20/08/2015

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Interacción génica

Epistasis

Penetrancia

Expresividad

INTERACCION GENETICA

Un gen que mediante su efecto altera la manifestación de otro gen

En el trébol blanco hay cepas con distintos grados de concentración de cianuro (HCN): cepas con alto contenido (cepas tipo A) y cepas con bajo contenido (cepas tipo B). Si se cruza una planta de la cepa A con una de la cepa B,

De estos resultados podríamos concluir que el alto contenido de cianuro se debe a un gen dominante y obviamente el bajo contenido a un gen recesivo.

P cepa A (alto) x cepa B (bajo)

F1 alto

F2 alto : bajo

Sin embargo, se obtuvo que todas las plantas con alto contenido de cianuro en la generación F2 estaba en una proporción diferente, que se alejaba de las proporciones mendelianas esperadas para una F2 en donde intervienen un gen (proporción 3:1)

Ahora podemos interpretar que intervienen dos genes para esta característica: AA y BB Cuáles serían los genotipos para fenotipo dominante y recesivo?

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Qué pasaría si cruzáramos cepas de bajo contenido de cianuro? Por ej:

Cepa de bajo contenido HCN : aaBB Cepa de bajo contenido HCN : AAbb

P aaBB (bajo) x AAbb (bajo)

F1 AaBb

F2 9/16 A-B- 3/16 A-bb 3/16 aaB- 1/16 aabb

9/16(alto) 7/16 (bajo)

Ahora podemos interpretar que para obtener una cepa con alto contenido de HCN deberán estar presentes contemporáneamente los dos genes A y B. Todas las otras combinaciones nos darán bajo contenido de HCN. Esto es un típico ejemplo de interacción entre genes y estos genes se dice que son complementarios y si bien las proporciones en la F2 parecen raras vemos que ello sólo es a nivel fenotípico.

Ahora podemos interpretar que intervienen dos genes para esta característica: AA y BB Cepa de alto contenido HCN : AABB-AABb-AaBB-AaBb Cepa de bajo contenido HCN : AAbb-Aabb-aaBB-aaBb-aabb

gen 1 gen 2

E1 E2

Precursor substrato producto final

gen 1 sería el gen A y el gen 2 sería el gen B.

Ambos genes al estado de A y B se complementan y producen ambas enzimas E1 y E2 que actúan separadamente. La E1 actúa sobre el precursor produciendo el sustrato que en este caso es el glucósido de cianógeno, sobre el cual actúa la enzima E2, formando el ácido cianhídrico que es el producto final de este camino biosintético.

Si en cambio alguno de los genes, gen 1 o gen 2, están al estado recesivo "a" o "b" no se produce la enzima correspondiente y por lo tanto la vía metabólica se interrumpe y el contenido de HCN será bajo a nulo.

La mayoría de las características del fenotipo son el resultado de la interacción de muchos genes de un organismo.

Herencia poligénica: ocurre cuando una característica es controlada por varios pares de genes.

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Epistasis Es un tipo de interacción a nivel del producto de los genes no alelos. En una vía metabólica donde intervienen distintas enzimas, cada una de ellas transforma un sustrato en un producto, de manera que el compuesto final se obtiene por acción de varias enzimas. Cada una de estas está determinada por un gen, a lo menos. Si uno de los genes que codificaba para alguna de las enzimas sufre una mutación y cambia, producirá una enzima defectuosa y el producto final no se obtendrá. El efecto enmascarador sobre el fenotipo que tiene un gen sobre otro gen no alelo se denomina epistasis. En esta aparece un gen epistático y otro hipostático. El primero es el que enmascara el efecto del segundo.

Los genes que causan el fenómeno de la epistasis pueden estar localizados en el mismo cromosoma o en cromosomas diferentes. Se conocen seis tipos diferentes de interacciones génicas con epistasis, tres de ellas se manifiestan con tres fenotipos y las otras tres tienen sólo dos fenotipos y cada una de ellas con una denominación diferente.

Existe epistasis: Epistasis dominante: Se produce cuando el gen dominante es epistático sobre otro gen no alelo a él. Epistasis recesiva: En este tipo de interacción un gen recesivo actúa como gen epistático sobre otro gen no alelo. Epistasis doble dominante: En esta interacción, los genes presentes en los dos locus que intervienen en la característica, serán epistáticos en condición dominante. Epistasis doble recesiva: Para que se produzca, los genes que actúan como genes epistáticos deben estar en condiciones recesivas. Epistasis doble dominante recesiva: El alelo dominante de un locus (por ejemplo A) y el recesivo del otro (b) suprimen respectivamente la acción de los otros alelos.

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Epistasis recesiva simple o sencilla Ocurre cuando el genotipo recesivo de un locus ( por ejemplo yy) enmascara la expresión de los alelos del locus Z, se dice que el locus Y presenta epistasis recesiva sobre el locus Z. Solo si el alelo dominante está presente en el locus Y, puede expresarse los alelos del locus Z hipostático; o sea que el gen yy en estado homocigótico es epistático a los genes Z y z; razón por la cual la proporción 9:3:3:1 se convierte en 9:3:4, obteniéndose tres fenotipos.

Epistasis dominante doble En este tipo de interacción genética, se puede presentar el mismo fenotipo, si intervienen dos genes dominantes o un gen dominante con un recesivo; los genes recesivos manifiestan un fenotipo diferente; básicamente serán individuos que no manifestarán la condición. En esta interacción genética se tienen proporciones fenotípicas 15:1 y se obtienen dos fenotipos.

Epistasis dominante simple o sencilla Si el alelo dominante en un locus, por ejemplo el alelo M, produce cierto fenotipo sin tomar en cuenta la condición alélica en el otro locus (N), se dice que el locus M es epistático al locus N. El alelo M es capaz de expresarse en presencia de N o n, solo cuando el genotipo del individuo es homocigoto recesivo en el locus epistático (mm) se expresan los alelos del locus hipostático (N o n). En tal sentido los genotipos M-N- y M- nn producen el mismo fenotipo, mientras que mm N- y mmnn dan dos fenotipos adicionales; por lo tanto la proporción clásica de 9:3:3:1 se convierte en 12:3:1; por lo tanto se obtienen tres fenotipos.

Epistasis recesiva doble Si los alelos recesivos en uno de los locus o en ambos producen el mismo fenotipo; en cambio cuando los alelos dominantes, están juntos se complementan y dan lugar a otro fenotipo diferente; el resultado de esta interacción génica son dos fenotipos en una relación de 9:7.

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EFECTO PLEIOTRÓPICO: - pleiotropía es la condición de los genes que tienen más de un efecto fenotípico.

-expresión fenotípica múltiple de un sólo gen. Ej:emplos: 1.- Osteogénesis imperfecta, autosómica dominante, afecta huesos (múltiples fracturas), ojos y oídos: se debe a mutación en uno de los dos genes que codifican el colágeno tipo I: COL1A1, en el cromosoma 17; ó COL1A2, en el cromosoma 7. En el tipo I, la mutación influye en la cantidad de colágeno que se produce pero de calidad normal., es la más común y con buena calidad de vida. En la tipo II (viven poco) –III ( en sillas de ruedas) -IV (semejante al tipo I pero mas severa), el colágeno es de mala calidad estructural

- es un tipo de interacción entre genes no alelos que ocurre cuando cambios en un solo gen provocan la aparición de muchos fenotipos distintos

2.- Fenilcetonuria: un único gen varía la producción de una enzima, y esto produce deficiencia intelectual, déficit de neurotransmisores, problemas en la coloración de la piel

La fenilcetonuria es un error innato del metabolismo de los aminoácidos y se debe a la deficiencia hereditaria de la enzima hepática fenilalanina hidroxilasa PAH o PKU

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3.- Melanogénesis

La eumelanina se encuentra en la piel, iris y el cabello y su concentración da la coloración al cabello gris, negro, amarillo, y café. En los humanos es abundante en la gente con piel oscura.

La feomelanina se encuentra en la piel, iris y el cabello, y es más abundante en humanos de piel clara. La feomelanina produce una tonalidad rosa a roja y se encuentra en grandes cantidades en el cabello rojo

4.- Un ejemplo de una mutación que produce malformaciones en humanos es aquella que determina la neurofibromatosis. Esta es una enfermedad hereditaria, relativamente frecuente (1 en 3.000 individuos), producida por una mutación en el cromosoma 17 y que tiene una penetrancia del 100 % y expresividad variable. La neurofibromatosis causa crecimiento incontrolado de tejido a lo largo de los nervios. Este crecimiento puede ejercer presión sobre los nervios afectados. Sus manifestaciones principales son la presencia de neurofibromas, glioma del nervio óptico, manchas cutáneas de color café con leche, hamatomas del iris, alteraciones óseas (displasia del esfenoide, adelgazamiento de la cortical de huesos largos). Con frecuencia hay retardo mental y macrocefalia. La neurofibromatosis de tipo 1 es una enfermedad genética de herencia autosómica dominante, de afectación multisistémica y gran variabilidad fenotípica, causada por una mutación del gen NF1 localizada en el cromosoma 17 q11.2 que afecta la codificación de la neurofibromina.

El producto proteico del gen NF1 es una proteína citoplásmica que contiene 2.818 aminoácidos de longitud. Se encuentra en la cara citoplásmica de la membrana celular, actúa en la traducción reguladora de señales y funciona como un supresor de tumores o un regulador negativo de crecimiento; en éste, la neurofibromina limita normalmente el crecimiento celular, y su ausencia o la reducción de su expresión aumenta el crecimiento celular

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ENFERMEDADES MONOGÉNICAS está alterado un sólo gen (o locus) y se heredan siguiendo los clásicos patrones mendelianos.

Enf. Dominantes: Osteogénesis imperfecta, Corea de Huntington, Hipercolesterolemia familiar. Enf. Recesivas: Fenilcetonuria, Anemia de Células Falciformes, Talasemias, Fibrosis Quística. Enf. Ligadas al X: Hemofilia.

Algunas afecciones monogénicas raras se concentran en ciertos grupos raciales y en aquellos grupos donde exista un alto grado de endogamia (consanguinidad), por lo que en estos grupos la frecuencia es mayor que en la población general. Por ejemplo, la Fibrosis Quística en la raza blanca, la Anemia de Células Falciformes en la raza negra, la Beta-talasemia en griegos e italianos, la alfa-talasemia en el Sud-Este asiático y la enfermedad de Tay-Sachs en judíos.

Ultimamente están las afecciones organelares, tales como las Enfermedades Peroxisomales, en que mutaciones génicas pueden alterar la formación normal de los peroxisomas de las células.

Existen afecciones genéticas que pueden presentar alguna de las siguientes características, que pueden originarse en fenómenos de variación ambiental y/o genética. PENETRANCIA = es el porcentaje de individuos con un genotipo determinado que muestran o exhiben el fenotipo asociado a ese genotipo. Así, un gen con penetrancia completa o del 100% es aquel que siempre se expresa fenotípicamente. Es un concepto estadístico que se expresa en forma porcentual. Ej: penetrancia incompleta (70%) del gen de polidactilia (PP o Pp, dominante), significa que 7/10 de los individuos que tienen el genotipo (PP o Pp), que determina el fenotipo polidactilia, lo expresan en el fenotipo polidactilia. Para la polidactilia puede ocurrir un dedo suplementario en uno o más apéndices (manos o pies) y este dedo puede tener el tamaño normal o ser un muñón. Por lo tanto cuando el alelo P está presente se expresa de manera variable.

EXPRESIVIDAD: describe el grado de intensidad con que se expresa un genotipo determinado en un individuo. Tanto la falta de expresión como de penetrancia completa pueden deberse al resto del genoma como la presencia de genes modificadores, supresores, epistáticos, etc. y el ambiente. Un individuo puede presentar un genotipo y no manifestar el fenotipo correspondiente (penetrancia incompleta) y también, un mismo genotipo puede presentar intensidades fenotípicas distintas.

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PLEIOTROPÍA: expresión fenotípica múltiple de un sólo gen. Ej. Osteogénesis imperfecta, que afecta huesos, ojos y oídos. Heterogeneidad genética: producción de un mismo fenotipo producido por más de un genotipo ("genocopias"). Distintas mutaciones (distintos genotipos) pueden producir el mismo fenotipo clínico. Ej: las Mucopolisacaridosis: un mismo fenotipo (hepatoesplenomegalia, baja estatura, retardo mental, etc) es producido por diferentes mutaciones que afectan a diferentes enzimas del metabolismo de los polisacáridos.

GENES SUPRESORES: Son los que eliminan la expresión fenotípica de un alelo concreto de otro gen.

ALELOS MULTIPLES: Situación que ocurre cuando existen más de dos formas alternativas, o alelos, para un gen determinado.

Los GENES LETALES son genes cuya presencia en el genotipo de un individuo producen la muerte de éste antes de alcanzar la madurez sexual

Son genes que cuando están presentes en el genoma del individuo le provoca su muerte. Pueden existir genes letales dominantes que con sólo presentar una copia de uno de los alelos, el individuo muere, pero no son muy abundantes, ya que con la muerte temprana del individuo no se transmite. Sin embargo los genes letales recesivos se pueden transmitir a la descendencia, ya que para que causen su efecto, han de encontrarse ambas copias en el mismo individuo. Normalmente los individuos homocigotos no llegan a nacer ya que mueren en los primeros estadíos de desarrollo durante el desarrollo fetal.