Una cepa endogámica recombinante o línea endogámica recombinante ( RIL ) es un organismo con cromosomas que incorporan un conjunto esencialmente permanente de eventos de recombinación entre cromosomas heredados de dos o más cepas endogámicas . Las generaciones F1 y F2 se producen mediante el cruzamiento de las cepas endogámicas; los pares de la progenie F2 luego se aparean para establecer cepas endogámicas a través de la endogamia a largo plazo. [1]
Las familias de cepas endogámicas recombinantes que van desde 25 a 5000 se utilizan a menudo para mapear las ubicaciones de las diferencias en la secuencia de ADN ( loci de rasgos cuantitativos ) que contribuyeron a las diferencias en el fenotipo en los organismos modelo. Las cepas o líneas endogámicas recombinantes se desarrollaron primero utilizando cepas endogámicas de ratones, pero ahora se utilizan para estudiar una amplia gama de organismos: Saccharomyces cerevisiae (levadura), Zea mays (maíz), cebada , Drosophila melanogaster , C. elegans y rata .
Los orígenes y la historia de las cepas endogámicas recombinantes están descritos por Crow [1] . Si bien la utilidad potencial de las cepas endogámicas recombinantes en el análisis de mapeo de rasgos poligénicos complejos fue obvia desde el principio, el pequeño número de cepas solo hizo posible mapear rasgos cuantitativos con efectos muy grandes (loci cuasi-mendelianos). Una de las motivaciones iniciales para usar cepas endogámicas recombinantes es que se pueden acumular y reutilizar datos genotípicos costosos, lo que simplifica enormemente los estudios de mapeo. [2] Otro factor es la precisión del mapeo que se puede lograr usando estas cepas en comparación con la progenie de cruce F2 típica. [3]
A medida que la genotipificación se hizo progresivamente menos costosa y más precisa, la principal ventaja de utilizar cepas endogámicas recombinantes y otros paneles de referencia genética pasó a ser la capacidad de reunir bases de datos masivas y coherentes sobre fenotipos (por ejemplo, el servicio web GeneNetwork ) y utilizar estos conjuntos de datos coherentes de código abierto para proyectos de investigación colaborativa a gran escala en medicina predictiva e investigación vegetal y animal.
Las cepas endogámicas recombinantes se utilizan ahora ampliamente en la genética de sistemas y para estudiar las interacciones entre genes y ambiente . [4] [5] [6] [7] Es posible acumular datos genéticos y fenotípicos extensos para cada miembro de una familia de cepas endogámicas recombinantes en varias condiciones diferentes (por ejemplo, entorno de referencia versus entorno estresante). Cada cepa tiene un solo genoma fijo y también es posible volver a muestrear un genotipo dado varias veces en múltiples entornos para obtener estimaciones altamente precisas de los efectos genéticos y ambientales y sus interacciones.
Los cromosomas de las cepas endogámicas recombinantes consisten típicamente en haplotipos alternantes de longitud altamente variable que se heredan intactos de las cepas parentales. En el caso de una cepa endogámica recombinante de ratón típica creada al cruzar la cepa materna BALB/cBy (C) con la cepa paterna C57BL/6By (B) llamada cepa endogámica recombinante CXB, un cromosoma incorporará típicamente de 2 a 5 bloques de haplotipos alternantes con genotipos subyacentes como BBBBCCCCBBBCCCC, donde cada letra representa un solo genotipo (por ejemplo, un SNP ), donde la serie de genotipos idénticos representa haplotipos, y donde una transición entre haplotipos representa un evento de recombinación entre los genomas parentales. Ambos cromosomas (en cualquier par de cromosomas dado) tendrán el mismo patrón alternante de haplotipos, y todos los marcadores serán homocigotos. Cada uno de los diferentes cromosomas (Chr 1, Chr 2, etc.) tendrá un patrón diferente de haplotipos y recombinaciones. La única excepción es el cromosoma Y y el genoma mitocondrial, ambos heredados intactos de la cepa paterna y materna, respectivamente. Para que una cepa RI sea útil para fines de mapeo, la posición aproximada de las recombinaciones a lo largo de cada cromosoma debe estar bien definida, ya sea en términos de centimorgan o posición de pares de bases de ADN. La precisión con la que se mapean estas recombinaciones es una función del número y la posición de los genotipos utilizados para tipificar los cromosomas: 20 en el ejemplo anterior.
En igualdad de condiciones, cuanto mayor sea la familia de cepas endogámicas recombinantes, mayor será la potencia y la resolución con la que se pueden mapear los fenotipos en las ubicaciones cromosómicas. El primer conjunto de ocho cepas, la familia CXB, fue generado por Donald Bailey en el Laboratorio Jackson a partir de un cruce entre un ratón BALB/cBy hembra (abreviado C) y un ratón C57BL/6By macho en la década de 1960. El pequeño panel de 8 cepas CXB se utilizó originalmente para determinar si el locus de histocompatibilidad mayor (MHC) en el cromosoma 17 proximal era un factor clave en diferentes respuestas inmunitarias, como el rechazo de tejidos. Los métodos utilizados para determinar las ubicaciones de las recombinaciones se basaban en marcadores visibles (fenotipos de color del pelaje, como los loci C y B) y la movilidad electroforética de las proteínas. Benjamin Taylor generó simultáneamente familias algo más grandes de cepas endogámicas recombinantes para mapear loci mendelianos y otros loci de efecto mayor. En la década de 1990, la utilidad de las cepas endogámicas recombinantes para el mapeo mejoró significativamente gracias a la obtención de genotipos de mayor densidad gracias al uso de marcadores microsatélites. Entre 2005 y 2007, prácticamente todas las cepas endogámicas recombinantes de ratones y ratas existentes fueron regenotipadas en miles de marcadores SNP, lo que proporcionó mapas de recombinaciones de gran precisión.