Cepa endogámica

cepas endogámicas (también llamadas líneas endogámicas, o rara vez para animales animales lineales) son individuos de una especie particular que son casi idénticos a entre sí en genotipo debido a una larga endogamia. Una cepa es endogámica cuando ha pasado por al menos 20 generaciones de apareamiento hermano x hermana o descendencia x padre, momento en el cual al menos el 98,6% de los loci en un individuo de la cepa serán homocigotos, y cada individuo puede ser tratado efectivamente como clones. Algunas cepas endogámicas se han criado durante más de 150 generaciones, lo que hace que los individuos de la población sean de naturaleza isogénica. Las cepas endogámicas de animales se utilizan con frecuencia en los laboratorios para experimentos en los que, para que las conclusiones sean reproducibles, todos los animales de prueba deben ser lo más similares posible. Sin embargo, para algunos experimentos, es posible que se desee diversidad genética en la población de prueba. Por lo tanto, también están disponibles cepas exógamas de la mayoría de los animales de laboratorio, donde una cepa exógama es una cepa de un organismo que efectivamente es de tipo salvaje en la naturaleza, donde hay la menor endogamia posible.

Ciertas plantas, incluido el organismo modelo genético Arabidopsis thaliana, se autopolinizan naturalmente, lo que hace que sea bastante fácil crear cepas endogámicas en el laboratorio (otras plantas, incluidos modelos genéticos importantes como el maíz, requieren la transferencia de polen de una flor a otra).

En el laboratorio

Las cepas endogámicas se han utilizado ampliamente en la investigación. Se han concedido varios premios Nobel por trabajos que probablemente no se habrían podido realizar sin cepas endogámicas. Este trabajo incluye la investigación de Medawar sobre la tolerancia inmune, el desarrollo de anticuerpos monoclonales de Kohler y Milstein y los estudios de Doherty y Zinkernagel sobre el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC).

Los organismos isogénicos tienen genotipos idénticos o casi idénticos. lo cual es cierto para las líneas endogámicas, ya que normalmente tienen al menos un 98,6% de similitud en la generación 20. Esta uniformidad extremadamente alta significa que se requieren menos individuos para producir resultados con el mismo nivel de significación estadística cuando se utiliza una línea endogámica en comparación con una línea endogámica. línea exógama en el mismo experimento.

La reproducción de cepas endogámicas a menudo tiene como objetivo 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.. Una de las ventajas clave de utilizar cepas endogámicas como modelo es que las cepas están fácilmente 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 o genotipos específicos de entre líneas endogámicas, líneas recombinantes y cepas coisogénicas. Los embriones de líneas que actualmente tienen poco interés se pueden congelar y conservar hasta que haya interés en sus rasgos genotípicos o fenotípicos únicos.

Líneas endogámicas recombinantes

Para el análisis del vínculo 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.

Congenic strain

Un tipo de cepa endogámica que ha sido alterada o mutada naturalmente para que sea diferente en un solo locus. Estas cepas son útiles en el análisis de la varianza dentro de una cepa endogámica o entre cepas endogámicas porque cualquier diferencia se debería a un cambio genético único o a una diferencia en las condiciones ambientales entre dos individuos de la misma cepa.

Líneas Gal4

Uno de los usos más específicos de las cepas endogámicas de Drosophila es el uso de líneas Gal4/UAS en investigación. Gal4/UAS es un sistema conductor, donde Gal4 puede expresarse en tejidos específicos en condiciones específicas según su ubicación en el genoma de Drosophila. Cuando se expresa Gal4, aumentará la expresión de genes con una secuencia UAS específica de 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 cruzando una línea UAS deseada con una línea Gal4. con el patrón de expresión deseado. También se pueden determinar patrones de expresión desconocidos utilizando proteína fluorescente verde (GFP) como proteína expresada por UAS. Drosophila en particular tiene miles de líneas Gal4 con patrones de expresión únicos y específicos, lo que permite probar la mayoría de los patrones de expresión dentro del organismo.

Efectos

La endogamia de animales a veces conduce a una deriva genética. La superposición continua de genética similar expone patrones genéticos recesivos que a menudo conducen a cambios en el rendimiento reproductivo, la aptitud y la capacidad de supervivencia. Una disminución en estas áreas se conoce como depresión endogámica. Se puede utilizar un híbrido entre dos cepas endogámicas para cancelar genes recesivos nocivos, lo que da como resultado un aumento en las áreas mencionadas. Esto se conoce como heterosis.

Las cepas endogámicas, al ser pequeñas poblaciones de individuos homocigotos, son susceptibles a la fijación de nuevas mutaciones mediante deriva genética. El Laboratorio Jackson, en una sesión informativa 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 probablemente se trate de una representación insuficiente porque los datos que utilizaron fue para cambios fenotípicos visibles y no para cambios fenotípicos dentro de las cepas de ratones. Añaden además que estadísticamente cada 6 a 9 generaciones se fija una mutación en la secuencia codificante, lo que lleva a la creación de una nueva subcepa. Se debe tener cuidado al comparar resultados de que no se comparen dos subcepas, porque las subcepas pueden diferir drásticamente.

Especies destacadas

Ratas y ratones

"El período anterior a la Primera Guerra Mundial condujo al inicio de la endogamia en ratas por parte de la Dra. Helen King alrededor de 1909 y en ratones por el Dr. C. C. Little en 1909. Este último proyecto condujo al desarrollo de la cepa DBA de ratones, ahora ampliamente distribuidos como las dos subcepas principales DBA/1 y DBA/2, que se separaron en 1929-1930. Los ratones DBA casi se perdieron en 1918, cuando las poblaciones principales fueron aniquiladas por la paratifoidea murina, y sólo tres ratones sin pedigrí quedaron vivos. Poco después de la Primera Guerra Mundial, el Dr. L. C. Strong inició la endogamia en ratones a una escala mucho mayor, lo que condujo en particular al desarrollo de las cepas C3H y CBA, y el Dr. C. C. 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 década siguiente y algunas están estrechamente relacionadas. La evidencia de la uniformidad del ADN mitocondrio sugiere que la mayoría de las cepas endogámicas comunes de ratones probablemente derivaron de una sola hembra reproductora hace unos 150 a 200 años.

"Muchas de las cepas endogámicas de ratas más utilizadas también se desarrollaron 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 se remontan a esta época incluyen F344, M520 y Z61 y, posteriormente, ACI, ACH, A7322 y COP. El trabajo clásico de Tryon sobre la selección de ratas brillantes y apagadas en laberintos condujo al desarrollo de las cepas endogámicas TMB y TMD, y más tarde al uso común de ratas endogámicas por parte de los psicólogos experimentales.

Ratas

• Wistar como nombre genérico para las cepas inbredas como Wistar-Kyoto, desarrolladas a partir de las cepas de Wistar outbred.
• La base de datos Rat Genome mantiene la lista actual de líneas de ratas inbredas y sus características.

Ratones

Aquí en el sitio web del Laboratorio Jackson se puede encontrar un cuadro genealógico de cepas endogámicas de ratones que el laboratorio mantiene actualmente.

Conejillos de Indias

G. M. Rommel comenzó a realizar experimentos de endogamia con cobayas en 1906. Las cepas 2 y 13 de 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 construir 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 endogamia F como la correlación entre la unión de gametos en 1922, y la mayor parte de la teoría posterior de la endogamia se desarrolló a partir de su trabajo. La definición del coeficiente de consanguinidad más utilizada actualmente es matemáticamente equivalente a la de Wright.

Medaka

El pez Medaka japonés tiene una alta tolerancia a la endogamia; una línea ha sido criada hermano-hermana durante hasta 100 generaciones sin evidencia de depresión endogámica, lo que proporciona una herramienta disponible para investigaciones de laboratorio y 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 observar el desarrollo de órganos y sistemas dentro del cuerpo mientras el organismo crece. También incluyen la facilidad con la que se puede crear un organismo quimérico mediante una variedad de enfoques genéticos, como la implantación de células en un embrión en crecimiento, lo que permite el estudio de cepas quiméricas y transgénicas de medaka en un laboratorio.

Pez cebra

Aunque hay muchos rasgos del 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 endogámica que los ratones o los peces Medaka, pero no está claro si los efectos de La endogamia se puede superar para poder crear una cepa isogénica para uso en laboratorio.