aula_07_mapeamento

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Mapas de Ligação
Mapa de Ligação
• Cada gene é encontrado numa posição fixa em um particular cromossomo.
– Produzir um mapa dessas localizações permite uma melhor identificação e um melhor estudo desses 
genes.
– Atualmente, nós podemos usar essas localizações para clonar os genes.
– Assim, nós poderemos entender melhor o eles fazem e porque eles podem causar algum fenótipo 
variante quando mutados.
• A base do mapeamento genético é a ocorrência de crossing over.
– Se essa recombinação ocorre ao acaso, então, quanto mais perto dois genes estiverem um do outro, 
menor será a taxa de ocorrência de crossing over entre eles.
– Então, a porcentagem de gametas que recombinaram entre dois genes é a medida de quanto eles 
estão longe um do outro. 
– Como demonstrado por T. H. Morgan e Alfred Sturtevant, que produziram o primeiro mapa genético 
para Drosophila em 1913.
• Morgan é o pai da genética em Drosophila e, em sua homenagem, a unidade de mapa de recombinação é 
chamada de centiMorgan (cM). 
• Uma unidade de mapa, ou centiMorgan, é igual a taxa de crossing over entre dois genes de 1% de seus 
gametas.
Mapa de Três Pontos
• A maneira mais fácil de mapear genes é compará-los em grupos de 3.
– Isso permite que tanto as distâncias entre eles quanto sua ordem 
sejam determinadas.
– Genes adicionais podem ser adicionados ao mapa, utilizando a 
sobreposição de grupos de 3.
• O mapeamento é feito geralmente em cruzamentos teste.
– Um pai é heterozigoto para duas versões do cromossomo que está 
sendo mapeado e o outro pai é homozigoto recessivo para os 
mutantes que estão sendo mapeado.
– A recombinação na mãe heterozigótica dá diferentes combinações 
de alelos, que são contados.
• Note-se que a recombinação também ocorre no pai homozigoto 
recessivo, mas não tem efeito sobre os alelos nos descendentes porque 
é homozigótica.
Dados
• No milho, c produz uma planta verde, 
enquanto o seu alelo tipo selvagem 
c+ produz um vegetal roxo.
• bz (bronze) produz sementes 
marrom, enquanto o tipo selvagem 
alelo bz+ produz sementes roxas.
• wx (waxy) produz endosperma 
ceroso nas sementes; wx+ produz 
endosperma amiláceo.
• Os genes são arranjados no 
cromossomo na ordem c-bz-wx.
• O cruzamento:
– c bz wx / + + + X c bz wx
• Note que + são alelos dominantes 
(selvagem) do gene correspondente.
fenótipo obs
c bz wx 318
+ + + 324
c bz + 105
+ + wx 108
c + + 18
+ bz wx 20
c + wx 4
+ bz + 3
total 900
Notas sobre os Dados
• Os genes estão dispostos em pares recíprocos: cada 
par tem 1 cópia do alelo mutante e uma do alelo tipo 
selvagem de cada gene.
• As observações são aproximadamente iguais para os 
pares recíprocos, porque ambos são produtos de uma 
mesma passagem dos eventos.
• Os parentais são o grupo maior: c bz wx e + + +.
• Os duplos recombinates, um entre c e bz e outro entre 
bz e wx, são o grupo menor.
Cálculo das Distâncias de Mapa
• Processo básico: determinar a porcentagem de decesdentes em 
cada um dos cruzamentos entre cada par de genes.
• 1. Examinar c e bz primeiro. A configuração parental foi c bz e + 
+. Logo, a configuração recombinate é c + e + bz. 
• Número de recombinantes, ignorando o outro gene (wx):
– 18 c + + , 20 + bz wx, 4 c + wx, 3 + bz +.
• Total é igual a 45 recombinantes em 900 total.
– 45 / 900 = 0,05.
• Multiplica-se por 100 para obter em porcentagem
– 0,05 x 100 = 5,0 unidades de mapa entre c e bz.
Cálculo das Distâncias de Mapa
• 2. Examinar bz e wx. Os parentais são bz wx e + +, então os 
recombinantes são bz + e + wx.
• Ignorando c, o número de recombinantes é
– 105 c bz +, 108 + + wx, 4 c + wx, 3 + bz +.
• Total = 220 recombinantes em 900.
– 220 / 900 = 0,244 => 0,244 x 100 = 24,4 unidade de mapa 
entre bz e wx.
• 3. Agora, c e wx. Os parentais são c wx e + +, então os 
recombinantes são c + e + wx. 
• Ignorando bz, os recombinantes são:
– 105 c bz +, 108 + + wx, 18 c + + , 20 + bz wx.
• Total = 251 recombinates em 900.
– 251/ 900 x 100 = 27,9 Unidades de Mapa.
Mapa de c, bz e wx
• Todos os 3 genes estão 
na mesma ordem inicial 
e todos as 3 distâncias 
entre os pares de genes 
estão mostradas.
• Note que as distâncias 
não se somam. Isto se 
deve aos duplos 
recombinantes.
Duplos Recombinantes e o 
Mapeamento Genético
•
Um duplo recombinante ocorre quando há dois crossing over entre dois genes a ser 
examinado.
–
O primeiro crossing over muda a configuração parental para a configuração recombinante.
–
O segundo crossing over altera da configuração recombinante de volta para a parental.
–
O resultado líquido é que os genes estão na configuração parental, como se não tivesse ocorrido 
recombinação.
–
Assim, qualquer número par de recombinação é o mesmo que 0 e qualquer número ímpar é o 
mesmo que 1.
•
Desde que você só vê os filhos e não os cruzamentos reais, é muito fácil superestimar o 
que ocorreu
•
Considere a recombinação c bz wx.
–
Se você apenas olhou para c e wx e não examinou bz, as progênies c + wx e + bz + seriam 
parental e contariam como 0 crossimg over.
–
A única maneira de saber que ocorreram 2 crossing overs é examinando bz.
–
Talvez outras recombinações também ocorreram, mas não foram detectadas, já que não 
analisou-se todos os outros genes entre bz e wx.
•
Esta é a razão principal pela qual a soma das distâncias entre c--bz e bz--wx não se 
somam
–
Os duplos recombinantes são contados como parentais.
Interferência (I)
• Há um segundo tema relacionado com os duplos 
recombinantes: interferência.
• Interferência é a inabilidade de ocorrer 2 crossing 
overs muito perto um do outro. Pense no 
cromossomo como uma corda grossa: é impossível 
dobrá-la muito firme.
• É possível medir a quantidade de interferência, 
comparando o número real de recombinações com o 
número esperado com base no número de crossing 
overs únicos que ocorreram.
Medindo a Interferência
• Considere c--bz--wx do exemplo.
• O intervalo c--bz foi de 5,0 UM, ou 5% de recombinantes entre estes 2 
genes.
• A probabilidade de um crossing over entre c e bz é 0,05, que é a divisão de 
5/100 para ter-se uma escala entre 0-1 (probabilidade).
• O intervalo bz--wx foi 24,4 UM, ou 24,4% de recombinantes, ou uma 
probabilidade de 0,244.
• Se um crossing over entre c e bz não tivesse efeito na possibilidade de um 
crossing over entre bz e wx (sem interferência), então a chance de um 
crossing over entre c--bz E bz--wx seria o produto de suas probabilidades 
individuais.
• Então a frequência esperada de duplos recombiantes seria:
– 0,05 * 0,244 = 0,0122
Medindo a Interferência
• Uma vez que tem-se 900 descendentes, o número esperado de 
duplos crossing overs nessa descendência seria de 10,98.
– 900 x 0,0122 = 10,98
• O número observado de duplos recombinantes foi 7.
• O coeficiente de coincidência (c.d.c)é a razão entre observados e o 
esperado:
– 7 / 10,98 = 0,638.
• A interferência é igual a 1 menos o coeficiente de coincidência,
– I = 1 - 0,638 = 0,362.
• Isto significa que por volta de 36% do esperado de duplos crossing 
overs não ocorreram devido a interferência.
Medindo a Interferência
• Em algumas regiões do genoma nunca existem recombinates duplos 
observados
• Nestes casos, o c.d.c é igual a zero (0)
• Logo, I é igual a 1 e a interferência é completa
• Na maioria das vezes I está entre 0 e 1
• Em casos especiais, os duplos recombinantes observados excedem 
o esperado, produzindo valores negativos de interferência
Ordem dos Genes
• Outro problema que pode surgir é que, ao realizar o 
mapeamento de genes que normalmente não se 
conhecem a sua ordem, pode-se precisar inferir a 
ordem dos mesmos.
• Além disso, nem todos os alelos, necessariamente,vão estar em acoplamento. Às vezes, alguns alelos 
podem estar em repulsão.
• Obter a ordem dos genes é importante para comparar 
os alelos presentes nos cromossomos dos pais com 
aqueles nos cromossomos com crossing over duplo.
Exemplo
• Note-se que as observações de 
descendentes estão dispostas em pares 
recíprocos. Cada membro do par tem os 
alelos opostos e a quantidade para os 
dois membros do par são 
aproximadamente iguais.
• A classe dos parentais é a maior: a + d e 
+ b +. Não houve recombinação aqui: os 
parentais tinham essas combinações de 
alelos.
• A classe dos duplos recombinantes 
(2CO) é a menor: + b d e a + +.
• Os outros dois pares são as classes 
com único crossing over.
fenótipo obs
a + d 510
+ b + 498
a + + 3
+ b d 1
a b + 61
+ + d 59
a b d 35
+ + + 37
total 1204
Cálculo das Distâncias
• a--d. Parentais são a d e + +, então, os recombinantes são a + e + d.
– 61 + 59 + 3 + 1 = 124
– Total = 1204.
– 124/1204 * 100 = 10,3 UM.
• d--b. Parentais são d + e + b, então, os recombinantes são d b e + +.
– 35 + 37 + 3 + 1 = 76
– 76 / 1204 * 100 = 6,3 UM.
• a--b. Parentais são a + e + b, então, os recombinantes são a b e + +. 
– 61 + 59 + 35 + 37 = 192
– 192 / 1204 * 100 = 15,9 UM. 
Interferência e o Mapa
• Há 3 + 1 = 4 2CO.
• Esperado de 2CO:
 = (10,3/100) * (6,3/100) * 1204
 = 7,81
• Coef. de Coincidência 
= obs 2CO / exp 2CO
 = 4 / 7,81
 = 0,512
• Interferência = 1 - C. C.
 = 1 - 0,512
 = 0,487
Importância da Ligação Gênica
• Melhoramento genético de características de 
com manifestação tardia
– Seleção assistida por marcadores
– Seleção precoce
• Possibilidade de mapeamento de regiões 
cromossômicas onde não havia 
recombinação
– Aumento da resolução do mapa