Cepa endogámica

Individuos de una especie particular que son casi idénticos entre sí en genotipo debido a una larga consanguinidad

Las cepas endogámicas (también llamadas líneas endogámicas , o raramente para animales animales lineales ) son individuos de una especie particular que son casi idénticos entre sí en genotipo debido a la endogamia prolongada . Una cepa es consanguínea cuando ha pasado al menos 20 generaciones de apareamiento hermano x hermana o descendencia x parental, momento en el que al menos el 98,6% de los loci en un individuo de la cepa serán homocigotos , y cada individuo puede ser tratado eficazmente como clones . Algunas cepas puras se han criado durante más de 150 generaciones, dejando a los individuos de la población de naturaleza isogénica .^{[1] Las} cepas de animales consanguíneos se utilizan con frecuencia en laboratorios para experimentos en los que, para la reproducibilidad de las conclusiones, todos los animales de ensayo deben ser lo más similares posible. Sin embargo, para algunos experimentos,se puede desear la diversidad genética en la población de prueba. Por lo tanto,también se encuentran disponibles cepas consanguíneas de la mayoría de los animales de laboratorio, en las que una cepa consanguínea es una cepa de un organismo que es efectivamente de tipo salvaje en la naturaleza, donde existe la menor consanguinidad posible. ^[2]

Ciertas plantas, incluido el organismo modelo genético Arabidopsis thaliana, se autopolinizan de forma natural , lo que facilita la creación de cepas endogámicas en el laboratorio (otras plantas, incluidos modelos genéticos importantes como el maíz, requieren la transferencia de polen de una flor a otra). ^{[3] [4]}

En el laboratorio

Las cepas endogámicas se han utilizado ampliamente en la investigación. Se han otorgado varios premios Nobel por trabajos que probablemente no se podrían haber hecho sin cepas endogámicas. Este trabajo incluye la investigación de Medawar sobre tolerancia inmune , el desarrollo de anticuerpos monoclonales de Kohler y Milstein , y los estudios de Doherty y Zinkernagel del complejo principal de histocompatibilidad (MHC). ^[1]

Los organismos isogénicos tienen genotipos idénticos o casi idénticos . ^{[5] lo} cual es cierto para las cepas consanguíneas, ya que normalmente tienen al menos un 98,6% de similitud en la generación 20. ^[1] Esta uniformidad excesivamente alta significa que se requieren menos individuos para producir resultados con el mismo nivel de significación estadística cuando una línea consanguínea se usa en comparación con una línea exógena en el mismo experimento. ^[6]

La reproducción de cepas puras se orienta a fenotipos específicos de interés, como rasgos de comportamiento como la preferencia por el alcohol o rasgos físicos como el envejecimiento, o pueden seleccionarse por rasgos que los hagan más fáciles de usar en experimentos como ser fáciles de usar en experimentos transgénicos . ^[1] Uno de los puntos fuertes del uso de cepas endogámicas como modelo es que las cepas están disponibles para cualquier estudio que se esté realizando y que existen recursos como el Laboratorio Jackson y Flybase , donde se pueden buscar cepas con fenotipos específicos. o genotipos de entre líneas endogámicas, líneas recombinantes y cepas coisogénicas. Los embriones de líneas que actualmente tienen poco interés pueden congelarse y conservarse hasta que haya interés en sus rasgos genotípicos o fenotípicos únicos. ^[7]

Líneas endogámicas recombinantes

Mapeo de QTL usando cepas consanguíneas

Para el análisis del enlace de rasgos cuantitativos , las líneas recombinantes son útiles debido a su naturaleza isogénica, porque la similitud genética de los individuos permite la replicación de un análisis de locus de rasgos cuantitativos. La replicación aumenta la precisión de los resultados del experimento de mapeo y es necesaria para rasgos como el envejecimiento, donde cambios menores en el medio ambiente pueden influir en la longevidad de un organismo, lo que lleva a variaciones en los resultados. ^[8]

Cepa coisogénica

Un tipo de cepa consanguínea que ha sido alterada o mutada de forma natural para que sea diferente en un solo locus . ^[9] Estas cepas son útiles en el análisis de la varianza dentro de una cepa consanguínea o entre cepas consanguíneas porque cualquier diferencia se debería a un único cambio genético oa una diferencia en las condiciones ambientales entre dos individuos de la misma cepa, ^[8]

Gal4 líneas

Uno de los usos más específicos de las cepas endogámicas de Drosophila es el uso de líneas Gal4 / UAS en la investigación. ^[10] Gal4 / UAS es un sistema conductor, donde Gal4 puede expresarse en tejidos específicos bajo condiciones específicas basadas en su ubicación en el genoma de Drosophila . Gal4, cuando se expresa, aumentará la expresión de genes con una secuencia UAS específica para Gal4, que normalmente no se encuentran en Drosophila, lo que significa que un investigador puede probar la expresión de un gen transgénico en diferentes tejidos mediante la reproducción de una línea UAS deseada con una línea Gal4. con el patrón de expresión deseado. Los patrones de expresión desconocidos también se pueden determinar mediante el uso de proteína fluorescente verde (GFP)como la proteína expresada por UAS. Drosophila, en particular, tiene miles de líneas Gal4 con patrones de expresión únicos y específicos, lo que hace posible probar la mayoría de los patrones de expresión dentro del organismo. ^[10]

Efectos

Los animales endogámicos a veces conducen a una deriva genética . La superposición continua de genes similares expone patrones de genes recesivos que a menudo conducen a cambios en el rendimiento, la aptitud y la capacidad de supervivencia de la reproducción. Una disminución en estas áreas se conoce como depresión endogámica . Se puede usar un híbrido entre dos cepas consanguíneas para cancelar genes recesivos deletéreos que dan como resultado un aumento en las áreas mencionadas. Esto se conoce como heterosis . ^[11]

Las cepas consanguíneas, por ser pequeñas poblaciones de individuos homocigotos, son susceptibles a la fijación de nuevas mutaciones por deriva genética. El Laboratorio Jackson , en una sesión de información sobre la deriva genética en ratones, calculó una estimación rápida de la tasa de mutación basada en los rasgos observados en 1 mutación fenotípica cada 1.8 generaciones, aunque advierten que es probable que esto sea una representación insuficiente debido a los datos que usaron. fue para cambios fenotípicos visibles y no cambios fenotípicos dentro de las cepas de ratones. añaden además que estadísticamente cada 6-9 generaciones, se fija una mutación en la secuencia de codificación, lo que lleva a la creación de una nueva subcepa. Se debe tener cuidado al comparar los resultados de que no se comparan dos subcepas, ya que las subcepas pueden diferir drásticamente ^[12]

Especies notables

Ratas y ratones

"El período anterior a la Primera Guerra Mundial condujo al inicio de la endogamia en ratas por la Dra. Helen King alrededor de 1909 y en ratones por el Dr. CC Little en 1909. Este último proyecto condujo al desarrollo de la cepa de ratones DBA, ahora ampliamente distribuida como las dos principales subcepas DBA / 1 y DBA / 2, que se separaron en 1929-1930. Los ratones DBA casi se perdieron en 1918, cuando las cepas principales fueron eliminadas por paratifoide murino, y solo tres ratones sin pedigrí permanecieron vivos Poco después de la Primera Guerra Mundial, el Dr. LC Strong inició la endogamia en ratones a una escala mucho mayor, lo que llevó en particular al desarrollo de las cepas C3H y CBA, y el Dr. CC Little, que dio lugar a la familia de cepas C57 (C57BL, C57BR y C57L). Muchas de las cepas de ratones más populares se desarrollaron durante la próxima década, y algunas están estrechamente relacionadas.La evidencia de la uniformidad del ADN mitocondrial sugiere que la mayoría de las cepas de ratones endogámicos comunes probablemente se derivaron de una sola hembra reproductora hace unos 150-200 años ".

"Muchas de las cepas endogámicas de ratas más utilizadas también fueron desarrolladas durante este período, varias de ellas por Curtis y Dunning en el Instituto de Investigación del Cáncer de la Universidad de Columbia. Las cepas que datan de esta época incluyen F344, M520 y Z61 y más tarde ACI, ACH, A7322 y COP. El trabajo clásico de Tryon sobre la selección de ratas apagadas y con brillo de laberinto condujo al desarrollo de las cepas endogámicas TMB y TMD, y más tarde al uso común de ratas endogámicas por parte de psicólogos experimentales ". ^[13]

Ratas

• Wistar como nombre genérico para cepas consanguíneas como Wistar-Kyoto, desarrollada a partir de las cepas consanguíneas Wistar.
• La base de datos del genoma de ratas [1] mantiene la lista más actualizada de líneas de ratas endogámicas y sus características.

Ratones

Se puede encontrar un cuadro genealógico de cepas endogámicas de ratón aquí en el sitio web del Laboratorio Jackson y actualmente el laboratorio lo mantiene. ^[14]

• A / J
• C3H
• C57BL / 6
• CBA
• DBA / 2
• BALB / c

conejillos de indias

GM Rommel comenzó a realizar experimentos de consanguinidad en cobayas en 1906. Las cepas 2 y 13 cobayas se derivaron de estos experimentos y todavía se utilizan en la actualidad. Sewall Wright se hizo cargo del experimento en 1915. Se enfrentó a la tarea de analizar todos los datos acumulados producidos por Rommel. Wright se interesó seriamente en la construcción de una teoría matemática general de la endogamia. En 1920, Wright había desarrollado su método de coeficientes de trayectoria, que luego utilizó para desarrollar su teoría matemática de la endogamia. Wright introdujo el coeficiente de consanguinidad Fcomo la correlación entre la unión de gametos en 1922 y la mayor parte de la teoría posterior de la endogamia se ha desarrollado a partir de su trabajo. La definición del coeficiente de consanguinidad ahora más ampliamente utilizada es matemáticamente equivalente a la de Wright. ^[14]

Medaka

El pez japonés Medaka tiene una alta tolerancia a la endogamia, ya que una línea ha sido criada hermano-hermana durante hasta 100 generaciones sin evidencia de depresión endogámica, lo que proporciona una herramienta lista para la investigación de laboratorio y las manipulaciones genéticas. Las características clave del Medaka que lo hacen valioso en el laboratorio incluyen la transparencia de las primeras etapas de crecimiento, como el embrión, las larvas y los juveniles, lo que permite la observación del desarrollo de órganos y sistemas dentro del cuerpo mientras el organismo crece. También incluyen la facilidad con la que se puede producir un organismo quimérico mediante una variedad de enfoques genéticos como la implantación celular en un embrión en crecimiento, lo que permite el estudio de cepas quiméricas y transgénicas de medaka en un laboratorio. ^[15]

Pez cebra

Aunque hay muchos rasgos sobre el pez cebra que vale la pena estudiar, incluida su regeneración, hay relativamente pocas cepas endogámicas de pez cebra posiblemente porque experimentan mayores efectos de la depresión por endogamia que los ratones o los peces Medaka, pero no está claro si los efectos de la endogamia pueden ser superar para que se pueda crear una cepa isogénica para uso en laboratorio ^[16]

Ver también

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con cepas endogámicas .

• Retroceso
• Cepa congénica
• Endogamia
• Linebreeding

Referencias

1. Beck JA, Lloyd S, Hafezparast M, Lennon-Pierce M, Eppig JT, Festing MF, Fisher EM (enero de 2000). "Genealogías de cepas endogámicas de ratón". Genética de la naturaleza . 24 (1): 23–5. doi : 10.1038 / 71641 . PMID  10615122 .
2. "Poblaciones exógamas" . Isogénico . Consultado el 28 de noviembre de 2017 .
3. Roderick TH, Schlager G (1966). "Herencia de factores múltiples". En Green EL (ed.). Biología del ratón de laboratorio . Nueva York: McGraw-Hill . pag. 156. LCCN 65-27978 . 
4. Lyon MF (1981). "Reglas para la nomenclatura de las cepas endogámicas". En Green, Margaret C. (ed.). Variantes genéticas y cepas del ratón de laboratorio . Stuttgart: Gustav Fischer Verlag. pag. 368. ISBN 0-89574-152-0.
5. "Isogénico" . Merriam-Webster . Consultado el 18 de noviembre de 2017 .
6. "Mayor poder estadístico" . isogenic.info . Consultado el 30 de noviembre de 2017 .
7. "Historia de las cepas puras" . isogenic.info . Consultado el 30 de noviembre de 2017 .
8. Dixon LK (1993). "Uso de cepas endogámicas recombinantes para mapear genes del envejecimiento". Genetica . 91 (1-3): 151–65. doi : 10.1007 / BF01435995 . PMID 8125266 . 
9. Bult CJ, Eppig JT, Blake JA, Kadin JA, Richardson JE (enero de 2016). "Base de datos del genoma del ratón 2016" . Investigación de ácidos nucleicos . 44 (D1): D840-7. doi : 10.1093 / nar / gkv1211 . PMC 4702860 . PMID 26578600 .  
10. Duffy JB (1 de septiembre de 2002). "Sistema GAL4 en Drosophila: navaja suiza de un genetista de moscas". Génesis . 34 (1–2): 1–15. doi : 10.1002 / gene.10150 . PMID 12324939 . 
11. Michael Festing . "La endogamia y sus efectos [ sic ]" . Consultado el 19 de diciembre de 2013 .
12. "Deriva genética: qué es y su impacto en su investigación" (PDF) . El laboratorio de Jackson . Consultado el 18 de noviembre de 2017 .
13. Michael Festing . "Historia de las cepas consanguíneas" . Consultado el 19 de diciembre de 2013 .
14. "Historia de las cepas endogámicas" . isogenic.info . Consultado el 30 de noviembre de 2017 .
15. Kirchmaier S, Naruse K, Wittbrodt J, Loosli F (abril de 2015). "La caja de herramientas genómica y genética del teleósteos medaka (Oryzias latipes)" . Genética . 199 (4): 905-18. doi : 10.1534 / genetics.114.173849 . PMC 4391551 . PMID 25855651 .  
16. Shinya M, Sakai N (octubre de 2011). "Generación de cepas altamente homogéneas de pez cebra a través del apareamiento completo de pares de hermanos" . G3 . 1 (5): 377–86. doi : 10.1534 / g3.111.000851 . PMC 3276154 . PMID 22384348 .