Genética I - Parte X (IX)

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02/05/2014
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Genética
Melissa Vieira Leite
Parte IX
Interação gênica
• Um gene não age sozinho; ele atua em conjunto com
muitos outros genes do genoma;
• Na análise genética direta, a dedução dessas
interação complexas é um estágio importante da
pesquisa;
• As mutações individuais são primeiro testadas quanto
às suas relações de dominância, um tipo de interação
alélica;
Interação de alelos de um único gene:
Variações de dominância
• Dominância completa e recessividade;
• Dominância incompleta;
• Co-dominância;
• Alelos letais recessivos;
• Polialelismo.
Dominância completa e recessividade
• Um alelo completamente dominante será expresso
quando apenas uma cópia está presente, como no
heterozigoto, enquanto o alelo alternativo será
totalmente recessivo;
• Gene é dito haplossuficiente;
• Exemplo:
• Grupos sanguíneos Rh humanos:
– Pessoa com o genótipo DD ou Dd têm o antígeno Rh em
seus eritrócitos e são chamadas de “Rh-positivo”;
– Os homozigotos recessivos, com genótipo dd, não têm o
antígeno Rh, são chamados “Rh-negativo”;
*Produção de anticorpos anti-Rh requer estímulo do próprio
antígeno Rh humano;
Genótipo Tipo
sanguíneo
Antígenos
(nos eritrócitos)
Anticorpos
(no plasma)
DD Rh+ Rh Nenhum
Dd Rh+ Rh Nenhum
dd Rh- nenhum Anti-Rh*
– Incompatibilidade materno-fetal: Homem Rh-positivo
casa-se com uma mulher Rh-negativo;
– Primeira criança incompatível: estímulo da produção de
anticorpos anti-Rh pela mãe durante o parto;
– Anticorpos persistem na corrente sanguínea da mãe;
– Em uma segunda gravidez incompatível: destruição das
hemácias do neonato;
– Eritroblastose fetal ou doença hemolítica do recém-
nascido (HDN);
– Feto torna-se anêmico e começa a liberar muitos
eritroblastos na corrente sanguínea;
– A anemia pode levar ao aborto ou natimorto;
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– Mesmo que sobreviva os anticorpos da mãe permanecem
na corrente sanguínea do neonato, continuando a
destruição das hemácias;
– Acúmulo de bilirrubina e aspecto ictérico logo após o
nascimento;
– Bilirrubina deposita-se no cérebro: dano cerebral e
morte;
– Transfusões de substituição;
– Para evitar: mãe deve receber injeções de globulina Rh
imune durante e após a gestação anticorpos anti-Rh
destroem os eritrócitos fetais antes que eles
estimulem a produção de anticorpos maternos anti-Rh;
– As injeções devem ser administradas a cada gestação;
Dominância incompleta
• O fenótipo de um heterozigoto é intermediário ao de
dois homozigotos;
• Exemplo: planta maravilha (Mirabilis jalapa)
Co-dominância
• É a expressão de ambos os alelos de um heterozigoto;
• Exemplo 1:
• Herança da cor da pelagem no gado da raça Shorthon
– Homozigotos R1R1 possuem pelagem vermelha,
homozigotos R2R2 branca e heterozigotos R1R2 ruão.
– O fenótipo com a cor ruão surge da mistura de pelos
vermelhos e brancos produzidos em um mesmo animal e
dispostos de forma alternada;
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• Exemplo 2:
– Grupos sanguíneos ABO humanos, nos quais há co-
dominância de alelos de antígeno;
– São determinados por três alelos de um gene (i, IA, IB);
Genótipo Tipo
sanguíneo
Antígenos
(nos eritrócitos)
Anticorpos
(no plasma)
IAIA, IA i A A Anti-B
IBIB, IB i B B Anti-A
IAIB AB AB nenhum
ii O nenhum Anti-A e Anti-B
• Exemplo 3:
– Grupos sanguíneos MN humanos, nos quais há co-
dominância de alelos de antígeno;
– São determinados por dois alelos de um gene (LM e LN);
– Proteínas presentes nas hemácias que não são levadas
em conta nas transfusões sanguíneas;
– Usa-se a letra L em homenagem a Landsteiner e Levine,
que descobriram esses dois antígenos em 1927;
Genótipo Antígenos
(no sangue)
Anticorpos
(no plasma)
LMLM M Anti-N
LNLN N Anti-M
LMLN MN nenhum
Alelos letais recessivos
• Algumas mutações que afetam os genes podem
produzir alelos que resultam em modificações
significativas em seu funcionamento;
• Quem herda tais alelos mutantes podem apresentar
uma ou mais vias metabólicas importantes não
completadas, resultando em sua morte;
• Tais variantes alélicas são chamadas de genes letais;
• Os genes letais podem ser dominantes ou recessivos;
• Um gene letal de efeito dominante jamais será
passado para a próxima geração, uma vez que quem o
herda morrerá antes ou logo após o nascimento;
• Assim, qualquer gene letal dominante deve surgir por
mutação em um dos gametas de um indivíduo normal e
desaparece da população logo em seguida;
• Por outro lado, os genes letais recessivos podem ficar
mascarados nos indivíduos heterozigotos, podendo
então ser passados para a próxima geração;
• Acontece que, um indivíduo normal portador de um
alelo letal recessivo, quando se acasalar com outro
indivíduo de mesmo genótipo irá produzir uma prole
com um padrão de segregação genotípica de 1:2:0, ao
invés de 1:2:1. E o padrão de segregação fenotípica
será alterado de 3:1 para 3:0;
• Exemplo: coloração de pelos em camundongos:
– Alelo K (dominante): pelos amarelos;
– Alelo k (recessivo): pelos aguti;
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• Neste exemplo, também pode-se observar que esse
gene apresenta dois efeitos distintos, um sobre a
coloração e outro sobre o desenvolvimento do
camundongo;
• Genes que controlam mais de uma características são
chamados de pleiotrópicos (do grego pleio = muito e
tropo = mudança).
• Pleiotropia se refere aos múltiplos efeitos que um
gene pode apresentar sobre o fenótipo de um
organismo. Assim, um gene pleiotrópico é aquele que
controla diferentes características fenotípicas e que
não estão necessariamente correlacionadas;
Polialelismo ou alelos múltiplos
• Quando há mais de que dois alelos para cada locus;
• Característica comum observada em populações
selvagens de animais e de plantas;
• Essa diversidade genética permitiu que, ao longo do
tempo, o homem conseguisse desenvolver as
diferentes raças, variedades, linhagens etc, utilizadas
na agropecuária;
• O fato desses organismos melhorados ainda possuírem
muitos alelos diferentes para uma série de
características possibilita que o melhoramento
genético continue sendo aplicado;
• Os vários alelos de um determinado gene podem exibir
diferentes formas de interação;
• Exemplo 1:
• Determinação da cor dos pelos em coelhos:
– Há quatro alelos possíveis que ocupam o mesmo locus e,
portanto, responsáveis pela determinação da cor da
pelagem.
– Fenótipos determinados pelos alelos:
• C ou c+: condiciona pelagem selvagem ou aguti (os pelos são
marrons na extremidade, amarelados na região
intermediária e cinzento na base);
• cch: condiciona pelagem chinchila (cinza claro);
• ch: condiciona pelagem himalaia (branco com extremidades
escuras);
• c: determina pelagem albina (totalmente branco);
– Como há apenas dois alelos, observa-se entre eles uma
relação de dominância, para determinar o fenótipo, que
ocorre na seguinte sequência:
• C > cch > ch > c
Fenótipo Genótipo
Aguti ou selvagem CC, Ccch, Cch, Cc
Chinchila cchcch, cchch, cchc
Himalaia chch, chc
Albino cc
• Exemplo 2:
• Grupos sanguíneos ABO humanos:
– Há três alelos possíveis que ocupam o mesmo locus e,
portanto, responsáveis pela determinação do grupo
sanguíneo;
– Relação de dominância, para determinar o fenótipo:
– IA = IB > i
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Interações gênicas interferentes Epistasia
• Ocorre quando um alelo mutante de um gene
mascara a expressão de um alelo mutante de outro
gene e expressa o seu próprio fenótipo;
• Exemplo 1: de epistasia recessiva é cor de pelagem
amarela de alguns cães da raça labrador:
– Dois alelos B e b, para pelagens preta e marrom,
respectivamente.
– Os dois alelos produzem melanina preta e marrom;
– O alelo e de outro gene é epistático em relação a esses
alelos, dando uma pelagem amarela;
– Portanto, os genótipos B_; ee e bb;ee produzem o
fenótipo amarelo, enquanto B_; E_ e bb;E_ são pretoe
marrom, respectivamente;
– Cães amarelos podem produzir pigmento marrom ou
preto, como pode ser visto no nariz e nos lábios;
– A ação do alelo e é evitar a deposição do pigmento nos
pelos;
• Exemplo 1: de epistasia recessiva é o falso O ou
Fenótipo de Bombay:
– O sistema H tem dois genes, H e h e um antígeno ou
substrato H, sobre o qual ocorre a ação das
glicosiltransferases para a formação dos antígenos A e
B, podendo ser expresso tanto no estado homozigoto
(HH) como no heterozigoto (Hh);
– O alelo h é considerado amorfo e nenhum produto
antigênico é associado a ele, enquanto o gene hh é
extremamente raro, e nessa situação nenhuma
substância H é produzida e os antígenos A e B não serão
formados;
– Dessa forma, mesmo apresentando genótipos diferentes,
serão diagnosticados como sendo do Grupo O;
• IAIA;H_ Grupo A
• IA i;H_ Grupo A
• IBIB;H_ Grupo B
• IB i;H_ Grupo B
• IAIB;H_ Grupo AB
• IAIA;hh Grupo O
• IA i;hh Grupo O
• IBIB;hh Grupo O
• IB i;hh Grupo O
• IAIB;hh Grupo O
Fenótipo de Bombay (ou Bombaim)
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Fenótipo de Bombay (ou Bombaim)
• Exemplo de epistasia dominante pode ser observada
em dedaleira (Digitalis purpurea):
– Dois genes interagem na via que determina a cor da
pétala;
– Os dois genes não estão ligados;
– Um gene afeta a intensidade do pigmento vermelho na
pétala;
– O alelo d resulta na cor vermelho-clara visto nas
populações naturais de dedaleira;
– O alelo D é mutante e produz a cor vermelho-escura;
– Outro gene determina em quais células o pigmento é
sintetizado;
– O alelo w permite a síntese do pigmento nas pétalas;
– O alelo mutante W confina a síntese do pigmento a
determinados pontos;
– Se autofecundarmos um diíbrido Dd;Ww, a proporção
de F2 será:
• 9 D_;W_ branca com pontos
• 3 dd;W_ branca com pontos
• 3 D_;ww vermelho-escura
• 1 D_;ww vermelho-clara
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Grupos sanguíneos
• Sistema Rh: dominância e recessividade;
• Sistema ABO: Polialelia, co-dominância e dominância;
• Sistema MN: co-dominância.
Penetrância
• É definida como a porcentagem de indivíduos com
determinado alelo que exibem o fenótipo associado a
esse alelo;
– Penetrância Completa: 100% dos indivíduos com o
genótipo expressam o fenótipo correspondente;
– Penetrância Incompleta: nem todos os indivíduos com o
genótipo expressam o fenótipo correspondente;
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• Motivos possíveis para um organismo, que apresenta
determinado genótipo, não expressar o fenótipo
correspondente:
– Influência do meio: o fenótipo de um indivíduo mutante
criado em um conjunto de circunstâncias pode
corresponder ao fenótipo de um indivíduo do tipo
selvagem criado em circunstâncias diferentes;
– Influência de outros genes interagentes: os
modificadores não-caracterizados, genes epistáticos ou
supressores no resto do genoma podem agir para evitar
a expressão do fenótipo típico;
– A sutileza do fenótipo mutante: efeitos sutis difíceis
de medir em situações de laboratório;
Expressividade
• Mede o grau no qual
determinado alelo é expresso a
nível fenotípico (mede a
intensidade do fenótipo);
• Exemplo: Dez graus de padrões
malhados em beagles. Cada um
desses cães tem o alelo SP, que
é responsável pelas manchas
nos cães. A diferença é causada
pelas variação em outros loci.
• O fenômeno de penetrância incompleta e
expressividade variável pode tornar qualquer tipo de
análise genética muito mais difícil, incluindo a análise
de heredogramas humanos e as previsões na consulta
genética;
• Muito embora a penetrância e a expressividade
possam ser quantificadas, elas representam situações
obscuras porque raramente é possível identificar os
fatores específicos causando variação sem uma
substâncial pesquisa extra;
A penetrância e a expressividade quantificam a
modificação da expressão gênica variando o ambiente
e o fundo genético; elas medem, respectivamente, a
percentagem de casos nos quais o gene é expresso e o
nível de expressão.
“A utopia está lá no horizonte. Me aproximo dois
passos, ela se afasta dois passos. Caminho dez passos
e o horizonte corre dez passos. Por mais que eu
caminhe, jamais alcançarei. Para que serve a utopia?
Serve para isso: para que eu não deixe de caminhar.”
Eduardo Galeano