genoma humano y derecho genoma humano y ... - Reposital - UNAM

GENOMA HUMANO YDERECHOD. en C.Jaime Berumen CamposUnidad de Medicina GenómicaHospital General de MéxicoFacultad de Medicina, UNAMMéxico D.F.

GENOMA, DNA,CROMOSOMAS yGENES ?

DNAEL GENOMA HUMANO TIENE3000 MILLONES DE PARES DENUCLEOTIDOS

CROMOSOMAS

SNPs(Polimorfismo de un simplenucleótido)ATCGTATTGGCTACTGATCATCGTATTGCCTACTGATCSecuencias con variaciones

Variación en elGenoma Humano• Dos personas no relacionadascomparten el 99.9% de su genoma.• El genoma humano tiene 3,000millones de nucleótidos: 0.1% = 3millones de nucleótidos.• Polimorfismo de un simplenucleótido: SNPs (18 millones):mutaciones o marcadoresgenéticos• La mayoría de las variacionesgenéticas comunes causancambios relativamente pequeñosen la función de la proteína.• Pueden causar diferencias en: 1) lasfunciones fisiológicas del individuo,2) la respuesta a medicamentos ofactores ambientales, o 3) lasuceptibilidad o predispoción parauna enfermedad.

99 %

Alteraciones del genoma enla patología humanEstructuralesFunacionalesEnfermedadesmonogénicasEnfermedadescomplejas ocomunesEnfermedadesadquiridasMutaciónpuntual dealtapenetranciaSNP de bajapenetranciaAlteraciónepigenética

Variations Causing NoChanges= Variations in DNA that causeno changesR

Variations Causing HarmlessChanges= Variations in DNA that cause harmlesschangesR

Variations Causing HarmfulChangesNo DiseaseHemophiliaNoDisease= Variation inDNA that causesharmful changeR

Variations Causing LatentChanges= Variations in DNA that cause latenteffectsMany yearsMany yearslaterlaterR

IDENTIFICACION DEINDIVIDUOS MEDIANTEEL ANALISIS DEL DNA

•IDENTIFICACION DE CADAVERES• PATERNIDAD• VIOLACIONES• CRIMENES Y ASALTOS

PATERNIDADP M H ?

VIOLACIONMV S S1S2

CASO DE PATERNIDAD

HUELLA DIGITAL DEL DNAAM C1 C2 7 10 16 C-SRY3479 pbBC1 C2 7 10 16 C-AmelogeninaY216 pbX212 pb

7 10 16CSF1POTPOXTH01FGAD89S1179D16S539D13S317

TODOS LOS INDIVIDUOSSON DIFERENTESGENETICAMENTE

GEMELOS IDENTICOS

TODAS LAS CELULASDE UN INDIVIDUOTIENEN LA MISMAINFORMACIONGENETICA

EXISTENREGIONESPOLIMORFICASEN EL GENOMAHUMANO

Marcadores genéticos utilizados en lahuella digital del DNA.LOCUS CROM. TAMAÑO ALELOS GENOTIPOS REFERENCIAVARIACION DE SECUENCIA: PCR/HIBRIDACIONDQA1 6 239 - 242 6 21 Rhea y cols. 1990LDLR 19 214 2 3 Yamamoto y cols.1984GYPA 4 190 2 3 Siebert y Fukuda.1987HBGG 11 172 3 6 Slinghtom y cols.1980D7S8 7 151 2 3 Horn y cols. 1990GC 4 138 3 6 Yang y cols. 1985MICROSATELITES: PCR/ELECTROFORESISLPL 8p22 105 - 133 7 28 Zuliani y Hobbs. 1990vWA 12p12-pter 139 - 167 8 36 Kimpton y cols. 1992F13A01 1q31-q32.1 169 - 185 5 15 Polymeropoulos y cols.TH01 11p15.5 179 - 203 7 28 Puers y cols. 1993FESFPS15q25-qter 222 - 250 8 36 Polymeropoulos y cols.TPOX 2p23-2pter 224 - 252 8 36 Huang y cols. 1995HPRTB Xq26 259 - 303 12 78 Hearne y Todd. 1991F13B 6p24-25 283 - 331 12 78 Nishimura y Murray.CSF1PO5q33.3-34 299 - 323 9 45 Huang y cols. 1995MINISATELITES: PCR o SOUTHERN BLOTD1S80 1p 369 - 801 27 378 Arroyo y cols. 1994APOB 2p24-p23 560 - 1070 18 171 Arroyo y cols. 1994YNZ22 17p 13.3 1100 - 2000 >10 >55 Arroyo y cols. 1994COL2A1 12q13.1 615 - 800 >10 >55 Rand y cols. 1994MS43A 12q24.3qter3000 - 25000 >100 >5000 Wong y cols. 1987G3 7q36-qter 1600 - 17700 >100 >5000 Wong y cols. 1987MS1 1p33-p35 1600 - 45400 >100 >5000 Wong y cols. 1987MS31 7p22-pter 600 - 20700 >100 >5000 Wong y cols. 1987pH30 4q 1900 - 21900 >100 >5000 Milner y cols. 1989D14S13 14 4500 - 22000 >100 >5000 Nakamura y cols.1988

ATCCTGGGATTGCCGTAAATTGCGGCAGCTTTACCTAGGGTTAGGCCCTAATCTATTCGCTTAAATATATAACCATTGCCTGGGATTGCAATACCCGGGCTTAAATATATAACCGTCAGCTTAAAAACCCGGGGATTCGGTAATCTATTCAGCTTTACCTCCTGGGATTGCCTGGGATTCGGTAATCTATTCGCTTAAATATACGGTAATCTATTCGCTTAAATATATAAGGGATTGCCTGGGATTGCAATACCCTTCGCTTAAATATATAACGGGATTGCCTATAACATACCCGGGGATTCGGTAAAACCGTCAGCTTTACCTCCTGGGACCCGGGGATTCGGTAATCCGTCACCTTATACCCGGGGATTCGGTAATCCGTCAGCTTTACCTCCTGGGATTGCGGGGATTCGGTAATCTATTCGCTTGGGATTCGGTAATCTATTCGCTTAAA3000 LIBROS DE 1000 PAGINAS

Tecnología de DNArecombinante• Hibridación de ácidosnucleicos.• Reacción en Cadena de laPolimerasa (PCR).• PCR en tiempo real• Electroforesis de DNA• Enzimas de restricción.• Retro-transcripción (RT)-PCR.• Secuenciación de DNA.• Microarreglos o“microchips” de DNA.

MINISATELITESIndividuo 1(locus MS1)Individuo 2(locus MS1)ER alelo 9898ERER alelo 12330ERERalelo 6474ERERalelo 14109EREnzimas de restricciónSouthern blot1 2

VARIACION DE SECUENCIAIndividuo 1(locus LDLR)Individuo 2(locus LDLR)alelo AATCGTACCTGTAGCATGGACalelo AATCGTACCTGTAGCATGGACalelo AATCGTACCTGTAGCATGGACalelo BATCGGACCTGTAGCCTGGACPCRHibridación en Punto ReversaIndividuos12AlelosAB

MICROSATELITESIndividuo 1(locus TH01)Individuo 2(locus TH01)alelo 7ATATATATATATATTATATATATATATAalelo 9ATATATATATATATATATATATATATATATATATATATalelo 5TATATATATAATATATATATalelo 12TATATATATATATATATATATAATATATATATATATATATATATPCRElectroforesis1 2

P H MCSF1POH65F13A01F13BFESFPSVWALPLTH01TPOXD16S539D7S820D13S317D5S818

SECUENCIADORAUTOMATICO DE DNA

IDENTIFICACION DE INDIVIDUOSMEDIANTEEL ANALISIS DEL DNAESTRATEGIA GENERALCADAVERESCRIMENESVIOLACIONESPATERNIDADCONSANGUINIDADEN PRIMER GRADOMUESTRAS BIOLOGICAS(sangre, hueso, cabello, etc.)DNA MITOCONDRIALRECIENTES Y MAYORESDE 0.5 gr DE TEJIDOANTIGUAS, MAL CONSERVADASo MENOS DE 0.5 gr DE TEJIDO12 marcadoresPCRMINISATELITES50 marcadores8 marcadoresMICROSATELITESVARIACION DE SECUENCIADNA MITOCONDRIAL

• FRECUENCIA ALELICA• FRECUENCIA GENOTIPICA• HETEROCIGOCIDADH=[1-∑X i2 ][n/n-1]• PODER DE DISCRIMINACIONPD=1- ∑P i2• EQUILIBRIO DE HARDY-WEINBERG(X 1 +X 2 +….+X n ) 2 =X 12 +2X 1 X 2 +X 22 +…2X 1 X n +2X 2 X n +X n2 =1Ho= ∑X i2He=1-Ho• PROBABILIDAD DE COINCIDENCIA AL AZAR (PCA)PCA=q 2 para genotipos homocigotosPCA=2pq para genotipos homocigotosPCA=c para paternidadPCA global=PCA 1 x PCA 2 x PCA 3 … x PCA n• GENOTIPOS DIFERENTESGD=[(a 2 -a)/2+a)

PARAMETROS DE GENETICA DE POBLACION CONMICROSATELITES EN POBLACION MESTIZA MEXICANAPCALOCUS H MINIMA MEDIA MAX. PD PE IPD3S1358 0.81 0.0001 0.03 0.24 0.87 0.53 2.09vWA 0.85 0.0001 0.03 0.21 0.87 0.57 2.30FGA 0.96 0.0001 0.01 0.05 0.97 0.69 3.29TH01 0.88 0.0001 0.05 0.19 0.88 0.41 1.59TPOX 0.83 0.0001 0.03 0.23 0.86 0.39 1.53CSF1PO 0.87 0.0001 0.04 0.21 0.88 0.63 2.71D5S818 0.82 0.0001 0.04 0.25 0.87 0.32 1.31D13S317 0.96 0.0025 0.03 0.09 0.94 0.65 2.88D7S820 0.90 0.0001 0.04 0.19 0.89 0.63 2.71PCA COMBINADA 2.5x10 -39 5.6x10 -17 1.3x10 -8

D7S8204035FRECUENCIA (%)3025201510MAZAHUASMESTIZOSCAUCASICOSAFRO-AMERICANOS506 6.3 7 8 9 10 11 12 13 14 15ALELOS

ESTUDIOS DE PARENTESCOn=407 Paternidad: 402 (98.8%) Maternidad: 2 (0.49 %) Hermanos: 3 (0.74 %)

ESTUDIOS DE PATERNIDADn=402 Entra la madre:Si: 205 (51 %)No: 197 (49 %) No de hijos: No de hijos:1: 377 (93.8 %)2: 20 (4.9 %)3: 5 (1.24 %)

ESTUDIOS DE PATERNIDADn=402 Tipo de caso:Privado: 372 (92.5 %)Legal: 30 (7.5 %) Aceptaciones de cargo: 58Estudios realizados: 30 (51.7 %)

P H MP H M

CASO DE PATERNIDAD (OA)LOCUS MADRE HIJOPADRESUPUESTOLDLR A, B A, A A, AGYPA A, B A, B A, BHBGG A, A A, B B, BD7S8 A, B A, A A, BGC A, B B, C B, CDQA1 3, 4 3, 3 3, 3D1S80 31, 30 18, 33 18, 18LPL 10, 13 11, 13 10, 10vWA 16, 17 15, 16 16, 19TH01 7, 8 7, 11 9, 10FESFPS 10, 12 10, 10 11, 12F13B 9, 10 10, 10 8, 9Los alelos que coinciden entre el hijo y el padre supuesto están en negrit

E H ME37amD1S80TPOXVWAHPRTBLPL

E37amE H M AD1S80TPOXVWAHPRTBLPL

McPHMPHMP H MD1S80TH01VWAHPRTB

VHPHP H MCSF1POCSF1POF13A01F13A01F13BF13BFESFPSFESFPSHPRTBHPRTBLPLLPLTH01TH01TPOXTPOXD1S80D1S80VWAVWA

HUELLA DIGITAL DEL DNAS1RS2S1RS2S1 R S2 S1 R S2F13BLPL

ABDEFHJ

FRECUENCIA DE COINCIDENCIA(ORINA K)MUESTRA LDLR GYPA HBGG D7S8 GC DQA1 TOTALA SI SI SI SI SI NOB SI SI SI SI SI SI SID SI NO SI SI SI NOE SI SI SI NO SI NOF SI SI SI NO SI NOH SI NO SI SI SI NOJ SI SI SI NO SI NOAR SI SI SI SI SI NODOV SI SI SI NO SI SI

Con los 5 marcadores utilizados(GYPA, HBGG, D7S8, GC y DQA) sepueden distinguir 6,156 individuos y elhaplotipo genético (GYPA-A,B;HBGG-B,B; D7S8-A,A; GC-C,C YDQA1-1.1, 3) del individuo CAIN tieneuna frecuencia de 0.00056 y se repiteen la población cada 1785 individuosexplorados. Si en la vidriera existenmenos de 1785 individuos,difícilmente habrá en ella otroindividuo con el mismo haplotipogenético. Estos cálculos sugieren queparte de la muestra de la orina “K”provienen, muy probablemente delindividuo CAIN.

H41Y X H1 H2 P1 P2 P3 P4 C-YX

H41H1 H2 P1 P2P3 P4TH01TPOXD16S539D7S820D13S317

H19gem1P H MCSF1POF13A01F13BFESFPSHPRTBVWALPLTH01TPOXD16S539D7S820D13S317D5S818

H28gem2P H MCSF1POF13A01F13BFESFPSHPRTBVWALPLTH01TPOXD1S80D16S539D7S820D13S317

DNAMITOCONDRIAL

DNAMITOCONDRIALD-LOOP(700 pb)

DNA mitocondrial16104D-Loop280L15962 L16140 L00015RHV-IRHV-II1617316410H1641016569/1191H00274 H00580Oligos para PCROligos para secuenciación

mDNA: Región Hipervariable II73-340 (267 pb)Secuencia de referencia: ANDERSONATGCACGCGATAGCAT_TGCGAGACGCTG_GAGCCGGAGCACCCT_ATGTCGCAGTATCTGTCTTTGATTCCTGCCTCATCCTATTATTTAT_CGCACCTACGTTCAATATTACAGGCGAACATACTTACTAAAGTGTGTTAATTAATTAATGCTTGTAGGACATAATAATAACAATT_GAATGTCTGCACAGCCACTTTCCACACAGACATCATAACAAAAAATTTCCACCAAA_CCCCCCC_TCCCCC_GCTTCTGGCCACAGCACTTAAACAC

n=410148 haplotipos diferentes

Número promedio de diferenciasentre los haplotipos: 4.24PCA= e -4.24= 0.014 (1 en 71)

HERENCIA DEL DNAMITOCONDRIALMBLBQME

16189 16217 16223 16259H47H1H47H2H47T

Tabla 2. Nucleótidos que difieren entre la Sra. Ma.Elena Leal Beltrán (H47H1) y la Sra. MercedesBeltrán Ruiz (H47T) con el Sr. José Quintín EnríquezBeltrán (H47H2)NUCLEOTIDOSMUESTRA 16189 16217 16223 16259 16325H47H1 T T T C CH47H2 C C C T TH47T T T T C C

METODOLOGÍAGENÓMICA

PREDICCIÓN DEL FENOTIPO(“RETRATO GENÉTICO”MEDIANTE LAIDENTIFICACIÓN DEGENOTIPOFORMA DE LA NARIZ: 10 GENES,CON 2 VARIACIONES16,000 VARIEDADES DENARIZ

FIN