Actuaciencia

domingo, 21 de noviembre de 2021

Fenotipo y genotipo

El genotipo es el conjunto de los genes y la información genética que conforman a un individuo de cualquier especie. El genotipo se transmite de generación en generación.

Por otro lado, el fenotipo es la expresión en forma física de las características de un individuo de cualquier especie.

¿Se puede ver a simple vista?

No, el genotipo se encuentra en los cromosomas, los cuales no pueden verse a simple vista ni ser interpretados por cualquier persona. Para esto, deben llevarse a cabo procedimientos moleculares o citogenéticos.

Sí, el fenotipo es la representación del genotipo. Se trata de la interpretación física del material genético de un individuo.

Aniridia, una enfermedad autosómica dominante

La aniridia es una enfermedad autosómica dominante y se caracteriza por un desarrollo incompleto o anómalo de una de las estructuras más visibles del ojo: el iris

¿Autosómica? depende de un gen situado en alguno de los 22 cromosomas no sexuales (X o Y)

¿Dominante? en una enfermedad autosómica dominante, si usted hereda el gen anormal de solo uno de los padres, puede presentar la enfermedad. Con frecuencia, uno de los padres también puede tener la enfermedad.

Se estima que la aniridia tiene una incidencia de entre 1:50.000-100.000 nacidos vivos en función de la población estudiada. Lo que es importante realizar es un diagnóstico genético a los niños que nacen con esta enfermedad con la finalidad de conocer el grado de lesión.

Al ser un trastorno ocular hereditario y congénito no puede ser prevenida. Se asocia con variaciones en el gen PAX6 que está involucrado en el desarrollo del ojo.

Representación del locus de PAX6 en la región cromosómica 11p13, gen PAX6 y sus elementos reguladores. El brazo corto del cromosoma se llama “brazo P”. El brazo largo del cromosoma se conoce como “brazo Q”. La ubicación del centrómero en cada cromosoma le entrega su forma característica y puede usarse para ayudar a describir la ubicación de genes específicos. Se representa la región reguladora situada aguas abajo a PAX6 (DDR, del inglés downstream regulatory region), situada en los

intrones del gen vecino ELP4, con los principales elementos reguladores que han sido implicados en aniridia, SIMO y E180B (en rojo). Además, se representan los puntos de rotura de las deleciones en 11p13 detectadas previamente que ha permitido determinar la región crítica para la regulación transcripcional de PAX6. Las líneas azules y rojas discontinuas indican la región de 244 Kb, definida por Ansari et al., y luego acotada a 18 Kb por Plaisancié et al.

El gen PAX6 tiene más de 700 mutaciones de importancia clínica descritas hasta la fecha, siendo las mutaciones que causan un codón de parada prematuro las más frecuentes. Estas mutaciones conducen a la haploinsuficiencia, esto es, una disminución de la dosis génica que no permite mantener la función normal de este factor transcripcional. Tener la dosis correcta de este factor transcripcional es vital en el momento de la embriogénesis, cuando se forma el ojo.

Se representa el gen y la proteína PAX6. En la parte superior, se representa la estructura exónica con los 14 exones del gen PAX6, incluyendo regiones no codificantes (en gris) y las diferentes regiones codificantes, en donde los colores indican el dominio proteico codificado, y los promotores (P0, P1 y P). En la parte inferior de la imagen, se representa la estructura y los diferentes dominios funcionales de las 2 principales isoformas proteicas, la forma canónica y la isoforma 5a de 422 y 436 aminoácidos, respectivamente. HD: homeodominio; PD: dominio pareado; PST: región rica en prolina/serina/treonina.

En humanos se han descrito 3 promotores alternativos que regulan la expresión del gen de forma espacio-temporal, esto es, en distintos momentos de la embriogénesis o en distintos tejidos. Esos tres prootores darán lugar a varias isoformas proteicas. Las más frecuentes son una forma canónica de 422 aminoácidos y una isoforma 5(a) de 436 aminoácidos por la inclusión de un exón alternativo (ex5a) que interrumpe al dominio pareado. El balance entre ambas isoformas se ve modificado a lo largo del desarrollo regulando las diferentes funciones que PAX6 ejerce durante la embriogénesis ocular y postnatalmente.

Proteína PAX6 en tres dimensiones

Representación de la localización de mutaciones puntuales en la estructura génica y proteica de PAX6. Se representa el recuento de las variantes dEcuadorescritas en PAX6, por exones, en la base de datos PAX6 Mutation Database, hasta su última actualización en 2018, así como las variantes más representadas, incluyendo 4 mutaciones recurrentes en los exones 8, 9, 10 y 11. En gris se indican las regiones no codificantes (5’ y 3’ UTR, del inglés untranslated region); en rosa, amarillo y verde, los exones que codifican los principales dominios funcionales de PAX6, pareado (PD), homeodominio (HD) y el dominio rico en prolina-serina-treonina (PST), respectivamente.

Las variantes de PAX6 conducen a distintas presentaciones clínicas en función de la naturaleza de la mutación y de su localización del gen. Por eso es importante hacer un diagnóstico genético, además podemos conocer el riesgo de desarrollar futuros tumores asociados a defectos genéticos en genes próximos a PAX6.

A pesar de la gran variabilidad fenotípica en los pacientes se suele aceptar que la ganancia o pérdida de un codon de parada prematura (PTC) se asocia con un fenotipo de aniridia clásica. El 85% de las mutaciones descritas se corresponden con variantes codificantes que crean un codon de parada prematura (PTC): variantes sin sentido 40%, pequeñas inserciones o delecciones (30%) que alteran el marco de lectura y variantes de splicing. Todas estas variantes conducirían a la haploinsuficiencia de PAX6 por la degradación de ARNm portadores de PTC de forma mediada por el sistema "nonsense mediated decay (NMD), un mecanismo celular de control que elimina los ARNm aberrantes.

Dominante ligado al sexo

El dominante ligado al sexo es una forma poco común en que un rasgo o trastorno se puede transmitir de padres a hijos. Un gen anormal en el cromosoma X puede causar una enfermedad dominante ligada al sexo.

¿Qué tienen en común la hemofilia y el daltonismo?

Que la herencia de ambas enfermedades viene determinada por los cromosomas sexuales, concretamente por el cromosoma X. La hemofilia y el daltonismo son enfermedades hereditarias y se transmiten por un alelo recesivo ligado al cromosoma X. Son recesivas ligadas al sexo.

Mírese Vuestra Alteza a sí mismo: dos hermanos hemofílicos [Alfonso y Gonzalo], otro sordomudo [Jaime]; una hija ciega [Margarita]; un hijo muerto de un tiro [Alfonso]. A los españoles, tantas desgracias acumuladas sobre una sola familia no puede agradarles. Palabras del dictador Franco a Don Juan pretendiente al trono de la corona española. Fuente

Al estar ligada a los cromosomas sexuales, en el caso de la hemofilia, son las mujeres las que transmiten la enfermedad y la padecen los hombres (salvo en ocasiones muy puntuales en los que la mujer también puede padecer hemofilia). Si el hombre tiene el cromosoma X afectado, padece la enfermedad. En líneas generales, la hemofilia es una enfermedad que afecta al proceso de la coagulación, al estar alterados algunos de los factores de la coagulación. Si uno falla, todo el proceso se altera y el organismo no es capaz de coagular la sangre (y detener las hemorragias que puedan suceder). No se contagia y afecta a uno de cada 10.000 nacidos.

Por su parte, el daltonismo aparece cuando no se pueden ver bien los colores, sobre todo el rojo, el verde, el azul y el amarillo. Normalmente, no influye excesivamente en la vida diaria, salvo algún problema a la hora de combinar los colores de las prendas de vestir. No obstante, sí que puede ser un obstáculo en casos en los que no se puedan confundir los colores, o a la hora de ejercer alguna profesión, como conductor o piloto. Todo depende de los problemas que haya para distinguir los colores y qué colores se confundan.

Se trata de un defecto asociado a los genes OPN1LW, OPN1MW y OPN1SW. En los hombres, cualquier cambio produce la enfermedad, cosa que no ocurre en las mujeres, que tienen dos copias del cromosoma X. Por esa razón, el daltonismo también es más frecuente en hombres que en mujeres.

Porque el cromosoma X además de ser sexual aporta información genética sobre otras funciones, de ahí, que alguna alteración en este cromosoma sea la causante de ciertas patologías, como es el caso de la hemofilia y el daltonismo.

Cuadros de Punnett: diferencia entre genotipo y fenotipo

Dominancia incompleta en monohíbridos

La dominancia incompleta es cuando un alelo dominante, o forma de un gen, no enmascara completamente los efectos de un alelo recesivo, y la apariencia física resultante del organismo muestra una combinación de ambos alelos. También se le llama semi-dominancia o dominancia parcial. Un ejemplo se muestra en rosas. El alelo del color rojo es dominante sobre el alelo del color blanco, pero las rosas heterocigotas, que tienen ambos alelos, son rosadas. Tenga en cuenta que esto es diferente de la codominancia, que es cuando ambos alelos se expresan al mismo tiempo.

Ejemplos de dominancia incompleta: Un niño nacido de un padre con cabello lacio y un padre con cabello rizado generalmente tendrá el cabello ondulado o un poco rizado, debido a la expresión de alelos tanto rizados como rectos. El dominio incompleto se puede ver en muchas otras características físicas, como el color de la piel, la altura, el tamaño de la mano y el tono vocal.

Los portadores de la enfermedad de Tay-Sachs también muestran una dominancia incompleta. Las personas con la enfermedad de Tay-Sachs carecen de una enzima que descompone los lípidos, lo que hace que se acumulen demasiados lípidos en el cerebro y otras partes del sistema nervioso. Esto conduce al deterioro de los nervios y a la pérdida de capacidades físicas y mentales. Tay-Sachs se presenta en personas con dos alelos recesivos para la enfermedad, y las personas con un alelo son portadoras pero no muestran síntomas. Sin embargo, producen la mitad de la cantidad normal de enzima, mostrando un fenotipo intermedio entre aquellos con el trastorno y aquellos que no tienen alelos recesivos de Tay-Sachs.

Polihíbrido

Cruce dihíbrido P a F1 por cuadro de Punnett

Distribución binomial

Cálculo binomial en genética

Puede cambiar los fenotipos de una población

Por supuesto, por ejemplo:

El efecto fundador

El efecto fundador ocurre cuando un pequeño grupo de individuos se separa de una población más grande para establecer una colonia. La nueva colonia queda aislada de la población original y es posible que los individuos fundadores no representen toda la diversidad genética de la población original. Esto quiere decir que los alelos en la población fundadora pueden tener frecuencias distintas de las de la población original, y que algunos alelos pueden haberse perdido por completo.

Efecto fundador. Fuente

EJERCICIOS

1 PREGUNTA: ¿Por qué un gen puede ser dominante?

2 PREGUNTA: Según el último informe de ORP-HANET de 2020 sobre la prevalencia de enfermedades raras en Europa, la aniridia tendría una incidencia estimada de 1,31/100.000. Partiendo de este dato ¿Cuántos casos de anidiria se esperan en el Ecuador?

Solución: ver video por cada 100.000 hab existen 1,31 pacientes de aniridia

en 17.640.000 hab existirán X

1,31 x 17.640.000

x = ------------------------------ = 1,31 x 176,4 = 231 personas estimadas con aniridia

100.000

3 PREGUNTA: Tenemos un ORF

5' ATG TCT GAC TTA CTA GGA AAG CCT TTT ACT TAC GGG TTA CGC GGA GAG CCA CCC CTA ATC TAG 3'

Podéis uilizar la aplicación ORF Finder para manipular la secuencia ADN: ATGTCTGACTTACTAGGAAAGCCTTTTACTTACGGGTTACGCGGAGAGCCACCCCTAATCTAG. Esta secuencia genera la siguiente proteína: MSDLLGKPFTYGLRGEPPLI

Simula las siguientes mutaciones: a) ganancia de un codon de parada prematura (PTC) para tener una proteína con esta secuencia: MSDLLGKPFTYG b) un mutación de una inserción de una base que genere un ORF sin sentido para tener esta secuencia: MSGLTRKAFYLRVTRRATPNL c) con pequeñas inserciones para tener la secuencia proteica MSDLLGKPFTYGLRGEPPLHHHHHI d) un ORF con delecciones que alteren el marco de lectura para obtener la siguiente proteína: MSDLLGKYLRVTRRATPNL

Solución: a) ATGTCTGACTTACTAGGAAAGCCTTTTACTTACGGGTAA b) Para obtener esta secuencia MSGLTRKAFYLRVTRRATPNL tendría que haber una adición de una G en la 7ª posición

ATGTCTgGACTTACTAGGAAAGCCTTTTACTTACGGGTTACGCGGAGAGCCACCCCTAATCTAG

c) ATGTCTGACTTACTAGGAAAGCCTTTTACTTACGGGTTACGCGGAGAGCCACCCCTACATCATCATCATCATATCTAG

d) ATGTCTGACTTACTAGGAAAGTACTTACGGGTTACGCGGAGAGCCACCCCTAATCTAG

Es decir:

ATGTCTGACTTACTAGGAAAGCCTTTTACTTACGGGTTACGCGGAGAGCCACCCCTAATCTAG
ATGTCTGACTTACTAGGAAAG TACTTACGGGTTACGCGGAGAGCCACCCCTAATCTAG

4 PREGUNTA: ¿Puede un hombre Rh positivo tener un hijo con una mujer Rh positivo que sea Rh negativo?

Video con la explicación

Solución: El factor Rh positivo es dominante sobre el negativo. Rh+>Rh-

Una persona fenotípicamente Rh+ puede ser Rh+/Rh+ o Rh+/Rh-.

Así, para que dos personas Rh+ tengan un hijo Rh- deberán ser heterocigóticos para este carácter (Rh+/Rh-).

Padres: Rh+/Rh- x Rh+/Rh-

Gametos: Rh+ Rh- Rh+ Rh-

Hijos: Rh+/Rh+ Rh+/Rh- Rh+/Rh- Rh-/Rh-

El 25 % de los hijos serán Rh-.

5 PREGUNTA: Una mujer, hija de padres Rh positivos, es Rh positivo. ¿Puede tener un hijo Rh negativo si su pareja es Rh negativo?

Solución: Abuelos: Rh+/_ x Rh+/_

Hija: Rh+/_ x Rh-/Rh-

Para que tengan un hijo Rh negativo (Rh-/Rh-), la madre tiene que ser Rh+/Rh-, igual que, al menos, uno de sus progenitores.

6 PREGUNTA: Una pareja tiene un hijo albino. Ninguno de los padres presenta esa característica. Explique cómo puede darse esa situación y sugiera el posible genotipo de los padres para ese gen. ¿Qué proporción de hijos albinos y no albinos puede esperarse en la descendencia?

Solución: Si los padres no son albinos y tienen un hijo albino, el albinismo tiene que ser una característica debida a un gen recesivo.

Los padres tendrán que ser heterocigóticos (Aa) para que puedan tener un hijo albino (aa)

Padres: Aa X Aa

Gametos: A a A a

F1: AA Aa Aa aa

75 % normales 25 % albinos

7 PREGUNTA: El albinismo está causado por un alelo recesivo a.

a) ¿Cómo son los fenotipos y los genotipos de la F2 resultante del cruce de padre albino y madre normal no portadora (suponiendo que no se tratase de personas)?.

b) ¿Y si la madre fuese portadora?

Solución: a) Padre albino (aa) x Madre sana no portadora (AA)

Padres: aa x AA

F1: Aa (100% normales)

Cruce 2: Aa x Aa

Gametos A a A a

F2: AA Aa Aa aa

Fenotipo: normales 75 %, albinos 25 %.

b) Padre albino (aa) x Madre sana portadora (Aa)

Padres: aa x Aa

Gametos: a A A

F1: Aa (50% normales portadores) aa (50% albinos)

Se pueden hacer tres posibles cruces:

Aa x Aa: AA, 2Aa, aa.

Aa x aa: 2Aa, 2aa

aa x aa: 4aa

F2: 5/12 normales (4/12 portadores), y 7/12 albinos.

8 PREGUNTA: Se cruzan ratones de color normal heterocigóticos, donde el gen N (color normal), es dominante sobre el gen n (albino).

a. ¿Qué proporción de la descendencia será de coloración normal? Indique los genotipos.

b. De una descendencia de 12 ratones, ¿cuántos esperamos que sean homocigóticos?

Solución: P Nn x Nn

Gametos N n N n

F1 NN Nn Nn nn

75 % normales 25 % albinos

b) Si la descendencia es de 12 ratones:

1/4, serán homocigóticos dominantes NN, normales: 3

1/4, serán homocigóticos recesivos, albinos: 3

9 PREGUNTA: Tras el estudio de la transmisión de un determinado fenotipo patológico representado se obtiene el resultado representado en la figura. Indique qué tipo de transmisión sigue dicho carácter.

Indique además los genotipos de los individuos señalados por las letras (en oscuro los individuos afectados). Razone el resultado.

Solución: Lo primero en lo que nos fijamos es que esta enfermedad afecta del mismo modo a hombres que a mujeres, aunque deberemos comprobar si está ligada a un cromosoma sexual o se trata de un cromosoma autosómico.

Si estuviera ligada al cromosoma Y solo tendrían ese carácter los hombres, y un hombre que tuviera ese carácter debería ser hijo de otro hombre que manifestase ese carácter. No se da este caso.

Si estuviera ligado al cromosoma X, siendo dominante, todas las descendientes (mujeres) de un padre con ese carácter deberían presentarlo. No se da este caso.

Si estuviera ligado al cromosoma X, recesivo, todos los hijos varones de una madre con ese carácter deberían manifestarlo. Tampoco se da este caso.

Por todo esto, queda demostrado que se trata de un carácter autosómico.

En la pareja A-B, ambos manifiestan ese carácter y algunos de sus hijos, no todos, también. Esto parece indicar que la enfermedad estaría determinada por un alelo dominante y que, tanto A como B, serían heterocigóticos para ese carácter (Aa).

Del mismo modo, en el caso de la pareja C-D, C manifestaría el carácter (Aa) y D no lo manifestaría (aa), teniendo hijos con ese carácter (Aa) y sin ese carácter (aa).

Los genotipos de la familia serían:

I Aa x Aa

II A_ aa x aa aa Aa x aa

II aa aa aa aa Aa aa Aa

10 PREGUNTA: El esquema adjunto muestra la transmisión de un carácter en una familia, representado por los símbolos oscuros, producido por un solo gen autosómico con dos alelos. Los cuadrados representan hombres y los círculos mujeres.

a) Indique si el carácter presenta herencia dominante o recesiva. Razone la respuesta.

b) Indique los genotipos de los individuos de la generación I y de los individuos II.4 y II.5, utilizando “A” para el alelo dominante y “a” para el alelo recesivo

Solución: a) De los cruces observados en el esquema se deduce que el carácter estudiado es dominante. Esto se evidencia en el cruce entre II4 y II5, que si fueran homocigóticos recesivos, todos sus hijos deberían ser homocigóticos recesivos para este carácter.

En el cruce entre I1 (representado de negro) y I2 (representado de blanco) se originan individuos con ese carácter (negro) y sin él (blanco), por lo que el individuo I1 sería heterocigótico (Aa), y el I2 homocigótico recesivo (aa).

Esto también se confirmaría entre el cruce II4 y II5, ambos heterocigóticos (Aa), que darían lugar a individuos con ese carácter (negro, A_) y sin ese carácter (blanco, aa).

I Aa x aa

II aa Aa Aa Aa x Aa

III A_ aa

11 PREGUNTA: una enfermedad autosómica dominante para la que mueren los individuos homozigóticos (AA) antes de nacer. En una pareja de conyugues en la que ambos son enfermos, ¿cuál es la probabilidad de que tengan un hijo enfermo?

Solución: Se trata de un cruce monohíbrido en el que no se tiene en cuenta la probabilidad de AA, ya este individuo no llega a nacer. Debido a esto las probabilidades cambian, siendo:

P(Aa)=2/3 -- Enfermo

12 PREGUNTA: una enfermedad autosómica dominante para la que mueren los individuos homozigóticos (AA) antes de nacer. En una pareja de conyugues en la que ambos son enfermos, ¿cuál es la probabilidad de que tengan un hijo enfermo y otro sano?

Solución: 4/9. Se trata de un cruce monohíbrido en el que no se tiene en cuenta la probabilidad de AA, ya este individuo no llega a nacer. Debido a esto las probabilidades cambian, siendo:

P(Aa)=2/3 -- Enfermo

P(aa)=1/3 -- Sano

La probabilidad de tener un hijo Aa y otro aa se rige por una distribución binomial, ya que no se especifica el orden de estos, es decir P[(Aa,aa)/(Aa x Aa)].

En primer lugar, se calcula la probabilidad de una de las dos posibles combinaciones, por ejemplo, que el primer hijo es heterocigoto y el segundo homozigoto recesivo. Esta será igual a la multiplicación de las probabilidades, ya que son sucesos indepencientes:

P[(1:Aa,2:aa)/(Aa x Aa)] = 2/3 x 1/3 = 2/9

Por último, se aplica la binomial sumando esta probabilidad tantas veces como combinaciones posibles existan. En este caso, solo tenemos dos combinaciones posibles, por lo que se suma dos veces.

P[(Aa,aa)/(Aa x Aa)] = P[(1:Aa,2:aa)/(Aa x Aa)] + P[(1:aa,2:Aa)/(Aa x Aa)] = 2/9 + 2/9 = 4/9

13 PREGUNTA: En la figura se indica la transmisión de un tipo de cataratas (individuos en negro) en una familia (los hombres se representan con un cuadrado y las mujeres con un círculo). Se sabe que esa enfermedad está producida por un solo gen ligado al sexo (situado en el cromosoma X).

a) Indique si ese tipo de cataratas es dominante o recesivo. Razone la respuesta.

b) Indique los posibles genotipos de todos los individuos. Utilice la letra A (mayúscula) para el alelo dominante y la letra a (minúscula) para el recesivo.

c) Indique la probabilidad de que la mujer señalada con una flecha tenga un descendiente con ese tipo de cataratas: (1) si se trata de un niño; (2) si se trata de una niña

Solución: a) Indique si ese tipo de cataratas es dominante o recesivo. Razone la respuesta.

En el enunciado se dice que esa enfermedad está producida por un solo gen ligado al sexo situado en el cromosoma X, y en el árbol genealógico vemos que aparece por igual en hombres que en mujeres, alternándose en las generaciones.

Si estuviera ligado al cromosoma X, siendo dominante, todas las descendientes (mujeres) de un padre con ese carácter deberían presentarlo. Esto se cumple en esta familia.

Si estuviera ligado al cromosoma X, recesivo, todos los hijos varones de una madre con ese carácter deberían manifestarlo. En la generación III vemos que este caso no se da.

Por tanto, se trata de un carácter dominante.

b) Indique los posibles genotipos de todos los individuos. Utilice la letra A (mayúscula) para el alelo dominante y la letra a (minúscula) para el recesivo.

XaXa x XAY

XaY x XAXa XaY XAXa XAXa x XaY

XaXa x XAY XaY XaXa XAY

XaY XaY XAXa XAXa x XaY

c) Indique la probabilidad de que la mujer señalada con una flecha tenga un descendiente con ese tipo de cataratas: (1) si se trata de un niño; (2) si se trata de una niña.

XAXa x XaY

Gametos XA Xa Xa Y

F1 XAXa XaXa XAY XaY

El 50% de las niñas tendrá la enfermedad.

El 50% de los niños tendrá la enfermedad.

14 PREGUNTAS: El siguiente gráfico ilustra el número de muertos por cada 100.000 habitantes durante el siglo XX. Imaginemos que en el Ecuador la tasa de muertos era similar. En Guayaquil en 1900 vivían en la ciudad 80.000 habitantes ¿Cuántos se morían al año de enfermedades infecciosas en Guayaquil en 1900? Si quieres ver cuantos se morían en un día en Guayaquil en 1892 pincha aquí. En 1950 la población era de 258.966 ¿Cuántas víctimas de las enfermedades infecciosas había en Guayaquil en 1950?

15 PREGUNTA: Corea del Sur es uno de los países con una menor natalidad. En 2020 nacieron 272.410 niños. La esperanza de vida de Corea del Sur es de 80 años. Por ese momento, todos los vivos en 2020 estarán muertos en 2100. Si durante esos 80 años que van de 2020 hasta 2100 ¿Cuántos habitantes tendrá Corea del Sur en 2100?.

16 PREGUNTA: ¿Por qué después de la última glaciación existen poblaciones rubias en Europa del Norte pero no así en Asia del Norte?

17 PREGUNTA: Los hawaianos son de las personas con mayores índices de obesidad del mundo. ¿Puedes explicar este fenómeno usando el efecto fundador?

18 PREGUNTA: la hemofilia es una enfermedad recesiva ligada al cromosoma X. Si una mujer portadora del gen, pero no hemofílica, tiene hijos con un hombre hemofílico ¿Qué probabilidad tiene de tener hijas hemofílicas? ¿Qué probabilidad de tener hijos hemofílicos?

Solución: 50% hemofilia tanto en varones como en mujeres.

19 PREGUNTA: Doménica, guayaquileña, y Luis, pastuzo, son dos personas sanas que deciden tener descendencia y tienen 5 hijos. Para su sorpresa, 3 de los 5 hijos padecen una enfermedad recesiva rara. Luis recuerda que tiene una hermana enferma. Además, la probabilidad de ser heterocigoto para este gen recesivo en una población es del 45%. ¿Cuál ha sido la probabilidad de este suceso?

Solución: Hay que tener en cuenta que Luis tiene una hermana homozigota recesiva y que él es sano, de manera que los padres tienen los genotipos Aa.

Aplicamos el cálculo binomial en genética.

# hijos

----------------------------------------- * (3/4)2 *(1/)3 = 0.087.

# hijos enfermos x # hijos sanos

Ahora, como a esta probabilidad hay que multiplicarle la probabilidad del gen recesivo en la población tenemos que 0.087 * 0.45 = 0.039

la probabilidad del suceso es de 0,0039.

20 PREGUNTA: ¿Un alelo es un polimorfismo?

Solución: Polimorfismo significa literalmente «muchas formas». Así pues, el polimorfismo genético, cromosómico o de secuencia del ADN es el responsable de la gran variabilidad existente entre los individuos de una misma especie.

Un alelo es cada una de las dos o más versiones de un gen. Un individuo hereda dos alelos para cada gen, uno del padre y el otro de la madre.

Un polimorfismo se caracteriza porque diferentes individuos presentan distintos nucleótidos o variantes en una posición concreta del genoma, que se denomina locus. A cada posible variante se le denomina alelo

Otra forma de decirlo más elegantemente: un polimorfismo se caracteriza por representar las distintas formas o variables que tiene un gen, son estas variables a las que se las conoce como alelos

21 PREGUNTA: La Ictiosis es una enfermedad cutánea de origen genético que provoca piel seca y escamosa. Brayan y Yanicmar son una pareja que está esperando su primera hija. Brayan padece la enfermedad, por lo que deciden investigar la presencia de Ictiosis en sus familias. Por parte de Yanicmar, ni ella ni sus padres están enfermos. Por parte de Brayan, él y su abuelo materno son los únicos que padecen Ictiosis de toda la familia. Vistos estos datos, acuden a una consulta en busca de consejo genético y la genetista les informa que su hija tiene una probabilidad x de padecer Ictiosis. ¿Qué probabilidad tiene?

Solución: Se trata de una enfermedad autosómica recesiva. La probabilidad de que los padres de Yanicmar sean portadores es de 2/3. La probabilidad de que Yanicmar sea portadora es de 1/2. Y la probabilidad de que la hija esté enferma es de 1/2.

Multiplicando las tres probabilidades obtenemos 1/6.

Para saber más:

https://www.elsevier.es/es-revista-archivos-sociedad-espanola-oftalmologia-296-pdf-S0365669121001246

http://bioinformatica.uab.es/base/continguts/banco_preguntas/preguntas_genetica.asp?CURS=1819

https://es.khanacademy.org/science/biology/classical-genetics

https://biologia-geologia.com/BG4/357_arboles_genealogicos.html

¿Qué ocurre cuando no seleccionamos?

Cuando daba clases, me sorprendía que cuando preguntaba a mis estudiantes, ellos respondían dándome los resultados en forma de pregunta: "¿30?" por ejemplo. Les trataba de explicar que lo que estábamos haciendo en clases era una actividad preprofesional, que las respuestas tenían que ser "30 por esta razón y por esta". Por ejemplo, les explicaba cómo determinar genéticamente la paternidad. Les decía: vosotros por dar esta información vais a cobrar 100, 200, 400$. La gente va a pagar este servicio que luego servirá para las demandas de alimentos. Tu tienes que presentar tus resultados o conclusiones de manera 99.9999% fiables. Nadie te va a pagar por tus conjeturas.

Cuando me hartaba de que me respondieran con preguntas, como si de un concurso de la televisión, o de un juego de azar se tratase les explicaba la siguiente analogía:

"Si yo fuese Pablo Escobar, el patrón, y tu tuvieses que dar cuenta de un cargamento de cocaína ¿Te podrías dar el lujo de dar una respuesta a la ligera y equivocarte con 5 kg del cargamento?" La respuesta era siempre: "No". ¿Qué pasaría si te equivocas y le dices que hay 5 kg menos? "Pues que me mataría" y era allí cuando escenificaba un enfado diciendo "Si yo fuera Escobar, te mataría antes a tu mamá, a tu papá, a tu hermanita, a tu perro, a tu abuelita, y si la abuelita está enterrada la desentierro y la vuelvo a matar y luego te mato a ti"

Era siempre un momento de risas. Trataba de explicar con este ejemplo que si no exigimos tendremos estudiantes mediocres y que eso será el fin de la meritocracia. Nos gobernaran y nos dirigirán no los mejores si no los que tengan más palanca, enchufes o contactos. Cuando vemos el catálogo de Netflix asombra la cantidad de series sobre el Chapo, Pablo Escobar y gente de similar calaña. Psicópatas asesinos. ¿De dónde viene la fascinación por semejantes personajes? Salieron de abajo y llegaron a la cima. Nos resulta fascinante que en el narcotráfico da igual que seas hijo de quien seas. Solo se llega a la cima siendo el más cabrón, el más salvaje y el más inteligente. Hoy por hoy hay más meritocracia en el narcotráfico que en nuestras universidades.

La meritocracia son los padres

La conocida palanca, en Ecuador, o enchufe en España es conocido en sociología como: "transmisión intergeneracional del capital humano", es decir, la meritocracia en los países como mayor desigualdad social son... si, los padres. Siento haberos roto la ilusión.

Menos movilidad social más desigualdad. A alguien le sorprende los estallidos de violencia en América Latina. Fuente

Los pobres listos triunfan, los ricos tontos y listos triunfan . Fuente

Porcentaje de repetidores entre el alumnado de 15 años según nivel socioeconómico y cultural (ESCS). Datos de España a 2018. La mitad de los pobres repiten, los ricos menos de 1 de cada 10.

Proporción entre las probabilidades de repetir curso del 25% de niños y niñas de menor nivel socioeconómico respecto al 25% con más recursos, a igualdad de competencias matemáticas y científicas, en cada país. En España, los alumnos pobres tienen 4 veces más probabilidad de repetir que los ricos con las mismas competencias

En España la tasa de fracaso escolar ha pasado de 2000 a 2020 de 30% a 17% por imperativo legal

Esta noticia, que en principio es positiva, visto el retroceso educativo que evidencian los docentes todos los días, solo nos indica que lo que ha descendido es qué llamamos fracaso escolar. No hemos mejorado la educación, hemos institucionalizado el fracaso. Un estudiante en España suspende todas en un curso, repite y vuelve a suspender todas. Pues después del segundo curso fracasado, por Imperativo Legal (PIL) le aprueban el curso. Un chaval decide en 4º de la ESO que la historia y el inglés no le gustan, abandona las asignaturas sacando sendos unos y obtiene el título de la ESO, porque con dos suspensos también se titula. Lo del 1 les llamará la atención. No se puede poner 0 en la ESO, aunque los exámenes estén en blanco. Un 0 dañaría la autoestima de los niñitos de 16 años.

Por imperativo legal los estados criminalizan a los padres

Sesenta países, estados y territorios han adoptado una legislación que prohíbe totalmente el uso del castigo corporal contra los niños en el hogar, de acuerdo con Unicef y la Iniciativa Global para Acabar con el Castigo Corporal a los Niños.

Yo nunca les he pegado a mis hijos. Es una pregunta que les hice ¿Yo os pegué alguna vez? a lo que me respondieron que no. Si les hubiese tenido que dar una cachetada lo hubiese hecho pero la verdad es que no hizo falta porque mis hijos son unas personas muy bien portadas. Creo que la violencia no es la manera correcta de educar, pero sinceramente creo, que si es necesario mostrar límites y autoridad. Y que una bofetada no ha matado a nadie. Sin embargo, tenemos estos titulares que son una aberración:

Una madre es condenada por darle dos bofetadas a su hijo por no querer ducharse

Pegar una bofetada a un hijo puede costar la cárcel a los padres

La justicia condena a un hombre a tres meses de cárcel por maltrato tras pegar a su hija en la cara

Un padre fue condenado a siete meses de prisión por un delito de malos tratos a su hija de 15 años, quien no habría acatado las indicaciones sobre la hora para regresar a su casa.

Creo que desde las instituciones están jugando a ser seres de luz. Me pregunto: por qué no criminalizan la pobreza, los salarios de miseria, los mini departamentos que no permiten espacio para que exista una biblioteca, una habitación para ese abuelo que necesita cuidados... Por qué no se ofrece cobertura sanitaria en el seguro público, los desahucios abusivos de la banca, que en España te quitan la casa los bancos pero no así la deuda, siendo esto un atropello y un robo. ¿Por qué?. Les resulta mucho más fácil meter a un padre en la cárcel. Los padres no son los bancos, o la patronal. Sin embargo, son los cimientos de las familias. Criminalizamos a las personas porque no podemos criminalizar los comportamientos patológicos de nuestro sistema económico. Es simplemente más fácil.

Cacería de brujas a profesores

Todos hemos tenido profesores horribles. Para luchar contra ese tipo de docentes se establecieron diversos mecanismos que por el corporativismo de los docentes rara vez tenían efectividad. Como dice el humorista Javier Cansado, el colectivo de médicos y enfermos, profesores y alumnos, policías y ladrones... son colectivos enfrentados.

Ventana de la denuncia, Cartagena de Indias. En esta ventana se introducían las acusaciones anónimas, luego el tribunal de la Santa Inquisición se encargaba de "obligar" al acusado a refutar las acusaciones.

Muchos formularios de quejas de alumnos tienen el formato de la denuncia anónima sin presentar pruebas. La vuelta a la inquisición, al KGB de Stalin o la Gestapo de Hitler.

Ha llegado el momento de la anécdota personal: en un curso tuve dos quejas de alumnos. En general las encuestas que respondían mis alumnos eran buenas: una aprobación por encima del 95% de satisfacción, pero siempre hay quien está descontento. En este caso, el motivo de descontento era el sistema educativo que seguía. Un sistema educativo, el de la pedagogía inversa, que había sido adoptado por la universidad. A mi personalmente me parece un sistema interesante, pero claro, requiere de compromiso y trabajo por parte del alumno. El decano me mandó un correo instándome a hacer un informe defendiéndome de las acusaciones. Me mandó el correo de la alumna omitiendo su nombre. Mi respuesta fue que allí no había acusaciones porque no había pruebas. Todo este incidente tuvo lugar cuando las clases eran online durante la pandemia. Todas mis clases estaban grabadas. A la alumna, o a la madre de la alumna, por que se notaba que había sido una persona mayor quien había escrito la carta, les hubiese sido muy fácil decir: "en el minuto 14 de la 4ª clase impartida por el profesor se hace o se dice esto de manera incorrecta" pero en ningún momento se referían a nada en concreto. Para cargar las tintas, en vez de presentar pruebas, utilizaban expresiones gratuitas y vejatorias como "el tal llamado profesor"... de una manera telenovelesca, como si ella estuviese en condiciones de evaluar mis méritos para ese puesto. En fin. Lo que le dije al decano fue que teníamos un problema, no yo, si no todos los profesores de esa universidad si no se le exigían a los alumnos presentar pruebas documentadas de las acusaciones, algo que es extremadamente fácil en el caso de las clases online grabadas con copia para cada estudiante. También le recordé que era importante que las encuestas de satisfacción de los alumnos fuesen anónimas, pero que las acusaciones no podían serlo. Adució que yo podría tomar represalias... a lo que le respondí que todos los exámenes eran online y no había forma de manipularlos en contra del alumno sin dejar un rastro informático. Además, estaba dispuesto a que se monitoreasen los exámenes a esa alumna pero, en un sistema de derecho no caben las denuncias anónimas. Eso solo pasaba en la edad media, en la Alemania nazi o en la URSS de Stalin. Lo cierto y verdad, es que en la carta de la alumna estaban escritas algunas calumnias y descalificaciones gratuitas que fueron pasadas por alto... Ya no trabajo allí y este año los alumnos están haciendo movilizaciones de todo tipo para intentar que la universidad despida a un docente. Creo que les trata mal y les exige bastante. Un crimen.

ROLLIN' SAFARI - 'The Chase' - Official Trailer ITFS 2013

La consecuencia de todo esto: LOS PROFESORES TIENEN MIEDO DE SUSPENDER A LOS ESTUDIANTES y están pasando de curso personas que no saben resolver una regla de tres. En ecología, cuando desaparecen los depredadores los sistemas colapsan. Cuando en educación no se discrimina a los vagos e incapaces la estupidez campa a sus anchas.

Generación de cristal, para lo bueno y para lo malo

La generación de cristal es la primera generación en haber nacido con internet. Los baby boomers sabemos que un mundo sin internet fue posible. Somos la última generación viva en tener ese conocimiento. Lo bueno de la generación de cristal es que tienen un discurso sobre los privilegios, las injusticias, el respeto a las diferencias y los derechos muy desarrollado. Eso es bueno. Lo terrorífico es lo siguiente:

Muerte de Samuel Luiz: una calle llena de gente... los únicos que le ayudaron fueron dos jóvenes senegales inmigrantes ilegales.

Coruña por la noche, el paseo marítimo lleno de gente, una jauría humana patea a un joven: diez contra uno y nadie va a separarlos ¡Qué alguien haga algo! debieron pensar mientras grababan. Los únicos que salieron a ayudar a una persona que estaba siendo pateada por diez fueron dos muchachos inmigrantes senegaleses, musulmanes, criados en un mundo sin el respeto a las minorías y las diferencias pero con la capacidad empática de salir a proteger a alguien que estaba siendo asesinado a patadas. Fueron golpeados por la jauría pero hicieron lo que se tenía que hacer. Los demás esperaron que llegase la policía a constatar que Samuel Luiz estaba muerto.

Estudiante texana blanca llama a su madre después de abofetear a la maestra: "¡Ella es negra y me está cabreando!" Claro bonita, tu, como estudiante, tienes derecho a "educar" e incluso pegar a tu docente si crees que ella está equivocada

Un carterista llama a la policía porque no le dejan entrar al metro a robar Cuando salió esta noticia, en los foros en los que se comentaba mucha gente le daba la razón al carterista.

Médico se graba tras ser agredido y rompe a llorar: "No pude ni reaccionar"

Como decía el humorista Javier Cansado: colectivos enfrentados: médicos y pacientes, profesores y alumnos, policías y ladrones... el problema es que además del enfrentamiento de intereses ahora tenemos pacientes que se creen médicos, ladrones que creen que tienen derechos, alumnos que se ven en la obligación de educar al "tal llamado profesor".

martes, 16 de noviembre de 2021

Técnicas de secuenciación

¿Cuál fue el método inicial de secuenciación del ADN?

A finales de la década de 1970 se desarrollaron dos métodos que permitían la secuenciación de una molécula de ADN de una manera sencilla y rápida. Al principio, la idea consistía en imitar los clásicos métodos de secuenciación de proteínas, donde las moléculas eran fragmentadas y analizada su composición en función de sus características físico-químicas, deduciendo así su secuencia a partir de fragmentos solapantes. Pero este método, que para proteínas resultaba muy eficaz, mostró sus carencias a la hora de analizar una molécula resultante de la combinación de cuatro nucleótidos diferentes. Así, en 1977, los grupos de A. Maxam y W. Gilbert por un lado, y de F. Sanger por otro, desarrollaron sendos métodos de secuenciación específicos para el ADN.

¿En qué consiste el método químico de Maxam y Gilbert?

En este método se usa fósforo radiactivo para marcar el ADN. Una vez marcado, el ADN se fracciona con reacciones químicas específicas para cada una de las cuatro bases. Cuatro alícuotas de la misma muestra se tratan bajo condiciones distintas y, posteriormente, un tratamiento con piperidina rompe la molécula a nivel de la base modificada. Los productos así obtenidos son separados en geles de poliacrilamida en función de su tamaño.

¿En qué consiste el método enzimático de Sanger?

Este método también es conocido como método de los terminadores de cadena o dideoxi, y se basa en el uso de dideoxinucleótidos (ddNTP) que se diferencian de los deoxinucleótidos (dNTP) en que carecen del grupo –OH en el carbono 3´de la ribosa.

En este –OH del carbono 3´de la ribosa es precisamente donde la enzima incorpora el siguiente nucleótido de la cadena que se está sintetizando, formando un enlace fodfoéster. Al carecer de grupo –OH, tras la incorporación a la cadena de un ddNTP, el proceso de replicación se termina ya que no se permite la incorporación de un nuevo nucleótido.

A efectos prácticos lo que se hace es diseñar un oligonucleótido de entre 18-25 bases complementario a una zona de la cadena de ADN que se quiere secuenciar. Tras unirse este oligonucleótido al ADN molde, la ADN polimerasa I va a extender la cadena desde el grupo OH libre del extremo 3´ del oligonucleótido mediante la incorporación de dNTPs complementarios al molde de ADN (ver nota).

La reacción de secuenciación se da en cuatro alícuotas de la misma muestra en las que se darán sendas reacciones de síntesis incluyendo cada alícuota pequeñas cantidades de los cuatro diferentes ddNTPs (ddATP, ddGTP, ddCTP y ddTTP). La incorporación a la cadena replicada de uno de estos nucleótidos (en inhibición competitiva con el correspondiente dNTP), da lugar a una mezcla de cadenas de distintas longitudes acabando en todas las diferentes posiciones posibles donde un ddNTP es incorporado en lugar de un dNTP.

Sustituyendo uno de los dNTPs por el mismo nucleótido marcado radiactivamente podemos visualizar las bandas de diferente tamaño separadas en un gel de poliacrilamida, ocupando cada una de las reacciones un carril.

Secuenciación Sanger: Conceptos Básicos

Imagen modificada de "Secuenciación de Sanger", de Estevezj (CC BY-SA 3.0). La imagen modificada se encuentra bajo una licencia (CC BY-SA 3.0)

Cobertura o profundidad genética

La cobertura (o profundidad) en la secuenciación del ADN es el número de lecturas únicas que incluyen un nucleótido dado en la secuencia reconstruida.

Para distinguir entre errores de secuenciación y SNP ( polimorfismos de un solo nucleótido) verdaderos, es necesario aumentar aún más la precisión de la secuencia mediante la secuenciación de genomas individuales un gran número de veces.

Alineamiento en e lgenCHST14. Nótese la profundidad relativa en la región con puntos azules ubicados a lo largo de una línea vertical. Los fragmentos de ADN contiguos se les llama contigs

La cobertura promedio para un genoma completo se puede calcular a partir de la longitud del genoma original (G), el número de lecturas (N) y la longitud de lectura promedio (L) como

Por ejemplo, un genoma hipotético con 2.000 pares de bases reconstruidos a partir de 8 lecturas con una longitud media de 500 nucleótidos tendrá una redundancia de 2x.

La cobertura es 177 (bases azules: númeo de lecturas por el tamaño de la lectura promedio) dividido por el tamaño del genoma (en rojo) que es de 35. Por lo tanto la cobertura es 177 / 35 = 5.

Tener buena cobertura es fundamental para distinguir mutaciones de errores de secuenciación

Compilación esquemática de las mutaciones reportadas en CHST14. En gris, mutaciones nuevas; subrayadas, mutaciones recurrentes encontradas en pacientes con MCEDS (SíndromedeEhlers-Danlos Músculo-contractural)

Técnicas de secuenciación masiva

En 2001 secuenciar 1000.000 bytes (1 megabyte) costaba 100.000$. En 2021 cuesta 1000.000 veces menos: 0.1$ o sea 10 céntimos.

Enriquecimiento del blanco basado en captura: El ADN es fragmentado en segmentos cortos (A). Posteriormente se añaden adaptadores (rojo y verde) (B) que se unen a los fragmentos de ADN para lograr la construcción de la biblioteca (C). Luego se hibrida la biblioteca con sondas complementarias a las regiones de interés (azul) (D). Las sondas se encuentran marcadas con biotina (amarillo) y pueden ser capturadas por medio de perlas magnéticas recubiertas con avidina (unión avidina-biotina) (E). Por último, mediante un imán se capturan las perlas magnéticas y se obtiene una biblioteca que contiene sólo fragmentos de ADN representando regiones de interés (F).

Enriquecimiento del blanco basado en amplicones (PCR multiplex): Las regiones de interés son amplificadas a partir de ADN genómico (doble hebra, color negro) por medio de cebadores específicos (flechas de color azul, rojo, verde) (A). Se obtienen así múltiples copias de las regiones amplificadas (doble hebra color azul, rojo, verde) (B). Luego se añaden los adaptadores para la construcción de la biblioteca (amarillo y violeta) (C). Posteriormente, la biblioteca es purificada para eliminar ADN genómico y los dímeros de adaptadores (D).

Secuenciación en plataformas Illumina. Luego de la preparación de la biblioteca se realiza amplificación de grupos (clusters) en celda de flujo (A a D). La biblioteca es diluida y cargada en la celda de flujo de modo que cada hebra de ADN se une a la celda de flujo por medio de hibridación de los adaptadores (verde y violeta) con oligonucleótidos complementarios a los mismos (unidos al soporte sólido). Mediante una reacción de polimerización se genera una copia del inserto desde el oligonucleótido unido al soporte sólido (A). Posteriormente se genera la PCR-puente: el fragmento se curva y el adaptador del extremo libre se une a un oligonucleótido complementario anclado al soporte sólido. Mediante otra reacción de polimerización (B) se obtiene una segunda hebra complementaria a la inicial (C). El proceso se repite hasta generar un grupo (cluster) a partir de la hebra primaria. La generación del grupo facilita la detección por medio de fluorescencia. La secuenciación propiamente dicha (secuenciación por síntesis) (E a H) se genera a partir de cebadores específicos para los adaptadores (flecha verde). En cada flujo, los nucleótidos marcados con fluorescencia (terminadores reversibles) compiten por elongar la cadena de ADN (E) y se une a ella sólo aquel complementario a la hebra molde (F). El resto de los nucleótidos es eliminado, y una fuente lumínica excita el fluoróforo del nucleótido añadido (G). La señal es recolectada por un dispositivo CCD para luego ser analizada. El ciclo vuelve a repetirse con un nuevo flujo para incorporar otro nucleótido a la cadena (H).

Secuenciación por Síntesis (Illumina): Conceptos Básicos

Secuenciación en plataforma Ion Torrent. La PCR en emulsión (A a D) consiste en millones de reacciones de PCR ocurriendo simultáneamente en micelas contenidas en una emulsión. En cada micela se disponen sólo una hebra de ADN (inserto - color negro) flanqueada por adaptadores (verde claro y rojo), y una perla con secuencias complementarias a uno de los adaptadores (verde oscuro) (A). La hebra de ADN se une por complementariedad a la perla (B). Mediante cebadores específicos complementarios al adaptador libre (rojo claro) se generan ciclos de amplificación clonal (C) para obtener una perla con múltiples copias del mismo fragmento de ADN inicial (D). La secuenciación por semiconductor (E a H) se realiza luego de romper la emulsión, enriquecer las perlas amplificadas clonalmente y cargarlas en el chip semiconductor. Cada una de las perlas alcanza un pocillo en el chip (E). A partir de cebadores complementarios al adaptador del extremo libre se realizan flujos de un nucleótido en particular (en el ejemplo se observa una adenina) (F). Si el nucleótido correspondiente a ese flujo es añadido a la cadena por complementariedad con la hebra molde, se libera un protón (H+) al generarse la reacción de polimerización (G). La liberación de protones en el pocillo causa un cambio de pH que luego se traduce a un cambio de voltaje y genera la señal cruda de secuenciación (H). Si existiesen homopolímeros, la adición de más de un nucleótido incrementaría el cambio de voltaje de manera proporcional.

EJERCICIOS:

1 PREGUNTA: Di a qué secuencia corresponde este gel de secuenciación Sanger. ¿Cuál será el extremo 5´?

2 PREGUNTA: Di a qué secuencia corresponde este gel de secuenciación Sanger

3 PREGUNTA: Si el ADN humano haploide tiene 3 GB ¿Cuántas bases tiene? En 2001 secuenciar 1000.000 bytes (1 megabase) costaba 100.000$. En 2021 cuesta 1000.000 veces menos: 0.1$ o sea 10 céntimos. ¿Cuánto costaba secuenciar un genoma humano haploide en el año 2000 y cuanto en 2021?

Solución: Un gigabyte es una unidad de almacenamiento de información cuyo símbolo es el GB, equivalente a 10⁹. Si 1000.000 de bases costaba 100.000$, entonces 3000 millones costaban 3000x100.000$ = 300 millones de dólares. En 2021 3000x0.1$ = 300$

4 PREGUNTA: La cobertura promedio para un genoma completo se puede calcular a partir de la longitud del genoma original (G), el número de lecturas (N) y la longitud de lectura promedio (L) como

Ecuación de Lander/Waterman

Por ejemplo, un genoma hipotético con 2.000 pares de bases reconstruidos a partir de 8 lecturas con una longitud media de 500 nucleótidos tendrá una redundancia de 2x.

Si tengo un genoma de 1 Mega y la longitud promedio de los ADN secuenciados es de 1000 bases y N =30000. ¿Qué cobertura tengo?

5 PREGUNTA: Se estima que aproximadamente el 97% del genoma es “basura”. O mejor dicho, que no se sabe cuál es su función ¿crees que es relevante secuenciar genomas completos? ¿cuáles son tus impresiones sobre las funciones que puede tener ese genoma “basura”?

Solución

6 PREGUNTA: ¿Cuál es la secuencia de este cromograma procedente de una secuenciación Sanger?

7 PREGUNTA: ¿Cuál es la secuencia de este cromograma procedente de una secuenciación Sanger?

Solución: 5’CTGNGTAAAAATNCTNTTTNACTTNAGNNATGATTACAAAATAATTATT3’

8 PREGUNTA: Di cuál sería la secuencia de la cadena superior de izquierda a derecha (5' --> 3') y cuál la de la secuencia de abajo de derecha a izquierda (5'--->3')

Solución: Superior 5' TCTCAAGAGGCAACATC 3' Inferior: 5' GATGTTGCCTCTTGTGA 3'

Para saber más:

Secuenciación masiva paralela (NGS): conceptos básicos y aplicaciones

https://genomica.fciencias.unam.mx/2017/09/18/bioinformatica-ejercicio-18-de-septiembre/

https://www.youtube.com/watch?v=ZYW2AeDE6wU

jueves, 11 de noviembre de 2021

Perfiles de ADN en paternidad

Herencia de los marcadores microsatélites STRs (short tandem repeats). Los numerosos genotipos permiten diferenciar a un cromosoma de otro en el individuo, a un individuo de otro, y establecer sus relaciones de parentesco.

Gracias a esta tecnología se acabó el concepto de "madre soltera" y los hijos no reconocidos

Albert Solà el auténtico Rey de España. La paternidad biológica se considera acreditada cuando la probabilidad de paternidad es mayor al 99.9%

La hija no reconocida del Duque de Medina Sidonia

¿Habrá conseguido demostrar que su padre es su padre?

¿Qué son los STRs?

La mayoría de nuestro ADN es idéntico al de otras personas. Sin embargo, hay regiones heredadas de nuestro ADN que pueden variar de una a otra persona. Las variaciones de la secuencia del ADN entre individuos se denominan "polimorfismos". Las secuencias con grado máximo de polimorfismo son muy útiles para el análisis de ADN en casos de pruebas de paternidad. Esta Actividad se basa en analizar la herencia de un tipo de polimorfismos de ADN conocido como "repeticiones cortas en tándem" o, de forma abreviada, STR (del inglés Short Tandem Repeats).

Las STR son secuencias cortas de ADN de una longitud entre 2 a 5 pares de bases, que se repiten muchas veces de forma consecutiva, por ejemplo:

Repeticiones de trinucleótidos: CAGCAGCAGCAG ...

La secuencia tetramérica repetida es GATAGATAGATAGATA...

Los polimorfismos en STR se deben al distinto número de copias del elemento repetido que puede aparecer en una población de individuos.

STR habitualmente utilizados para el estudio de paternidad. Los STR reciben el nombre de acuerdo a su ubicación. Por ejemplo: VWA por el factor Von Willenbrand o D3S1358 ya que corresponde a una determinada región en el cromosoma 3. * incluidos en ensayo comercial AmpFISTR IdentifilerTM (Applied Biosystems). ** incluidos en ensayo comercial Powerplex16 (Promega).

Amplificación de STRs y detección por electroforesis en geles verticales de poliacrilamida

Representación de los pasos que involucra el análisis de fragmentos de ADN por electroforesis capilar (EC).

¿Es necesario que se estudie a la madre?

Se podría asumir que en un estudio de paternidad no es necesario incluir a la madre. En casos en donde hay cierto grado de parentesco entre los dos progenitores (primos, relaciones incestuosas) es necesario identificar con certeza el alelo heredado de la madre. De esta manera, podemos alcanzar IPs más altos y probabilidades de paternidad también más altas y, por lo tanto, más seguras.

Índice de paternidad

Este índice expresa cuántas veces es más probable que el presunto padre sea de verdad el padre biológico. El índice de paternidad (IP) es más fiable cuando se trabaja con alelos poco frecuentes.

Los STR empleados se heredan de manera independiente (están en cromosomas distintos). Por lo tanto, es posible calcular la probabilidad para todos los STR utilizados, multiplicando los IP de cada uno de ellos. Es lo que se llama IP combinado. Por lo tanto, el IP combinado es la probabilidad de paternidad (PP)

PP = IP/IP+1

Por lo tanto, la PP se acercará a 100% en la medida que el IP combinado sea más alto.

EJERCICIOS

1 PREGUNTA: Interpreta este gel de electroforesis y deduce si el parentesco marcado entre las cinco personas puede ser real

2 PREGUNTA: Interpreta este gel de electroforesis y deduce si el parentesco marcado entre las cinco personas puede ser real

3 PREGUNTA: Existen sospechas de que se han intercambiado tres bebés nacidos el mismo día en la misma maternidad. Ante el escándalo mediático, los responsables del hospital se apresuran a realizar las pruebas de paternidad. ¿De qué pareja es hijo cada uno de los bebés?

Solución: El bebé 1 es hijo de la pareja B; el bebé 2 es hijo de la pareja C; el bebé 3 es hijo de la pareja A

4 PREGUNTA: D7S280 es uno de los 13 loci genéticos STR del núcleo CODIS del FBI.

Este ADN se encuentra en el cromosoma 7 humano. Alelos diferentes de este locus tienen entre 6 y 15 repeticiones en tándem de la secuencia "gata". ¿Cuántas repeticiones hay en la secuencia mostrada a continuación? Observe que una de las secuencias tetraméricas es "gaca", en lugar de "gata"

1 aatttttgta ttttttttag agacggggtt tcaccatgtt ggtcaggctg actatggagt

61 tattttaagg ttaatatata taaagggtat gatagaacac ttgtcatagt ttagaacgaa

121 ctaacgatag atagatagat agatagatag atagatagat agatagatag atagacagat

181 tgatagtttt tttttatctc actaaatagt ctatagtaaa catttaatta ccaatatttg

241 gtgcaattct gtcaatgagg ataaatgtgg aatcgttata attcttaaga atatatattc

301 cctctgagtt tttgatacct cagattttaa ggcc

Si diseñamos unos primers para amplificar este fragmento. ¿Cuánto mediría el fragmento en nucleótidos? Si este fragmento tuviese solo 3 repeticiones GATA y lo amplificásemos con los primers anteriores ¿Cuántos nucleótidos tendría ahora el fragmento amplificado?

5 PREGUNTA: ¿Qué es un alelo? Explícalo en el caso de los STRs

6 PREGUNTA: ¿Un alelo es un polimorfismo?

Solución: Un polimorfismo se caracteriza porque diferentes individuos presentan distintos nucleótidos o variantes en una posición concreta del genoma, que se denomina locus. A cada posible variante se le denomina alelo

7 PREGUNTA: Individuo 1: gatagatagatagatagatagatagatagatagatagatagatagatagacagata

Individuo 2: gatagatagatagatagatagatagatagatagatagatagatagatagatagata

Los individuos 1 y 2 ¿Presentan el mismo alelo? ¿Puede esta diferencia servir para estudios de paternidad? Razona tu respuesta

8 PREGUNTA: La ley exige que la exclusión de paternidad se demuestre en al menos dos marcadores. En la Tabla 2, hay unos resultados de un test de paternidad. ¿Podemos excluir la paternidad?

Solución: Hay 3 STR en que el hijo/a no presenta alelos del supuesto padre (FGA, D21S11 D18S51), lo que excluye la paternidad. En los otros STR, los supuestos padre e hijo/a comparten alelos con el mismo número de repeticiones por azar

9 PREGUNTA: basándote en la tabla 3 en la que muestran los perfíles genéticos, calcula la probabilidad de paternidad de ese caso concreto en el que también se muestran los perfiles de la madre

Solución: IP combinada 4.018.051. PP = 99.9999%

10 PREGUNTA: En la tabla anterior, el marcador D18S51 ¿Cómo se visualizaría hipotéticamente en un gel de electroforesis? ¿Cuál sería la banda más grande y cuál la más pequeña?

11 PREGUNTA: La ley exige que la exclusión de paternidad se demuestre en al menos dos marcadores. En la Tabla 2, hay unos resultados de un test de paternidad. ¿Podemos excluir la paternidad?