Γενετική χαρτογράφηση. /genetics

Γενετική χαρτογράφηση http://www.compgen.org/material/courses /genetics 1

2

ΦΥΣΙΚΟΙ ΧΑΡΤΕΣ Καθορίζουν τις πραγματικές θέσεις δεικτών του γονιδιώματος Ο κάθε ερευνητής στο παρελθόν κλωνοποιούσε και ταχτοποιούσε την υπό μελέτη αλληλουχία. Υπήρχαν αλληλεπικαλύψεις αλλά δεν υπήρχε τρόπος διαπίστωσης => μεγάλο κόστος σε χρήματα και εργατοώρες 3

ΓΕΝΕΤΙΚΟΙ ΧΑΡΤΕΣ Καθορίζουν τη σχετική θέση των δεικτών στα χρωμοσώματα ή τις πραγματικές αποστάσεις εξετάζεται ο τρόπος μεταβίβασης τους από γενιά σε γενιά. Προσφέρονται ιδιαίτερα για την αναγνώριση γονιδίων που σχετίζονται με σταθερό τρόπο με νοσήματα, όπως η δρεπανοκυτταρική αναιμία και κυστική ίνωση. Ο πρώτος χάρτης του T.H. Morgan Στόχος η δημιουργία γενετικών χαρτών μεγάλου πληροφοριακού δυναμικού [1 δείκτης ανά 2-5 cm (1cM=1000kb)] Από χρήση RFLPs σε 4 SSRs και!!!!! SNPs

Ο ανασυνδυασμός μεταξύ δυο γενετικών τόπων χρησιμοποιείται ως αδρή μέτρηση της μεταξύ τους απόστασης 5

D = Disease N = Normal A, a = δείκτης Στην συγκεκριμένη οικογένεια Α και D του πατέρα πάνε μαζί = 6 Καθορισμός φάσης

Προβληματισμοί πάνω στη χαρτογράφηση Που εντοπίζεται το υπεύθυνο γονίδιο για την Χ ασθένεια; Αν δεν ξέρω το γονίδιο, υπάρχει κάποιο άλλο γονίδιο (ή DNA δείκτης) που να δείχνει /σχετίζεται με την Χ ασθένεια Πόσο σημαντικό ρόλο παίζει η φυσική απόσταση του υπεύθυνου γονιδίου για την Χ ασθένεια με τον δείκτη που χρησιμοποιώ; 7

Χαρτογράφηση Gene mapping Φυσική χαρτογράφηση: τοποθέτηση σε χρωμοσωμική περιοχή μπάντα π.χ. Xp21 7q21 Xp21.3 Γενετική χαρτογράφηση: τοποθετεί γονίδια το ένα σε σχέση με το άλλο πάνω σε χρωμόσωμα 8

Χρωμόσωμα 1 του Donahue 1968 9

Η οικογένεια του Donahue ομάδα αίματος Duffy a ή b 10

Ανάλυση σύνδεσης Ο Donahue απέδειξε ότι ο ετεροχρωματισμός του χρωμοσώματος 1 και η ομάδα αίματος κατά Duffy είναι συνδεδεμένα Άρα το γονίδιο για την ομάδα αίματος κατά Duffy είναι στο χρωμόσωμα 1 Παλιά οι μόνες συνδέσεις που μπορούσαν να κάνουν ήταν για τα γονίδια που βρίσκονταν στο χρωμόσωμα Υ 11

Ο δεύτερος νόμος του Mendel 2ος νόμος του Mendel ή νόμος της ανεξάρτητης μεταβίβασης των γονιδίων: Τα ετερόζυγα άτομα της F1 γενιάς ως προς δύο ιδιότητες διαχωρίζουν κατά τη διάρκεια της μείωσης τα αλληλόμορφα της μιας ιδιότητας ανεξάρτητα από τα αλληλόμορφα της άλλης ιδιότητας έτσι κάθε άτομο παράγει γαμέτες με όλους τους δυνατούς συνδυασμούς των γονιδίων του. Ο νόμος ισχύει για γονίδια μη συνδεδεμένα δηλαδή για γονίδια που βρίσκονται σε διαφορετικά ζεύγη ομολόγων χρωμοσωμάτων 12

13

14

15

16 Δοκιμασία x 2 Παράδοση 9

Οι παρατηρούμενοι και οι αναμενόμενοι αριθμοί συγκρίνονται με τη δοκιμασία χ 2, ώστε να προσδιοριστεί η πιθανότητα να είναι τυχαία η διαφορά τους χ 2 =Σd 2 /e, d 2 =(o-e) 2 Αναμενόμε νοι (e, expected) Παρατηρούμ ενοι (o, observed) f(ccss) 2092 4032 1940 f(ccss) 2092 149-1943 f(ccss) 2092 152-1940 d d 2 d 2 /e f(cccs) 2092 4035 1943 3775249 1804,61 χ 2 =Σd 2 /e= 7207,31 17 βαθμοί ελευθερίας συνήθως n-1. Eδώ n=3

Η διαφορά που παρατηρούμε οφείλεται σε τύχη 18

19

20

21

22

Γενετική Ανάλυση Κανονική - Αντίστροφη 23

24

Ακολουθώντας την κληρονόμηση του τόπου δείκτη προβλέπεται η κληρονόμηση της ασθένειας Η πιθανότητα λάθους = συνάρτηση της μεταξύ τους απόστασης Δυο γενετικοί τόποι είναι συνδεδεμένοι αν εμφανίζονται μαζί σε γενεαλογικά δένδρα πιο συχνά από ό,τι κατά τύχη 25

Ανάλυση Σύνδεσης (linkage analysis) Συγκρίνει την ειδική γενετική σχέση ανάμεσα σε γενετικούς τόπους (όχι αλληλόμορφα ή φαινότυπους), οι οποίοι συγκληρονομούνται σε άτομα οικογένειας που εμφανίζουν ασθένεια Πχ δείκτης G8 και Huntington Πχ Διαβήτης ( IDDM) και HLA DQ INS 26

1. Βαθμολογία LOD (Logarithm of the Odds Στατιστική παράμετρος για την αξιολόγηση αποτελεσμάτων ανάλυσης σύνδεσης Βαθμολογία LOD συγκρίνει πιθανότητα απόκτησης αποτελεσμάτων ελέγχου αν οι δυο γενετικοί τόποι είναι πραγματικά συνδεδεμένοι με την πιθανότητα παρατήρησης ίδιων αποτελεσμάτων από τύχη Απόσταση = ποσοστό ανασυνδυασμού = θ Αν μια στις 7 μειώσεις δίνει ανασυνδυασμό => θ = 1/7 = 0.14=14 cm Gelehrteer, Αρχές 27 Ιατρικής Γενετικής σελ 237-243

28

2. Ανάλυση Σύνδεσης με χρήση πολλών δεικτών (multi locus) για Ανθρώπινες ασθένειες Έρευνα πολλών οικογενειών με νόσο Απαραίτητο να υπάρχει υποψήφιο γονίδιο Μελέτη σειράς δεικτών κοντά στο υποψήφιο γονίδιο 29

Φυσική χαρτογράφηση 1. In situ υβριδοποίηση 2. Υβρίδια σωματικών κυττάρων 3. Φαινόμενο δόσης 4. Χρωμοσωμικές ανωμαλίες και απώλεια ετεροζυγωτίας 5. Αδρανοποίηση του Χ και μετατοπίσεις Χ-αυτοσωμικών χρωμοσωμάτων 30

In situ υβριδοποίηση Η πιο άμεση μέθοδος Μοριακός υβριδισμός μιας κλωνοποιημένης αλληλουχίας DNA με μεταφασικά χρωμοσώματα Ορατό σήμα ραδιενέργεια Φθορισμός με διαφορετικά χρώματα (FISH) Ο ανιχνευτής πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο τμήμα DNA 31

32

33

34

Ενδεικτικό παράδειγμα των αποτελεσμάτων ενός πειράματος με φθορίζοντα υβριδισμό in situ (FISH) στο οποίο ανιχνευτές DNA σημασμένοι με φθορίζουσες ενώσεις υβριδοποιήθηκαν με ανθρώπινα μεταφασικά χρωμοσώματα. 35

Χρωμοσωμικές Ελλείψεις στο Χ Αφορούν περισσότερα από ένα γονίδια Άτομο με 4 μη φυσιολογικά φυλοσύνδετα χαρακτηριστικά βοήθησε στη χαρτογράφηση DMD 36

37

Γονίδιο για DMD Το μεγαλύτερο ανθρώπινο γονίδιο 79 εξόνια 2.3 x 10 6 bp 1% του χρωμοσώματος Χ Πρωτεΐνη = δυστροφίνη 427 kda πρωτεΐνη κυτταροσκελετού Εμπλέκεται στο συσταλτό σύστημα μυϊκών κυττάρων 38

39

Πολυγονιδιακές Γενετικές Ασθένειες 1 1600 40

ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΑΣΘΕΝΕΙΑΣ ΚΑΙ ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ Ασθένειες που συμβαίνουν πιο συχνά σε άτομα που έχουν συγκεκριμένους γονότυπους για κάποιους δείκτες HLA-DR locus: DR3, DR4 και ινσουλινοεξαρτώμενο σακχαρώδη διαβήτη Χειλεοσχιστεία και TGFa (transforming growth factor alpha) 41

Υπάρχουν 57 αλληλόμορφα για το Α και 111 για το Β και 34 για το C. Με τυχαίο ανασυνδυασμό η συχνότητα του απλότυπου Α1Β8 θα έπρεπε να ήταν 2.3%. Είναι όμως 9.3% Ανισορροπία σύνδεσης προκαλείται από oδράση επιλογής oπαρέκκλιση oχρωμοσωμική σύνδεση oμη τυχαίες διασταυρώσεις oεπιστατική αρμοστικότητα (διαφορετική από επιστατική αλληλεπίδραση γονιδίων) 42

Πώς είναι συνδεδεμένα τα γονίδια στα γονεϊκά χρωμόσωματα? Πως Έχει γίνει κάποιος ανασυνδιασμός στα παιδιά? 43

Απλότυπος Ομάδα πολυμορφικών συνδεδεμένων αλληλόμορφων που κληρονομούνται μαζί Οξεία λευχαιμία Ανταλλαγή υλικού μεταξύ δυο μητρικών χρωμοσωμάτων Απλοταυτόσημη 44 Ταυτόσημη Ιστοσυμβατότητα

Ανισορροπία σύνδεσης Linkage Disequillibrium Η προτίμηση κατάληψης ανεξάρτητων γενετικών τόπων από συγκεκριμένα αλληλόμορφα Έστω Α1, Α2 και Β1, Β2 Ανισορροπία Σύνδεσης υφίσταται όταν είναι στατιστικά συχνότερη η εμφάνιση των γονοτύπων Α1Β1 και Α2Β2 σε σχέση με τους Α1Β2 και Α2Β1 http://en.wikipedia.org/wiki/linkage_disequilibrium 45

Ανισορροπία σύνδεσης Επιλεκτική ύπαρξη ενός γονιδίου υπεύθυνου για μια ασθένεια συνδεμένου με συγκεκριμένα αλληλόμορφα κάποιων δεικτών Πιθανόν να προέρχεται από κάποιον πρόγονο Μετά από n γενιές μόνο το κλάσμα (1-r) n των χρωμοσωμάτων θα έχει τον αρχικό συνδυασμό, όπου r = πιθανότητα ανασυνδυασμού Αν r μικρό τότε η ανισορροπία θα παραμείνει για πολλές γενιές 46

Συχνότητες αλληλόμορφων στο γενικό πληθυσμό Πιθανότητα να βρίσκονται έτσι συνδεδεμένα στο γενικό πληθυσμό 47

Β Β Β Β Β Β Β β β β Α Α Α Α 49 21 Α Α Α α α 21 9 α 48

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ HLA Μείζον Σύμπλεγμα Ιστοσυμβατότητας Ανοσολογικές διαταραχές Αυτοάνοσα νοσήματα Κληρονομική αιμοχρωμάτωση Διαβήτης Μεταμοσχεύσεις 49

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΑΝΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ Αγκυλοποιητική σπονδυλίτιδα και HLA-Β27 Πιθανόν κάποιο προϊόν HLA συνδυάζεται με Ag και προκαλεί αναποτελεσματική ανοσολογική απόκριση => χρόνια λοίμωξη Πιθανόν κάποια στιγμή στρέφεται εναντίον ξενιστή Πιθανόν άλλο γονίδιο υπεύθυνο για νόσο αλλά σε στενή σύνδεση με HLA 50

51

Ο ROC είναι ένας πολυμορφικός γενετικός τόπος SSR στον άνθρωπο με επαναλαμβανόμενη μονάδα την αλληλουχία CAGA. a) Θεωρήστε ότι υπάρχουν τέσσερα γνωστά αλληλόμορφα του ROC με 18, 15, 11 και 10 επαναλήψεις της αλληλουχίας CAGA. Πόσοι πιθανοί ανθρώπινοι γονότυποι υπάρχουν και ποιοι είναι αυτοί; b) Αν ο ένας γονέας είναι ετερόζυγος ως προς τα αλληλόμορφα με τις 15 και τις 10 επαναλήψεις, ενώ ο άλλος είναι ετερόζυγος ως προς τα αλληλόμορφα με τις 10 και 11 επαναλήψεις, ποιοι θα είναι οι πιθανοί γονότυποι των απογόνων τους ως προς αυτό το γενετικό τόπο και ποια η αναλογία με τη οποία εμφανίζονται; c) Στο σπίτι όπου ζουν οι παραπάνω γονείς μεγαλώνουν 3 παιδιά. Μετά από γονοτύπηση του γενετικού τόπου ROC διαπιστώθηκε πως οι γονότυποι των παιδιών είναι: (10,10), (15,11) και (15,18). Τι συμπεράσματα βγάζετε; 52

Θεωρείστε το γονίδιο b + υπεύθυνο για τη φυσιολογική εμφάνιση του τριχωτού της κεφαλής ενώ το b υπεύθυνο για την εμφάνιση για φαλάκρας. Γιατί γυναίκες με γονότυπο b + /b δεν είναι φαλακρές ενώ άνδρες με τον ίδιο γονότυπο είναι; 53

Μία γυναίκα έχει από τον πρώτο της γάμο ένα παιδί με κυστική ίνωση. Ο δεύτερος σύζυγός της είναι από τη Γαλλία, όπου η συχνότητα της κυστικής ίνωσης είναι 1/2500. Ποια είναι η πιθανότητα το παιδί τους να έχει κυστική ίνωση; 54

Τα δυο πρώτα παιδιά του ζεύγος είναι νάνοι. Ακολουθεί μια αποβολή και τέλος ένα φυσιολογικό κορίτσι. Ο πρωτότοκος γιος παντρεύεται μια φυσιολογική κοπέλα και αποκτά με αυτή ένα φυσιολογικό γιο και μια κόρη που είναι νάνος. Το φυσιολογικό κορίτσι από το γάμο του με φυσιολογικό άτομο αποκτά δυο παιδιά. Να κατασκευάσετε το γενεαλογικό δέντρο της οικογένειας και να σημειώσετε τους γονότυπους 55

Η κώφωση είναι συχνά κληρονομική. Στα παρακάτω γενεαλογικά δέντρα κάποια άτομα έχουν κώφωση εκ γενετής. Θεωρήστε ότι υπάρχει πλήρης διεισδυτικότητα και ότι δεν υπάρχουν νέες μεταλλάξεις. Ποιος είναι ο πιθανότερος τρόπος κληρονόμησης; Το άτομο ΙΙ-7 από την οικογένεια 1 και το άτομο ΙΙ-2 από την οικογένεια 2 παρακολουθούν το ίδιο σχολείο και τελικά παντρεύονται και κάνουν δύο παιδιά. Και τα δύο παιδιά τους έχουν φυσιολογική ακοή. Προτείνετε μία πιθανή εξήγηση για 1 2 αυτό. I I 1 2 1 2 II 1 2 3 4 II 1 2 3 5 6 7 4 5 6 III III 1 2 3 4 1 2 3 4 56

Προβλήματα 57

58

Η αχονδροπλασία είναι μια μορφή νανισμού που οφείλεται στο επικρατές αλληλόμορφο Α ενός γονιδίου. Τα φυσιολογικά άτομα έχουν γονότυπο αα. Έμβρυα με γονότυπο ΑΑ, σύμφωνα με την επικρατούσα άποψη (που εσείς θα θεωρήσετε ως δεδομένη), αποβάλλονται στα πρώτα στάδια της κύησης. Έστω ότι ένα ζευγάρι ατόμων που πάσχουν από αχονδροπλασία αποκτούν απογόνους. Με βάση τις παραπάνω πληροφορίες:α) Να συμπληρώσετε το τετράγωνο του Punnet για τη διασταύρωση αυτή. Β) Ποια είναι η πιθανότητα για κάθε παιδί που αποκτούν οι δυο ασθενείς να πάσχει επίσης από αχονδροπλασία; Υπάρχει ένας πολυμορφικός γενετικός τόπος στον άνθρωπο στο γονίδιο AR (Androgen Receptor, Υποδοχέα Ανδρογόνων) και στο χρωμόσωμα X με επαναλαμβανόμενη μονάδα την αλληλουχία CAG. Θεωρήστε ότι υπάρχουν 4 γνωστά αλληλόμορφα αυτού του πολυμορφισμού με 19, 20, 21 και 22 επαναλήψεις της αλληλουχίας TΑΑΑΑ. Πόσοι πιθανοί ανθρώπινοι γονότυποι υπάρχουν και ποιοι είναι αυτοί; 59

Η φαινυλκετονουρία είναι μια αυτοσωμική υπολειπόμενη ασθένεια που προκαλεί σοβαρή διανοητική καθυστέρηση. Περίπου 1 στα 10000 νεογέννητα Καυκασίων είναι προσβεβλημένα. Θεωρώντας ότι ισχύει η ισορροπία Hardy Weinberg βρείτε τη συχνότητα των ετερόζυγων φορέων. Η αχρωματοψία για το πράσινο και το κόκκινο χρώμα προκαλείται από ένα φυλοσύνδετο γονίδιο. Περίπου 64 γυναίκες στις 10 000 πάσχουν από αχρωματοψία. Ποιο είναι το ποσοστό των αντρών που θα αναμένατε να πάσχουν αν οι διασταυρώσεις είναι τυχαίες; Μια κοπέλα με Α ομάδα αίματος γέννησε ένα παιδί ΑΒ ομάδας και διεκδικεί την πατρότητα από νεαρό Α ομάδας. Θα δικαιωθεί; 60

61

62

Μια γυναίκα κατηγορείται από τον άνδρα της για μοιχεία επειδή γέννησε εξαδάκτυλο παιδί. Τόσο ο σύζυγος όσο και η ίδια έχουν κανονικό αριθμό δακτύλων. Η κυρία για να αποδείξει την αθωότητά της επικαλείται το γεγονός ότι η μητέρα της ήταν εξαδάκτυλη. Ποια είναι η γνώμη σας δεδομένου ότι η εξαδακτυλία ακολουθεί τον επικρατή αυτοσωμικό τύπο κληρονομικότητας. 63

Ένας υγιής εργαζόμενος στο Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών ο Δημόκριτος, απόκτησε έναν αιμορροφιλικό γιο. Κατέθεσε αγωγή εναντίον του Κέντρου ζητώντας αποζημίωση για τη γέννηση του αιμορροφιλικού του γιου. Θα δικαιωθεί; (Η αιμορροφιλία οφείλεται σε φυλοσύνδετο υπολειπόμενο γονίδιο). 64

Ο κυαμισμός είναι μια ασθένεια που οφείλεται σε υπολειπόμενο φυλοσύνδετο γονίδιο κ. Ποια η πιθανότητα μια γυναίκα χωρίς φαινομενική ανωμαλία που ο πατέρας της είχε δαλτωνισμό και η μητέρα της κυαμισμό, να δώσει θηλυκά και αρσενικά άτομα φυσιολογικά αν παντρευτεί άνδρα φυσιολογικό και για τις δύο ιδιότητες; Πόσα από αυτά θα είναι φορείς κάποιου από τα γονίδια του δαλτωνισμού ή του κυαμισμού; 65

Μια κοπέλα με Α ομάδα αίματος γέννησε ένα παιδί ΑΒ ομάδας και διεκδικεί την πατρότητα από νεαρό Α ομάδας. Θα δικαιωθεί; 66

Σε μια οικογένεια ο πατέρας είναι δαλτονικός και το μοναδικό τους παιδί είναι επίσης δαλτονικό. Ποιοι είναι οι πιθανοί γονότυποι των γονέων; (Ο δαλτωνισμός οφείλεται σε υπολειπόμενο φυλοσύνδετο γονίδιο). 67

Το ακόλουθο γενεαλογικό δέντρο απεικονίζει τον τρόπο κληρονόµησης µιας ασθένειας στον άνθρωπο: α. Να βρείτε τον τύπο κληρονοµικότητας της ασθένειας και τον γονότυπο όλων των ατόµων που απεικονίζονται στο παραπάνω γενεαλογικό δέντρο. β. Ποια η πιθανότητα ένα επόµενο παιδί των ατόµων Ι3 και Ι4 να εµφανίζει τη νόσο; γ. Ποια η πιθανότητα ένα επόµενο παιδί των ατόµων Ι3 και Ι4 να είναι αγόρι και να εµφανίζει τη νόσο; δ. Ποια η πιθανότητα το άτοµο ΙΙ3 να είναι ετερόζυγο; ε. Ποια η πιθανότητα το άτοµο ΙΙ2 να είναι ετερόζυγο; στ. Ποια η πιθανότητα ένα επόµενο παιδί των ατόµων ΙΙ3 και ΙΙ4 να είναι ετερόζυγο; ζ. Ποια η πιθανότητα ένα επόµενο παιδί των ατόµων ΙΙ3 και ΙΙ4 να είναι κορίτσι και να εµφανίζει τη νόσο; 68

Στα πρόβατα, το λευκό χρώμα μαλλιού (W) είναι επικρατές ως προς το μαύρο χρώμα (w) και η εμφάνιση κεράτων (H) είναι επικρατής ως προς τη μη εμφάνισή τους (h) στα αρσενικά άτομα, αλλά υποτελής στα θηλυκά άτομα. Αν ένα ομόζυγο αρσενικό πρόβατο με κέρατα και λευκό χρώμα μαλλιού ζευγαρώσει με ένα ομόζυγο θηλυκό πρόβατο χωρίς κέρατα και μαύρο χρώμα, ποιος θα είναι ο φαινότυπος των απογόνων τους της γενιάς F1 και της γενιάς F2; 9ΛΚ, 3ΛΧ,3ΜΚ,1ΜΧ 3ΛΚ, 9ΛΧ, 1ΜΚ, 3ΜΧ 69

1. Αμιγές θηλυκό άτομο D. melanogaster με μαύρο σώμα και ατροφικά φτερά (bbvgvg) διασταυρώνεται με αρσενικό φυσικού τύπου (b+b+vg+vg+). Στην F1 γενιά προκύπτουν άτομα φυσικού τύπου στα οποία γίνεται διασταύρωση ελέγχου. Στην F2 γενιά προκύπτουν οι απόγονοι: 965 [b + vg + ] 185 [b + vg] 206 [bvg + ] 944 [bvg] Να εξηγηθούν τα αποτελέσματα. Λύση Εάν τα γονίδια b και vg βρίσκονταν σε διαφορετικά χρωμοσώματα και κληρονομούνταν ανεξάρτητα, τότε η αναλογία θα ήταν 1:1:1:1. Τώρα όμως η αναλογία είναι 9:9:2:2 το οποίο σημαίνει ότι τα γονίδια είναι συνδεδεμένα στο ίδιο χρωμόσωμα. Ρ : bvg/bvg x b + vg + /b + vg + F1 : b + vg + /bvg x bvg/bvg F2 : Χωρίς επιχιασμό b + vg + /bvg και bvg/bvg σε ίσες Με επιχιασμό b + vg/bvg και bvg + /bvg σε ίσες αναλογίες οι κυρίαρχοι φαινότυποι και χαμηλότερες οι ανασυνδιασμένοι φαινότυποι. ΕΦΗ ΜΙΧΟΠΟΥΛΟΥ -ΤΥΠΑΣ ασκήσεις 1 και 4 70

4. Δίνονται οι αποστάσεις 5 γονιδίων στο ίδιο χρωμόσωμα. Να βρεθεί η διάταξή τους. b-c : 27 b-vg : 18.5 b-d : 17,5 b-pr : 6 c-pr : 21 c-d : 44,5 c-vg : 8,5 d-vg : 36 d-pr : 23,5 pr-vg : 12,5 Λύση Παρατηρώ ότι η μεγαλύτερη απόσταση είναι αυτή των c-d, άρα αυτά θα είναι τα δύο ακραία γονίδια. Η αμέσως μικρότερη είναι αυτή των d-vg, άρα το vg βρίσκεται μετά το c ακριβώς. Η αμέσως μικρότερη είναι αυτή των b-c, άρα το b βρίσκεται πριν το d ακριβώς Η αμέσως μικρότερη είναι αυτή των d-pr, άρα το pr βρίσκεται μετά το vg ακριβώς Η αμέσως μικρότερη είναι αυτή των c-pr, και ακολουθούν οι b- vg, b-d, pr-vg και b-pr. Άρα, η διάταξη των γονιδίων είναι c (8,5) vg (12,5) pr (6) b (17,5) d 71

Αν ήταν ανεξάρτητα γονίδια Πειράματα γενετικής σύνδεσης (Morgan) Κόκκινα μάτια Μεγάλα φτερά 152 1368 456 456 72

Αν ήταν συνδεδεμένα γονίδια 1220 1220 0 0 Το ότι εμφανίζονται γονικοί φαινότυποι πιο συχνά, αλλά και ανασυνδιασμένοι με μικρότερη συχνότητα => 73 διασκελισμός μεταξύ ομόλογων χρωμοσωμάτων

74

ΠΟΛΥΠΑΡΑΓΟΝΤΙΚΗ ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΟΤΗΤΑ και ΠΟΣΟΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Κεφ 5, i Genetics 75

Γενετικές ασθένειες Σπάνιες, απλές, μονογονιδιακές Συχνές, πολύπλοκες, πολυγονιδιακές 76 46

Μονογονιδιακές Γενετικές Ασθένειες Υποπτευόμενη γονιδιακή βάση (~1900) Γνωστή γονιδιακή βάση (~4800) Άγνωστη γονιδιακή βάση (~1900) 61 4800 77 47

Ασυνεχής κατανομή του χρώματος κελύφους στο σαλιγκάρι Cepaea nemoralus από έναν πληθυσμό στην Αγγλία. 78

Κατανομή βάρους γέννησης νεογνών (αρσενικών και θηλυκών) που γεννήθηκαν από έφηβες στο Portland, Oregon, το 1992. 79

Πολυπαραγοντική Κληρονομικότητα Γενετική προδιάθεση : αθροιστικό αποτέλεσμα ποικιλομορφίας σε πολλαπλούς γενετικούς τόπους Πολυγονιδιακά Χαρακτηριστικά: πολλά γονίδια - το καθένα επίδραση στο φαινότυπο Ποσοτικά Κανονική καμπύλη κατανομής -Gauss Πολυπαραγοντικά Χαρακτηριστικά: αλληλεπίδραση πολλαπλών περιβαλλοντικών παραγόντων με πολλά γονίδια 80

Πολυγονιδιακά Χαρακτηριστικά Συνήθως ποσοτικά και εμφανίζουν συνεχή κατανομή στον πληθυσμό Όταν δυο χαρακτηριστικά επηρεάζονται από τα ίδια ή από συνδεδεμένα γονίδια, τότε παρουσιάζεται γενετική συσχέτιση. 81

Συνεχή ή ποσοτικά χαρακτηριστικά Ένας γονότυπος παρουσιάζει φάσμα φαινοτυπικών αντιδράσεων Οι φαινότυποι ακολουθούν κανονική καμπύλη κατανομής Gauss 82

Συνεχή ή ποσοτικά χαρακτηριστικά Μέγεθος ποικιλομορφίας Τρόπος κατανομής 1. Παραγωγικότητα φυτών και ζώων 2. Δείκτης νοημοσύνης 3. Μαθησιακές δυσκολίες 4. Βάρος κατά τη γέννηση 83

Συνεχή ή ποσοτικά χαρακτηριστικά Περιβάλλον; Πόσα γονίδια εμπλέκονται; Συνεισφέρουν όλα τα γονίδια στον ίδιο βαθμό; Αποτέλεσμα αθροιστικό ή συνεργειστικό; Επιλογή πώς αλλάζει το χαρακτηριστικό; Πώς διασταυρώσεις για επιλογή καλύτερου φαινότυπου; 84

Πολλά γονίδια που συνεισφέρουν στο γονότυπο Έστω Α,α Β,β επηρεάζουν συστολική πίεση αίματος Έστω για κάθε Α,α, Β,β p=q=0.5 Α,Β +10 μονάδες στην πίεση α, β 0 μονάδα στην πίεση 85

2 16 1/16 4/16 6/16 4/16 1/16 Αύξηση 0 10 20 30 40 86

Περιβαλλοντικές επιδράσεις τροποποιούν επιπρόσθετα την καμπύλη κατανομής 87

Η πολυγονιδιακή υπόθεση για τη ποσοτική κληρονομικότητα Επειδή η κληρονομικότητα των ποσοτικών χαρακτηριστικών δεν μπορεί να αποδοθεί σε ένα μοναδικό γενετικό τόπο, η απλούστερη εναλλακτική εξήγηση είναι ότι αυτά ελέγχονται από πολλά γονίδια animation 88

Τρεις γενετικοί τόποι από δυο αλληλόμορφα ο καθένας 89

Τρία αλληλόμορφα σε ένα γενετικό τόπο 90

91

Μονογονιδιακές versus Πολυπαραγοντικές ασθένειες Μονογονιδιακές Μεγάλες οικογένειες Ένα γονίδιο/ ασθένεια/ οικογένεια Γονίδια με μεγάλη διεισδυτικότητα Μη προσβεβλημένοι ασθενείς παρέχουν πληροφορίες για την ασθένεια Πολυπαραγοντικές Μικρές οικογένειες/ Μεγάλος πληθυσμός Πολλά γονίδια για κάθε ασθένεια/συνδυασμοί γονιδίων Γονίδια με μικρή διεισδυτικότητα Μη προσβεβλημένοι ασθενείς μεταφέρουν αλληλόμορφα γενετικής προδιάθεσης 92

Η πολυγονιδιακή υπόθεση για τη ποσοτική κληρονομικότητα Πόση ποικιλομορφία οφείλεται στα γονίδια και πόση εξαρτάται από το περιβάλλον??? V P =V G +V E Variance Phenotypic = Variance Genetic + Variance Environmental πίσω 93

Ποσοτική γενετική ανάλυση 94

Ομόζυγα Black Mexican sweet corn Tom Thumb popcorn 95

Διακύμανση Περιβαλλοντικές παράμετροι Πολύ μεγαλύτερη Διακύμανση Ίδιες Περιβαλλοντικές παράμετροι 96

Πολυγονιδιακά Συστήματα και Συγγένεια 97

Απόσταση δυο γενετικών τόπων Η απόσταση μετράται σε centimorgans (cm) Περιοχές που απέχουν 1 cm δείχνουν ανασυνδυασμό 1% Όχι γραμμική σχέση γιατί οι περιοχές διαφέρουν σε δυνατότητα ανασυνδυασμού Ένα χρωμόσωμα 150 cm Ανθρώπινο γονιδίωμα 3300 cm (αντιστοιχία σε 3x10 9 bp) => 1cM= 1 000 000bp = 1000 kb 98

Τύποι πολυμορφικών/γενετικών δεικτών 99

Γενετικοί/Πολυμορφικοί δείκτες Γενετικοί δείκτες = απλά κληρονομούμενοι χαρακτήρες Όχι οι ίδιοι ενδιαφέρον Βοηθούν σε ανίχνευση τρόπου κληρονόμησης ειδικής χρωμοσωμικής περιοχής σε οικογένειες Προϋποθέσεις 1. Εύκολη μελέτη 2. Εύληπτο υλικό 3. Κληρονόμηση κατά Mendel 4. Να είναι πολυμορφικοί 5. Καλή ποιότητα γενεαλογικού δένδρου (3 γενιές) 100

Γενετική Επιδημιολογία Καθορισμός πιθανών γενετικών δεικτών προδιάθεσης για συνήθεις ασθένειες Κατανόηση παθογενετικών μηχανισμών Ανάπτυξη νέων θεραπειών 101

Γενετική χαρτογράφηση 1. Ανάλυση Σύνδεσης Βαθμολογία LOD 2. Ανάλυση Σύνδεσης για πολυγονιδιακές (πολύπλοκες) Ανθρώπινες ασθένειες 3. Ανάλυση ζεύγους αδερφών 102

Χαρτογράφηση των γονιδίων του ανθρώπου Με ανάλυση ανασυνδιασμού Με τη μέθοδο της τιμής LOD Υψηλής πυκνότητας Γενετικοί χάρτες Φυσική χαρτογράφηση 103