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alguns dos modelos gerados com a ferramenta. 
Compare em especial cor, formato dos olhos e das asas.
A elaboração desta teoria levou Morgan a ser considerado o primeiro pesquisador 
da história a provar que uma característica genética estava intimamente ligada ao 
cromossomo, e que a transferência de cromossomos específicos entre as gerações 
(meiose, formação de gametas e fertilização) é que definiam os genótipos e, 
por consequência, os fenótipos. Conhecimento hoje que representam a base do 
conhecimento da Genética.
Tais moscas de olhos brancos retratam a primeira evidência de que uma mutação 
em um gene (considerado então recessivo) acarretava mudança fenotípica específica. 
Estes resultados abriram as portas do conhecimento para que outros estudos que 
Mutassômica 145
envolveram a interferência das mutações nas características físicas e funcionais dos 
organismos pudessem ser desvendados. Então, inúmeras outras mutações em genes 
de drosófilas foram identificadas em estudos específicos e posteriores, de tal forma 
que atualmente se conhece praticamente todo o mapeamento físico de localização 
destes genes nos cromossomos (Figura 2), que foi sucedido pelo então sequenciamento 
genômico completo deste modelo de estudo. De fato, pelo seu trabalho com drosófilas, 
Morgan recebeu o prêmio Nobel em 1933.
Embora Morgan tivesse notoriedade com sua pesquisa e colocado a Genética 
em destaque na comunidade científica, muito do conhecimento decorrente de seu 
trabalho evoluiu e, em 1940, outro importante achado científico teve sua importância. 
George Beadle e Edward Tatum estudando o fungo Neurospora crassa (Ascomycota) 
elaboraram a teoria que relacionava diretamente uma proteína produzida a um gene 
codificador (Beadle & Tatum, 1941). Embora esta teoria atualmente sofra controvérsias 
notórias, em detrimento das descobertas de complexos heteroprotéicos, RNAs de 
interferência e RNAs não codificadores, a mesma influenciou muito os avanços acerca 
do conhecimento da função gênica bem como função de seu produto (proteínas) no 
metabolismo celular.
O ponto alto deste estudo desencadeado por Beadle e Tatum foi devido à escolha 
do modelo biológico de estudo (Figura 3). Neurospora apresenta um genoma haplóide 
o que facilitou o estudo do efeito de genes mutados, já que não tem uma cópia que 
complementa fenótipo como observado em casos de heterozigose. Esta dupla de 
Figura 3. Caracterização dos experimentos propostos por Beadle e Tatum que permitir identificar 
a relação teórica \u201cum gene uma proteína\u201d. Os tubos de ensaio retratam a presença de um meio de 
cultura (cinza) que pode propiciar ou não o crescimento de Neurospora (amarelo). Observe que na 
presença de um gene mutado não há crescimento de Neurospora, salvo quando o meio é suplementado 
com o produto da reação enzimática catalisada pela enzima codificada pelo suposto gene mutado.
Ciências genômicas: fundamentos e aplicações146
pesquisadores então produziu três cepas mutantes, cada uma delas com a perda 
de função de um gene, mas que curiosamente todos os três participavam de uma 
mesma via metabólica, a via de biosíntese de arginina, um aminoácido essencial ao 
metabolismo de Neurospora.
Enquanto cepas selvagens cresciam bem em meios de cultura mínimos, acrescidos 
ou não de suplementos (aminoácidos ou precursores de aminoácidos), cepas mutadas 
só cresciam na presença de substratos específicos, em especial aqueles substratos que 
faltavam à célula. Isto ocorria já que perderam a função de sintetizá-los em detrimento 
da consequente perde de função do gene mutado.
Mesmo diante destes resultados sensacionais, produzir mutações não era uma 
tarefa fácil já que todos os agentes mutacionais usados (UV preferencialmente) para tal 
ocasião poderiam mutar outros genes que não só de interesse de estudo, prejudicando 
o andamento dos ensaios experimentais. A resolução pra este impasse veio com o 
tempo e a evolução do conhecimento científico como retratato abaixo.
Como induzir mutações para verificar perda de função gênica?
A grande ferramenta em biologia molecular descoberta para este fim (indução de 
mutações) ocorreu graças aos estudos desenvolvidos por Barbara McClintock que 
estudou os transposons ou sequência de inserção durante duas décadas (1940 e 
1950). McClintock observou que a presença de transposons em sítios específicos do 
cromossomo, mais especificamente em genes que determinam coloração das sementes 
de milho (genes Bz), alterava o fenótipo observado, que poderia ser revertido caso esta 
mesma sequência viesse a se retirar, sozinha, do local prévio de inserção (Figura 4). 
Por isso a denominação de elementos saltadores ou transposons (McClintock, 1951). 
Barbara recebeu o Nobel de Fisiologia e Medicina de 1983, por esta descoberta.
Foi só a partir deste conhecimento que se tornou factível criar organismos, fazendo 
então o uso de elementos de transposição como indutores de mutação. Ainda assim, o 
grande problema que ainda persistia era como induzir mutações em genes específicos 
de forma rápida e em larga escala para acompanhar os avanços genômicos. A proposta 
deste capítulo é focar esta abordagem.
Tipos de bibliotecas de mutantes
Em genômica, embora os genes sejam anotados com base na homologia de sequências, 
apenas uma pequena parcela acaba tendo função validada experimentalmente. Uma 
das maneiras mais corriqueiramente utilizadas para verificar a função destes supostos 
genes anotados está condicionada à anulação de sua função por indução de mutação. 
Entretanto, uma parte dos genes que compõem os genomas de todos os organismos 
esta possibilidade é inviabilizada. Isto porque alguns destes genes são tão fundamentais 
à biologia dos organismos que sua ausência seria incompatível com a sobrevivência 
do mesmo, independentemente da condição ao qual é exposto. Estas são consideradas 
mutações em genes letais. Em outros casos, genes mutados levam estes organismos a 
sobreviverem em condições específicas, e uma vez colocadas em condições adversas, os 
mesmos veem a morrer ou simplesmente não se desenvolvem. Estes são consideradas 
Mutassômica 147
mutações condicionais. Para o restante dos genes a mutação propicia a alteração de 
um fenótipo ou condição metabólica.
Existem basicamente duas tecnologias para indução de mutação em um gene, as 
chamadas mutações aleatórias, induzidas por elementos transponíveis inseridos em 
vetores específicos, ou por recombinação homóloga, que por convenção se costuma 
usar o termo knockout.
Mutações aleatórias usando cassetes de inserção com 
elementos de transposição
O primeiro passo, em qualquer experimento de indução de mutação está na construção 
do vetor de mutação. Na maioria dos casos se utiliza plasmídeos com estruturas 
especializadas. Quase sempre estes plasmídeos possuem um gene repórter de 
Figura 4. A) Efeito do elemento de transposição no fenótipo \u201ccor da semente\u201d em milho. Observe que 
as três cores mais frequentes na espiga de milho selecionada apresentam um genótipo diferenciado. 
A semente marrom carrega a cópia íntegra do gene Bz. A semente amarela carrega a cópia mutada 
do gene, então denominado bz. E a semente variegada carrega a cópia recessiva com a presença do 
elemento de inserção. B) Imagem de Barbara McClintock, autora das descobertas sobre elementos 
de transposição, descrevendo figurativamente a composição e efeito genético de um transposon.
Ciências genômicas: fundamentos e aplicações148
resistência a um antibiótico, utilizado como ferramenta de seleção, uma origem de 
replicação, embora não seja funcional, já que o plasmídeo apresenta característica 
suicida, e uma região de múltiplo sítio de clonagem, local onde o cassete de 
transposição será inserido.
É importante esclarecer que a origem de replicação em grande parte dos plasmídeos 
permite que o mesmo atue como um epissomo, ou seja, se replique independentemente