Dinámica de los genes Yellow y White en la mosca de la fruta (drosophila melanogaster)

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Dinámica de los genes Yellow y White en la mosca de la fruta (drosophila melanogaster)

Autores: González S1, Espejo R1 , Lezmes A1

sgonzalezc10@ucentral.edu.co , respejod@ucentral.edu.co, alezmesr@ucentral.edu.co

1 Estudiante de biología, Universidad Central.

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INTRODUCCIÓN

La biodiversidad es el resultado de una larga historia de interacciones complejas entre las especies y sus entornos, durante las cuales han evolucionado mediante el desarrollo de adaptaciones, expresadas por fenotipos, permitiéndoles vivir y reproducirse. A lo largo de los milenios, la humanidad se ha visto asombrado por esta diversidad, por lo cual a través de estudios, teorías e hipótesis a intentado describirla o al menos poder llegar a describir los diversos procesos y mecanismos que explican algunos de los fenómenos más asombrosos y complejos que conoce el hombre.

Un personaje fundamental en el desarrollo de estas hipótesis fue el monje agustino de Austria Gregor Mendel, quien fue un pilar fundamental en el desarrollo de estas teorías, ya que estudió entre 1865 y 1866 la transmisión de siete pares de expresiones fenotípicas de guisantes y sus semillas en el jardín de un monasterio. Mendel concluyó de sus estudios que los rasgos de las plantas se heredan a través de los gametos. Estos rasgos se denominaron más tarde "genes".

La mutación es la fuente principal de diversidad genética en una comunidad, mientras que la recombinación, al crear nuevas combinaciones de combinaciones producidas por mutaciones, es una fuente secundaria de diversidad genética. Una mutación es un cambio, generalmente irreversible, en una característica del genoma. Por otro lado, es posible que esta diferencia no se observe inmediatamente a nivel fenotípico, se transmita como un nuevo rasgo genético y se presente en las formas más diversas y complejas. La definición de De Vries (1901) de una mutación es cualquier cambio genético en el material genético que no puede explicarse por segregación o recombinación. La definición de una mutación se basa en el conocimiento de que el material heredado es ADN, y la propuesta de Watson y Crick (1953) para explicar la estructura del material heredado afirma que una mutación es cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN. Las mutaciones pueden ocurrir en células somáticas o germinales, en células embrionarias o adultas, con diferentes consecuencias en cada caso. Pueden afectar tanto a secuencias codificantes de proteínas como a secuencias reguladoras o repetitivas. Estas tienen ventajas y desventajas: una ventaja es que la aparición de mutaciones permite a los individuos adquirir polimorfismos (la capacidad de alterar la herencia) y así evolucionar, aunque en la mayoría de casos se presenta como una desventaja ya que estas mutaciones tienen efectos deletéreos o patológicos, ejemplificados por enfermedades genéticas.

Drosophila melanogaster es una pequeña mosca cosmopolita que se alimenta y desova generalmente en frutas en descomposición; puede ser mantenida fácilmente en medios de cultivo de bajo costo

como en este caso es el hangar proteico dado por el docente, su ciclo de vida es relativamente corto (dependiendo de la temperatura, desde el huevo hasta la edad madura la cual es óptima para su reproducción dura en promedio de 10-25 días) y la hembra puede poner cientos de huevos por día. Estas características han atraído a varios científicos desde principios del siglo XX a utilizar este organismo en muchas investigaciones.

Nuestro proyecto destaca el papel de los procesos de desarrollo claves para la evolución y supervivencia de los individuos, estos presentados de manera interdependientes e interrelacionados que subyacen a los rasgos medidos, demostrando la presencia de variación genética la cual influye en estos procesos y, por lo tanto, en la expresión y persistencia de los rasgos, al tiempo que enfatiza la importancia de las fuerzas selectivas que actúan sobre las poblaciones naturales para garantizar llegar al individuo totalmente apto para sobrevivir en el nicho que se desea explotar.

GENES

• Yellow (Y): En D. melanogaster, el gen amarillo es necesario para la formación del pigmento negro, la expresión de la proteína amarilla se correlaciona con las formas de pigmento de melanina y los cambios en la expresión del amarillo pueden alterar significativamente la expresión del pigmento. La falta de función “y” da como resultado un comportamiento de cortejo masculino anormal y un color amarillo característico de la cutícula adulta y las partes bucales de las larvas.

El locus amarillo controla el patrón de pigmento melanótico de la cutícula de la mosca adulta y las partes bucales pigmentadas y los cinturones dentales de la cutícula larvaria. Los mutantes “y” se pueden separar en las siguientes clases fenotípicas, cada grupo implica un cambio de color de gris-negro a amarillo-marrón (Nash, 1973):

1. Mutantes que muestran una pérdida total de pigmentación de la cutícula (tipo y).
2. Mutantes que muestran un patrón de pigmento en mosaico, algunas regiones de la cutícula son de tipo salvaje y otras de color amarillo (tipo y2). (Nash y Yarkin, 1974)

• El gen “y” es activado directamente por la proteína Abd-B. (Jeong et al., 2006 )
• Ubicación de la secuencia X: 356,509..361,245 [+]
• Mutación en los ojos
• Ubicación cromosoma: 1
• Ligado al sexo
• Locus RefSeq NC_004354 REGIÓN: 356509..361245
• La expresión abdominal del gen amarillo de D. melanogaster está controlada por un elemento regulador cis discreto
• Involucrado en varios procesos, incluida la pigmentación de la cutícula; comportamiento de cortejo masculino, extensión del ala veteada; y proceso biosintético de melanina. Ubicado en el cabello celular; citoplasma; y región extracelular. Se expresa en segmento abdominal; intestino anterior embrionario / larvario; sensillum de tipo eo; y sistema tegumentario.

Homocigotos dominantes (YY): Individuo con pigmentación normal.

Homocigotos recesivos (yy): Individuo con pigmentación amarilla.

Heterocigotos (Yy): Individuo con pigmentación normal.

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Figura 1: Gen yellow en D. melanogaster. 1 individuo normal, 2 individuo mutante. Barra de escala= 1mm. Tomado de:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0085562616302138

• White (W): El gen W de Drosophila es una parte central de la vía de pigmentación ocular. Codifica un transportador de casete de unión de ATP (O'Hare et al., 1984), que forma dímeros con proteínas Brown o Scarlet, codificadas por genes marrón y escarlata, respectivamente. El dímero blanco-marrón transporta guanina (Sullivan et al.,1979) y el dímero blanco-escarlata transporta triptófano y quinurenina (Sullivan y Sullivan, 1975). Codifica un miembro de la clase de transportadores ABCG2, que transportan moléculas tales como GMP cíclico, aminas biogénicas y pigmentos que incluyen drosopterinas (rojo) y ommocromos (marrón). La mutación de w da como resultado moscas viables con ojos blancos.

El locus blanco está involucrado en la producción y distribución de pigmentos ommocromos (marrón) y pteridina (rojo) que se encuentran en los ojos compuestos y ocelos de moscas adultas, así como en los pigmentos en las vainas de los testículos adultos y los túbulos de Malpighi larvarios. Los mutantes que ocupan los sitios próximos al centrómero aparentemente desempeñan un papel regulador (Judd, 1976). El análisis molecular posterior ha localizado las mutaciones proximales en el extremo 5 'de la unidad de transcripción (we) y las secuencias flanqueantes aguas arriba (wsp) (Judd, 1987).

• Pertenece a la superfamilia de transportadores ABC. Familia ABCG. Subfamilia del importador de precursores de pigmentos oculares (TC 3.A.1.204). (P10090)
• Ubicación de la secuencia X: 2,790,599..2,796,466 [-]
• Locus RefSeq        NC_004354 REGIÓN: 2790599..2796466
• Mutación en el cuerpo: Remoción de los pigmentos marrones y rojos.
• Ubicación cromosoma: 1
• Ligado al sexo, cromosoma X
• La agudeza visual de los machos mutantes “w” se ve afectada, pero su comportamiento de cortejo anormal a la luz del día se debe en gran parte a un desbordamiento de luz. (Krstic et al., 2013)
• Está involucrado en el proceso biológico descrito con 12 términos únicos, muchos de los cuales se agrupan bajo: pigmentación del desarrollo; proceso metabólico; proceso del organismo multicelular; importar a la celda; proceso metabólico del compuesto de nitrógeno. Se reportan 1457 alelos. Los fenotipos de estos alelos se manifiestan en: tubo epitelial; vaina gonadal; proyección de células delimitadas por la membrana plasmática; sistema tegumentario adulto; células gliales. Las clases fenotípicas de alelos incluyen: visibles; fértil; comportamiento anormal; fenotipo.

Homocigotos dominantes (WW): Individuo con ojo normal Homocigotos recesivos (ww): Individuo con ojos blancos Heterocigotos (Ww): Individuo con ojo normal

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Figura 2: Gen white en D. melanogaster. 1 individuo normal, 2 individuo mutante. Barra de escala= 1mm. Tomado de:https://www.alamy.es/foto-drosophila-melanogaster-ojo-variaciones-de-color-blanco-y-rojo-tipo-silvestre-el-gen-d e-ojos-blanco-esta-ligado-al-sexo-34078960.html

PREDICCIONES

• Predicción de la F1: Hembra Yellow: XyXy

Macho White: XwY

Yellow

White

La probabilidad de presentar los alelos White es de ½ , solamente se expresa en machos. La probabilidad de no portar el alelo White es de 1/2 no se expresa en hembras.

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