Genes Letais, Epistasia, Penetrância e Expressividade

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Genes Letais, Epistasia, 
 Penetrância e Expressividade 
 Uma série de fatores podem afetar a razão 
 fenotípica observada por Mendel nos 
 cruzamentos de mono e di-hibridismo que 
 di�cultam a identi�cação do modo de herança 
 de determinadas características. 
 Genes Letais 
 Mutações Letais: são aquelas que interferem nas 
 funções vitais. 
 Alelo Letal: é o alelo capaz de causar a morte do 
 organismo. 
 Quando se veri�ca que a homozigose de um 
 alelo recém descoberto é letal, essa 
 informação é útil, pois demonstra que esse 
 gene, cuja função ainda era desconhecida, é 
 prejudicial para o desenvolvimento do 
 organismo. 
 Falando sobre genes letais, temos como 
 exemplo a mutação Ye�ow em camundongos. 
 Em camundongos do tipo selvagem a pelagem 
 escura, denominada Aguti, é determinada pelo 
 locus A, responsável pela determinação da 
 cor. Uma mutação nesse gene gera um alelo 
 diferente, chamado Ye�ow, pois determina 
 uma cor mais clara, amarela, demonstrando 
 um padrão curioso de herança. 
 Acasalando camundongos Aguti, 100% da 
 prole será Aguti, porém acasalando 
 camundongos Ye�ow, observa-se o dobro de 
 indivíduos Ye�ow na prole em relação aos 
 Aguti. 
 ● Aguti x Aguti = Todos Aguti. 
 ● Ye�ow x Ye�ow = Ye�ow e Aguti 2 3 
 1 
 3 
 (tipo selvagem). 
 Ye�ow x Ye�ow 
 Como isso acontece? 
 O alelo Ye�ow é identi�cado como e o do 𝐴 𝑦 
 tipo selvagem, que determina a cor Aguti, 
 como . 𝐴 
 Do acasalamento entre camundongos Aguti só 
 nascem descendentes com fenótipo Aguti, 
 logo, o genótipo para esse locus é homozigoto 
 no genitores: Aguti x Aguti = . 𝐴𝐴 𝐴𝐴 𝐴𝐴 
 Acasalando camundongos amarelos obtém-se 
 na descendência indivíduos Aguti e amarelos, 
 logo, o genótipo dos genitores é heterozigoto, 
 porém a razão fenotípica na prole do 
 acasalamento entre dois heterozigotos 
 amarelos é de dois para um, ou seja, para cada 
 dois indivíduos amarelos, há um indivíduo 
 Aguti. 
 Amarelo x Amarelo 𝐴 𝐴 𝑦 𝐴 𝐴 𝑦 
 ↓ 
 (Aguti); (amarelos); (letal) 1 3 𝐴𝐴 
 2 
 3 𝐴 𝐴 
 𝑦 𝐴 𝑦 𝐴 𝑦 
 Nesse caso, a razão fenotípica difere da razão 
 fenotípica da F2, de 3:1, como esperada na 
 herança Mendeliana para um par de genes. 
 Isso acontece, pois o homozigoto para o alelo 
 Ye�ow morre em estágios iniciais do 
 desenvolvimento embrionário. Esse resultado 
 já foi con�rmado no útero da fêmea, onde 
 observa-se 25% de embriões mortos. 
 Por �m, acasalando um indivíduo Aguti com 
 um Ye�ow, observa-se na prole uma razão de 
 um Aguti para um amarelo. 
 Aguti x Amarelo 𝐴𝐴 𝐴 𝐴 𝑦 
 ↓ 
 (Aguti) ; 1 2 𝐴𝐴 
 1 
 2 𝐴 𝐴 
 𝑦 
 Observando os resultados destes 
 cruzamentos, veri�camos que em relação ao 
 fenótipo Ye�ow o alelo mutante se comporta 
 como dominante em relação ao alelo Aguti, 
 pois este é o fenótipo apresentado pelos 
 heterozigotos, no entanto, em relação a 
 letalidade, observando o heterozigoto, ele se 
 comporta como recessivo, uma vez que todos 
 os heterozigotos amarelos sobrevivem e a 
 morte só ocorre nos homozigotos para o alelo 
 Ye�ow. 
 Nota: Nestes casos, não representa-se o alelo 
 dominante e recessivo com letras maiúsculas e 
 minúsculas, respectivamente, uma vez que o 
 alelo Ye�ow em relação a cor da plumagem se 
 comporta como dominante, pois vemos que todos 
 os heterozigotos são amarelos, e no caso da 
 sobrevida esse alelo se comporta como recessivo, 
 pois todos os heterozigotos sobrevivem. 
 Em relação aos efeitos do alelo Ye�ow, 
 dizemos que ele é pleiotrópico , termo usado 
 para de�nir qualquer alelo que afeta mais de 
 uma propriedade de um organismo. 
 Felino da Raça Manx 
 Outro exemplo de gene letal é observado nos 
 gatos da raça Manx, onde uma única dose do 
 alelo manx identi�cado, utilizando o mesmo 
 princípio que no caso anterior, como , 𝑀 𝐿 
 interfere gravemente no desenvolvimento da 
 coluna vertebral e ocasiona a ausência de 
 cauda no heterozigoto , já no ( 𝑀 𝑀 𝐿 )
 homozigoto para o alelo manx há ( 𝑀 𝐿 𝑀 𝐿 )
 uma anomalia tão severa no desenvolvimento 
 da coluna vertebral que o embrião não 
 sobrevive. 
 Assim como no caso do alelo Ye�ow, o 
 heterozigoto para o alelo Manx tem que ser o 
 próprio fenótipo, ou seja, o alelo se comporta 
 como dominante; o homozigoto para o alelo M 
 ( ) tem cauda normal, nesse caso, 𝑀𝑀 
 também a letalidade é recessiva. 
 Drosophila 
 Em Drosophila, podemos exempli�car alelos 
 letais recessivos os que determinam a asa 
 curva e a asa de “Dichaete”. Nesse último 
 caso, a asas são afastadas do corpo e voltadas 
 para trás, ou seja, assim como nos casos 
 anteriores, o embrião homozigoto para o 
 alelo mutante morre em estágios iniciais do 
 seu desenvolvimento, porém em heterozigose 
 o indivíduo sobrevive e, nesse caso, o alelo se 
 comporta como dominante em relação ao do 
 tipo selvagem, determinando esses fenótipos. 
 Alelo Letal Dominante 
 Já quando o alelo se comporta como 
 dominante letal a presença de apenas uma 
 cópia resulta na morte do indivíduo. 
 Doença de Huntington em Humanos 
 Uma desordem denominada doença de 
 Huntington em Humanos ou Coreia de 
 Huntington é decorrente da presença de um 
 alelo letal dominante que ocasiona uma 
 degeneração neural gradativa. O alelo é 
 denominado H: o indivíduo homozigoto para 
 este locus não nasce, os homozigotos 
 recessivos são normais e no heterozigoto 
 essa desordem letal é particularmente 
 trágica, pois o seu desenvolvimento é tardio 
 com início ao redor dos 40 anos, levando à 
 degeneração neural e a morte. 
 ● Alelo H: HH (letal) , Hh (letal tardío) e 
 hh (normais). 
 Nessa idade o indivíduo já pode ter produzido 
 uma família e cada �lho, independente do 
 sexo, terá chance de 50% herdar o alelo letal 
 e ao redor da mesma idade, aos 40 anos, pode 
 desenvolver a mesma doença, assim como seu 
 genitor. 
 Nota: Para saber mais sobre esta doença visite a 
 página da Associação Brasil Huntington . 
https://abh.org.br/
 Epistasia 
 Logo após a redescoberta dos trabalhos de 
 Mendel, experimentos revelaram que 
 características individuais variáveis também 
 podiam ser determinadas por mais de um 
 gene. Para esta ação integrada entre a função 
 de mais de um gene na determinação de um 
 fenótipo, denominamos interação gênica. 
 A epistasia é um modo de interação gênica, 
 onde um par de genes mascara ou modi�ca a 
 expressão de outro par de genes. Ela pode 
 ser: 
 ● Recessiva, quando o alelo recessivo em 
 homozigose impede a expressão de 
 outro alelo em um segundo locus. 
 Nesse caso ele é denominado 
 epistático em relação ao segundo 
 locus . O alelo do segundo locus, que é 
 mascarado, tem a sua ação impedida 
 pelo alelo do primeiro locus , é descrito 
 como hipostático. 
 ● Dominante, nesse caso o alelo 
 dominante em um locus que é 
 epistático em relação ao segundo 
 locus. 
 Epistasia Recessiva 
 A Epistasia Recessiva pode ser exempli�cado 
 pela pelagem de cães da raça labrador: 
 No locus B, o alelo dominante determina a cor 
 da pelagem preta e o recessivo a cor marrom, 
 porém a deposição desses pigmentos é 
 decorrente da ação de alelos do locus E em 
 outro par cromossômico. Nesse caso, o alelo 
 dominantepermite a deposição de pigmentos 
 e o alelo recessivo em homozigose impede 
 deposição de cor, resultando, neste exemplo, 
 o fenótipo “gold” ou dourado. 
 ● Locus B: B = pigmento preto ; b = 
 pigmento marrom; 
 ● Locus E: E = permite a deposição de 
 cor ; ee = impede a deposição de cor. 
 O animal para ser preto precisa ter ao menos 
 um alelo dominante em cada locus , para ser 
 marrom precisa ser homozigoto recessivo no 
 locus B e ter ao menos um alelo dominante no 
 locus E e, por �m, terá a pelagem “gold” ou 
 dourada se for homozigoto recessivo para o 
 locus E, independente do genótipo no locus B. 
 Assim, 
 ● Preto: B_E_; 
 ● Marrom: bbE_; 
 ● “Gold”: B_ee ou bbee. 
 Em um cruzamento entre cães pretos 
 diíbridos (BbEe x BbEe) na F2 os possíveis 
 genótipos resultantes geram uma proporção 
 fenotípica de com pelagem preta, 9 16 
 3 
 16 
 marrons e ”gold”. 4 16 
 Epistasia Dominante 
 Como exemplo de epistasia dominante, 
 podemos citar a cor da �or dedaleira 
 ( digitalis purpurea) . 
 Nesse caso o alelo dominante determina a cor 
 vermelho escuro e o alelo recessivo do locus 
 D determina cor vermelho claro. 
 O alelo recessivo não ligado (w), ou seja, 
 localizado no locus de outro par 
 cromossômico, permite a deposição do 
 pigmento nas pétalas; o alelo dominante (W) 
 é epistático, pois con�na a síntese de 
 pigmentos produzidos pelos alelos do locus D 
 a pequenos pontos na pétala. 
 Da autofecundação de um di-híbrido (DdWw x 
 DdWw) , a partir das combinações genotípicas 
 resultantes, observamos uma razão 
 fenotípica na F2 de doze plantas com fenótipo 
 branco com pontos vermelho escuro ou 
 vermelho claro, três plantas vermelho escuro 
 e uma vermelho claro. 
 Assim, 
 ● 9 D_W_ e 3 ddW_ (branca com pontos 
 = 12); 
 ● 3 D_WW (vermelho escuro); 
 ● 1 ddww (vermelho claro). 
 Penetrância e Expressividade 
 Resultam em características fenotípicas que 
 podem ou não se manifestar. 
 No primeiro caso e, no segundo caso, se 
 refere à variabilidade da sua manifestação. 
 Penetrância 
 Podemos de�nir como penetrância a 
 manifestação presente ou ausente de um 
 gene. 
 Penetrância Completa: quando todos os 
 indivíduos com o genótipo expressam o 
 fenótipo, nesse caso, a penetrância é de 
 100%. 
 Penetrância Incompleta: quando os indivíduos 
 não apresentam uma característica embora 
 tenham um genótipo apropriado. Um exemplo 
 de herança genética com penetrância 
 incompleta é a Polidactilia, caracterizada pela 
 presença de dedos extranumerários nas mãos 
 e nos pés. 
 A herança deste fenótipo é autossômica 
 dominante (P), porém só se manifesta em 
 alguns dos seus portadores. A penetrância 
 incompleta pode levar à atribuição errada de 
 genótipos. 
 Expressividade 
 Por outro lado, a expressividade mede a 
 intensidade de expressão do fenótipo 
 Expressividade Variável: Ela é variável 
 quando a manifestação de uma característica 
 não é uniforme entre os indivíduos que a 
 apresenta. Usando o mesmo exemplo 
 anterior, a polidactilia pode se manifestar 
 sobre formas diferentes, ou seja, os afetados 
 podem ter número normal de dedos nas mãos 
 e dedos extras nos pés ou números diferentes 
 de dedos extras nas mãos e pés. 
 A Expressividade Variável também é 
 observada no tamanho das manchas brancas 
 em cães da raça Beagle, ocasionados pelo 
 alelo , responsável pela presença das 𝑆 𝑝 
 manchas brancas. 
 Nesse caso a variação é causada pela variação 
 em outros loci gênicos também envolvidos na 
 determinação da coloração da pelagem. 
 A Penetrância Incompleta e Expressividade 
 Variável indicam que a via entre os genótipo 
 e seus fenótipos está sujeita a modulação por 
 diversos fatores, como fatores ambientais, 
 por exemplo, questões hormonais relativas ao 
 sexo do indivíduo, e genéticos. Nesse último 
 caso, reforçando o conceito de que outros 
 genes podem estar envolvidos na 
 determinação do mesmo fenótipo e variações 
 nestes demais locis podem resultar em 
 variação na penetrância e expressividade.