AU04. Ligação gênica: segregação dependente. Bruna Mayumi Sugita. Doutoranda PPG-GEN

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2 AU04 Ligação gênica: segregação dependente Bruna Mayumi Sugita Doutoranda PPG-GEN

3 Leis de Mendel (1865) Primeira Lei de Mendel Cada característica é determinada por um par de fatores que se segrega durante a gametogênese. P.G.= 1:2:1 Segunda Lei de Mendel Os alelos de diferentes pares segregam-se independentemente e combinam-se aleatoriamente durante a gametogênese P.G.= 1:2:1:2:4:2:1:2:1 P.F.= 9:3:3:1

4 Bateson, Saunders & Punnet (1905) Detectaram um desvio significativo da P.F. de 9:3:3:1 do cruzamento diíbrido

5 Morgan (1911) Quando dois genes estão próximos em um mesmo cromossomo, eles não segregam independentemente. SEGREGAÇÃO DEPENDENTE

6 Se as características estudadas por Mendel fossem controladas por genes próximos no mesmo cromossomo, ele não encontraria a PF de 9:3:3:1. Genes Sintênicos: encontram-se no mesmo cromossomo Genes Ligados: mais do que 50% dos gametas produzidos apresentam combinações parentais dos marcadores, e menos de 50% apresentam recombinações dos marcadores

7 Ligação Gênica Os genes localizados próximos no mesmo cromossomo tendem a permanecer unidos durante a gametogênese, sendo herdados em bloco. A Frequência de Recombinação é proporcional à distância entre os genes ao longo dos cromossomos.

8 Vamos considerar: 2 genes autossômicos com 2 alelos cada: A e a, B e b; Para cada um dos genes há dominância completa: A>a, B>b; Não envolve epistasia (cada gene atua sobre uma característica distinta da outra)

9 Genes em cromossomos diferentes Por ser segregação independente, a combinação entre os alelos é aleatória = 1:1:1:1 50% Parental 50% Recombinante

10 Genes no mesmo cromossomo Quando há ligação entre os genes, a recombinação ocorre em menor porcentagem = não é 1:1:1:1 > 50% Parental < 50% Recombinante

11 Recombinação Ocorre durante o pareamento dos homólogos: formam quiasmas na Prófase I da meiose Troca de segmentos

12 Crossing over, Permuta ou Recombinação

13 A recombinação ocorre ao acaso e pode ocorrer em outros locais que não entre os genes que estamos analisando.

14 Fases dos Genes Atração ou Cis As formas selvagens dos alelos se encontram em um cromossomo, e as formas mutantes em outro cromossomo Repulsão ou Trans As formas mutantes e selvagens se encontram no mesmo cromossomo A B A b a b a B Arranjo em Cis ou Acoplamento Arranjo em Trans ou Repulsão

15 Frequência de Recombinação No Cruzamento Teste: FR= n o de recombinantes x 100 (cm ou %) total de descendentes Na F2: Z= n o de Recomb1 x n o de Recomb2 n o de Parent1 x n o de Parent2 *O valor de Z é tabelado e indica o FR correspondente

16 A frequência de recombinação é influenciada pela distância entre genes 1cM = 1% de recombinação Estabelecendo a distância entre os genes é possível desenhar o Mapa Gênico.

17 Mapas Gênicos são diagramas no quais são representados os genes em suas respectivas posições no cromossomo. Mapas de Ligação são mapas que representam genes ligados (um único cromossomo). São lineares, isto é, todos os genes de um dado grupo podem ser mapeados em um arranjo linear.

18 Experimento de Bridges e Olbrycht Fêmeas homozigotas para três utações recessivas ligadas ao cromossomo X: Cerdas scute (sc) Olhos echinus (ec) Asas crossveinless (cv) Machos tipo selvagem

19 F2

20 F2

21 Construindo o Mapa Gênico Primeiro Passo: Ordem Relativa dos Genes Segundo Passo: Cálculo da Distância dos Genes Interferência Coincidência

22 Ordem Relativa dos Genes Determinar quais são os tipos Parentais, Recombinantes Simples e Duplo Recombinantes Parentais: apresentam maior frequência Recombinantes: apresentam menor frequência Três possíveis ordens sc ec cv ec sc cv ec cv - sc As pontas direita e esquerda no cromossomo não podem ser distinguidas

23 Seis classes recombinantes em F2: Quatro Recombinantes Simples: um único crossing Duas Duplo Recombinantes: dois crossings

24 Ordem relativa dos genes Classes raras: sc ec + cv (1) sc + ec cv + (1) Comparando com os parentais: sc ec cv (1.158) sc + ec + cv + (1.455) sc ec - cv

25 Cálculo das Distâncias entre genes Número médio de crossings em cada região cromossômica Identificar classes recombinantes: RRI RRII DR

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28 Cálculo da Distância entre genes FRRI = f recomb. RI + fdr total descendentes FRRII = f recomb. RII + fdr total descendentes da-c = RRI + RRII + 2xDR total descendentes

29 Cálculo das distâncias entre genes

30 Interferência e Coeficiente de Coincidência Os crossings duplos permitem determinar se as as trocas em regiões adjacentes são independentes umas das outras. A recombinação em uma região pode interferir na ocorrência de uma outra recombinação em suas proximidades. A estimativa de Interferência é calculada pela comparação das frequências de DR observada e esperada.

31 Interferência e Coeficiente de Coincidência FR DRobs = n DRobs x 100 total desc. FR DResp = FRRI x FRRII 100 cc= FR DRobs / FR DResp I = 1 - cc

32 Interferência e Coeficiente de Coincidência FR DRobs = 2 x 100 = 0, FR DResp = 9,1 x 10,5 = 0, cc= 0,0006 / 0,0095 = 0,063 I = 1 0,063 = 0,937

33 Interferência e Coeficiente de Coincidência A Interferência é forte em distâncias de mapas menores que 20 cm Em regiões grandes a Interferência é muito fraca

34 Exemplo: Num cruzamento de milho, foram estudados 3 caracteres: Cor da folha: A_ verde / aa virescente Brilho da folha: B_ sem brilho / bb brilhante Pendão: C_ normal / cc estéril Foi feito o cruzamento parental puro e obteve-se na F1 um triplo heterozigoto (ABC/abc), com o qual foi feito o Cruzamento Teste (x abc/abc), obtendo os seguintes resultados:

35 FENÓTIPO GENÓTIPO N o. de indivíduos Normal 235 Brilhante/Estéril 62 Estéril 40 Estéril/Virescente 4 Brilhante/Esteril/Virescente 270 Brilhante 7 Brilhante/Virescente 48 Virescente 60 TOTAL 726

36 FENÓTIPO GENÓTIPO N o. de indivíduos Normal ABC/abc 235 Brilhante/Estéril Abc/abc 62 Estéril ABc/abc 40 Estéril/Virescente abc/abc 4 Brilhante/Esteril/Virescente abc/abc 270 Brilhante AbC/abc 7 Brilhante/Virescente abc/abc 48 Virescente abc/abc 60 TOTAL 726

37 FENÓTIPO GENÓTIPO N o. de indivíduos Normal ABC/abc 235 P1 Brilhante/Estéril Abc/abc 62 RRI Estéril ABc/abc 40 RRII Estéril/Virescente abc/abc 4 DR Brilhante/Esteril/Virescente abc/abc 270 P2 Brilhante AbC/abc 7 DR Brilhante/Virescente abc/abc 48 RRII Virescente abc/abc 60 RRI TOTAL 726

38 Ordem Relativa dos Genes Parentais A B C a b c DR A b C a B c O gene alterado nos DR é o gene que se encontra no meio. A ordem relativa dos genes é A B C.

39 Cálculo da Distância entre genes FRRI = f recomb. RI + fdr total descendentes FRRII = f recomb. RII + fdr total descendentes da-c = RRI + RRII + 2xDR total descendentes

40 FENÓTIPO GENÓTIPO N o. de indivíduos Normal ABC/abc 235 P1 Brilhante/Estéril Abc/abc 62 RRI Estéril ABc/abc 40 RRII Estéril/Virescente abc/abc 4 DR Brilhante/Esteril/Virescente abc/abc 270 P2 Brilhante AbC/abc 7 DR Brilhante/Virescente abc/abc 48 RRII Virescente abc/abc 60 RRI TOTAL 726

41 Cálculo da Distância FRRI = (62+60) + (4+7) = 0,183 = 18,3% ou cm 726 FRRII = (40+48) + (4+7) = 0,1364 = 13,6% ou cm 726 da-c = (62+60) + (40+48) + 2x(4+7) = 0,319 = 31,9% 726 ou cm 18,3cM 13,6cM A B C 31,9cM

42 Interferência e Coincidência FR DRobs = (4+7) x 100 = 1, FR DResp = 18,3 x 13,6 = 2, cc= 1,52 / 2,4888 = 0,611 I = 1 0,611 = 0,389 ou 38,9% Isso significa que 38,9% dos DR esperados não ocorreram por causa da interferência

43 01) Fêmeas de Drosophila heterozigotas para três marcadores recessivos ligados ao X, y (corpo amarelo - yellow), ct (asas cut) e m (asas miniature), e seus alelos tipo selvagem (wild-type) foram cruzadas com machos y ct m. Foi obtida a seguinte prole: Classe Fenotípica N Yellow, cut, miniature 30 Wild-type 33 Yellow 10 Cut, miniature 12 Miniature 8 Yellow, cut 5 Yellow, miniature 1 Cut 1 a) Que classes são tipos parentais? b) Que classes representam crossings duplos? c) Qual é a ordem dos genes? d) Qual a fase das fêmeas heterozigotas utilizadas no cruzamento? e) Determine a distância entre os genes y, ct e m e desenhe o mapa correspondente. F) Calcule a interferência e a coincidência.

44 02) Em aves existe um grupo de genes ligados, associados a características comportamentais: A agressividade e a submissão; B cuidado parental curto e b cuidado parental longo; C monogamia estrita e c monogamia frouxa. O cruzamento ABC/abc x abc/abc gerou a seguinte prole: Fenótipo N Agressivo, curto, estrita 450 Submisso, longo, frouxa 430 Agressivo, longo, estrita 26 Submissos, curto, frouxa 24 Agressivos, curto, frouxa 32 Submissos, longo, estrita 33 Agressivos, longo, frouxa 03 Submissos, curto, estrita 02 a) Represente os genótipos correspondentes a cada fenótipo da prole. b) O heterozigoto parental apresenta os genes em cis ou em trans? c) Quais são os parentais e duplorecombinantes? d) Qual é a ordem dos genes A, B e C? e) Construa o mapa gênico, indicando as distâncias em unidades de mapa.

45 Referências GRIFFITHS, A.J.F. et al. An introduction to Genetic Analysis 8th Ed. W. H. Freeman, Miko, I. (2008) Thomas Hunt Morgan and sex linkage. Nature Education 1(1):143 SNUSTAD, D.P.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de Genética. Ed. Guanabara-Koogan, Rio de Janeiro, 6ª Ed., 2013.