-sa 4.0Gabriela M. Iglesias
Fenotipos resultantes del apareamiento de un cruzamiento de prueba, tanto parentales como recombinantes y sus proporciones. En este caso es un caso de ligamiento en Repulsión
Fenotipos recombinantes en repulsiónCC by-sa 4.0Gabriela M. Iglesias

Contamos los recombinantes sobre el total y eso nos da “p” o la frecuencia de recombinación. A través de la frecuencia se establece la distancia entre los genes ya que un 1% de recombinación equivale a un centiMorgan o una Unidad Mapa.

La máxima frecuencia de recombinación es de 50% o 0,5 ya que más allá de ese valor como “p” o “r “valen 0,5, observaremos cuatro clases de gametas en 1/4 cada una, o sea igual que en una transmisión independiente. Esto ocurre porque cuando los genes están muy separados existen posibles dobles entrecruzamientos que llevarían a No recombinación entre los dos genes en cuestión.

Por lo tanto la máxima distancia que podemos calcular es 50 UM o cM o un p:0,5.

¿Por qué la frecuencia de recombinación tiene un máximo de 0,5?

Cuando p alcanza un valor de O,5 quiere decir que la mitad de las gametas son parentales (1/2 de cada tipo parental) y mitad son recombinantes (1/2 de cada una de las recombinaciones). Esto es lo mismo que decir que tendríamos 4 posibles clases de gametas en igual probabilidad (1/4) de cada clase y eso seria igual que dos genes que  se transmiten independientemente, como lo predijo Mendel cada dihíbrido da 4 clases de gametas igualmente probables. Quiere decir entonces que si p: 0,5 no sabremos ya con certeza si los genes están ligados, o en diferentes pares de cromosomas. Por ello a su vez la mayor distancia que podremos calcular es 50Um o cM. La frecuencia de recombinación es un estimador de la distancia hasta ese punto, ya a mayores distancias p seguiría valiendo 0,5.

Por todo esto cuando la distancia entre dos genes es de 50 UM o más es necesario usar un tercer gen marcador en el medio y determinar las distancias parciales o prueba de 3 puntos.

Este error en la estimación de grandes distancias es debido a que podrían ocurrir dobles entrecruzamientos entre ambos genes y no observar recombinación entre ellos pero si hubo entre otros en el medio y por lo tanto la estimación de la distancia no es exacta.

El caso de dobles entrecruzamientos se ejemplifica abajo.

Una imágen que muestra el doble entrecruzamiento se muestra a continuación.

entrecruzamiento-celula-nivel-blogspot-com
Fuente Célula nivel Blogspot.com

O sea los genes conservan la misma combinación parental y no podríamos ver fenotipos recombinantes aún cuando hubo dobles entrecruzamientos. Para detectarlos entonces se usa la prueba de 3 puntos.

doubleentrecruzamiento
Dobles recombinantes
recombinationdoble
doble recombinantes
Calculo de distancias a través de la frecuencia de recombinación entre genes
Mapa Ligamiento prueba de tres puntosCC by-sa 4.0Gabriela M. Iglesias

Hoy en día los mapas de casi todas las especies conocidas ya están hechos y se puede acceder a ellos en el Data genome viewer del National Institute of Health (NCBI)

Aquí abajo les dejo una imagen del cromosoma 6 humano donde se encuentran los genes del complejo mayor de histocompatibilidad, en este caso se ve el DRB o gen de clase II, hay muchas copias de estos genes y todos están ligados

Captura de pantalla de la búsqueda del cromosoma 6 humano. Arriba de todo está el cromosoma 6 con sus bandas y abajo el gen buscado, si nos deslizamos por la pantalla iremos viendo otros genes y sus distancias
Captura pantalla cromosoma 6 humano y DRB clase II genes ligadosCC by-sa 4.0Gabriela M. Iglesias

Ver presentaciones Power point en Pdf en descarga de archivos

Autoevaluación de ligamiento y recombinación en el siguiente entrada: Link

150 comentarios sobre “GENES LIGADOS. Ligamiento

  1. Hola Gabriela! te hago una consulta: ¿Por qué los genes ligados tienden a transmitirse juntos? ¿Con qué evento de la meiosis se relacionaría? Muchas gracias!

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    1. Hola Gabriel, en verdad es una cuestión física, si están muy juntos, no hay “espacio” o distancia suficiente para que entre ellos haya un entrecruzamiento y por consiguiente recombinación. Estos eventos ocurren entre cromosomas homólogos en la profase I de la meiosis. Espero te haya servido, cualquier cosa mirate la pagina de división celular

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  2. Hola Gabriela , muy bueno el Test. Te felicito.
    La pregunta 1.2: (Si dos genes (E y R) están ligados en repulsión las gametas recombinantes de un dihíbrido serán.) me tiene desconcertado.
    Si en un dihíbrio esos genes se encuentran en fase de repulsión, sería:
    E——-r
    e——-R
    Por lo tanto, si ocurre recombinación entre esos dos puntos, obtendremos los gametos parentales :
    E——-r
    e——-R
    ..y los gametos recombinantes :
    E——-R y e——-r
    La respuesta correcta sería entonces ER y er. Sin embargo, la opción que tienes como acertada es Er y eR.
    Por favor podrías revisar y comentarme donde me estoy equivocando?

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    1. Hola Mauro, gracias por tu comentario, y si es cierto que los recombiantes serían E…R y e…r. Puede que la tenga equivocada en el cuestionario y nadie me avisó, así que gracias!!! por avisarme. Ahora reviso y cualquier cosa ya lo modifico
      Gracias saludos!!

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  3. Nacesitaria ayuda con un problema que me cuesta enteder y creo q tiene q ver con esto. se lo dejo aqui y espero su respuesta/ayuda.
    15- ¿Hay excepciones a la relación de descendencia 9:3:3:1?
    Si las cruzas de Mendel entre plantas altas de semillas lisas y plantas bajas de semillas rugosas, habrían producido muchas más que 1/6 de plantas bajas de semillas rugosas en la generación F2, Mendel podría haber concluido que:
    A. Los caracteres bajo y semilla rugosa no están ligados.
    B. No habría concluido nada de lo de arriba.
    C. todos los caracteres de las arvejas se seleccionan independientemente.
    D. Los caracteres altos y semilla lisa están ligados.
    E. Todos los caracteres de las arvejas están ligados.

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  4. hola Grabiela. En primer lugar gracias y enhorabuena por el trabajo. Me gustaría plantearte una cuestión: a la hora de identificar la fase de acoplamiento y/o repulsión así como el cálculo de la frecuencia de recombinación y distancia entre genes se recurre a cruces de un dihíbrido con un homocigoto recesivo (cruce de prueba), cuya descendencia nos muestra los gametos recombinantes en menor proporción en relación a los gametos parentales. Pero, ¿cómo calcularíamos la frecuencia de recombinación o averiguaríamos la fase de acoplamiento o repulsión si fuera un cruce entre dos dihíbridos ?. Gracias

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    1. Hola. Gracias por tus palabras Iesus.
      Con respecto a la pregunta, en ese caso no podrías calcular la frec de recombinación ni la distancia porque se usa el cruzamiento con un homocigota recesivo justamente porque da solo un tipo de gametas en una frecuencia de 1 o 100% , y eso te permite inferir la frec de las gametas del di hibrido sin alterar el resultado y obviamente poder distinguir en que fase estaban los genes de la generación parental (los padres del dihíbrido).
      Si usaras dos híbridos no podrías hacer inferencias de ningún tipo porque tendrìas mezclados en la descendencia los tipos parentales y recombinantes de ambos y eso solo te darìa confusión. Espero que te haya quedado claro y es una gran pregunta. Mis felicitaciones. Saludos. Gaby

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    1. Hola Rosario, eso es porque cuando hice la autoevaluación, puse un 80% para aprobar. Nada más, significa que tienes el 70% de las preguntas aprobadas.
      Eso es todo puedes volverla a hacer y fijarte en que te equivocaste

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Gracias por tu comentario, en cuanto pueda te contesto

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