Ligação, recombinação e mapeamento gênica em eucariotos

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Ligação, recombinação e 
mapeamento gênica em eucariotos
Capítulo 4 – Introdução à genética ( Griffiths)
Capítulo 7- Fundamentos de genética ( Snustad & Simmons)
Capítulo 7 Genética: um enfoque conceitual (Pierce)
• Relembrando as aulas anteriores...
• Histórico
• Ligação entre os genes
• Recombinação gênica
• Teste do qui-quadrado
• Mapas gênicos
Relembrando as aulas anteriores....
Histórico 
• 1865. Mendel. Segregação independente. 
• 1869. Johannes Friedrich Miescher. Identificação da nucleína (DNA)
• 1879. Walther Flemming. Cromossomos, mitose
• 1903. Walter Sutton/Theodori Boveri: teoria cromossômica da hereditariedade.
• 1920. Thomas Hunt Morgan. 
Descobrindo o DNA
• 1869- Isolou uma 
substância rica em 
fósforo, que 
chamou de 
“nucleína”, pois 
fora encontrado 
no núcleo de 
leucócitos. 
Johannes Friedrich Miescher
(1844-1895)
Identificação dos cromossomos
• Cromatina/ cromossomo
• Estudaram a divisão celular e a 
distribuição dos cromossomos no 
processo que chamou de mitose.
Walther Flemming
1843-1905
Heinrich Wilhelm Gottfried 
von Waldeyer-Hartz
1836-1921
Teoria cromossômica de Sutton-Boveri
• Os genes estão nos cromossomos!!!!
• Cromossomos são estruturas lineares 
onde os genes estão localizados em 
locus específicos
• Explica os conceitos por trás da herança 
Mendeliana
Walter Sutton
1877-1916
Theodori Boveri
1862-1915
Primeiras evidências de que alguns genes 
podem estar ligados
• Em 1905 William Bateson, Edith Rebecca Saunders, 
Reginald C. Punnet
• Estudaram flores purpuras e grãos de pólen longos x 
flores vermelhas e grãos de pólen redondos. 
ervilhas-de-cheiro
Alguns genes não segregam de forma independente
Todos do F1 tinham flores purpuras e grão de 
polen longo. Mas o F2 não tinha a proporção 
de 9:3:3:1. 
Razões do sucesso de Morgan
“A grandeza de Morgan e a explicação de seu sucesso surpreendente se encontram em parte no fato de que, desde 
o início, ele entendeu que deveria unir dois métodos importantes na pesquisa hereditária, o método estatístico-
genético adotado por Mendel, e o método microscópico, e que ele sempre buscou uma resposta para a pergunta: 
que processos microscópicos em células e cromossomos resultam nos fenômenos que aparecem nos cruzamentos? 
Outra causa para o sucesso de Morgan é, sem dúvida, se encontra na engenhosa escolha de objeto para suas 
experiências. Desde o início, Morgan escolheu a chamada mosca-da-banana, Drosophila melanogaster, que se 
mostrou superior a todos os outros objetos genéticos conhecidos até agora. Este animal pode ser facilmente 
mantido vivo em laboratórios, pode suportar as experiências que devem ser feitas. Ele se propaga durante todo o 
ano sem intervalos. Assim, uma nova geração pode ser obtida a cada décimo segundo dia ou pelo menos 30 
gerações por ano. A fêmea coloca cerca de 1.000 ovos, machos e fêmeas podem ser facilmente distinguidos uns dos 
outros, e o número de cromossomos neste animal é de apenas quatro. Esta escolha afortunada tornou possível a 
Morgan ultrapassar outros proeminentes cientistas genéticos, que haviam começado mais cedo, mas empregavam 
plantas ou animais menos adequados como objetos experimentais. 
Finalmente, poucos têm como Morgan tinha o poder de reunir em torno deles uma equipe de alunos e 
colaboradores muito proeminentes, que realizaram suas idéias com entusiasmo. Isso explica em grande parte o 
desenvolvimento extraordinariamente rápido de suas teorias. Seus alunos Sturtevant, Muller, Bridges e muitos 
outros estão ao seu lado com honra e têm uma parte substancial em seu sucesso. Com perfeita justiça, falamos 
sobre a escola de Morgan, e muitas vezes é difícil distinguir o que é o trabalho de Morgan e o que é de seus 
associados. Mas ninguém duvida que Morgan é um líder engenhoso.”
• Discurso de F. Henschen, em 1933 durante a entrega do premio Nobel à Morgan.
Para ler em casa
Ligação entre os genes
• Há mais genes que cromossomos, podemos assumir que alguns genes 
estão no mesmo cromossomo.
• Genes localizados no mesmo cromossomo estão “ligados”.
• Ligação (linkage): alguns genes estão unidos fisicamente no mesmo 
cromossomo e devem seguir unidos durante a meiose. 
Recombinação intracromossomal
• 1931: Harriet Creighton e Barbara McClintock. 
• Estudaram uma linhagem de milho com um 
cromossomo 9 anormal com uma região 
globular heterocromatica em uma extremidade 
e um pedaço de outro cromossomo na outra 
extremidade. 
• Puderam visualizar a troca de pedaços entre os 
dois pares homólogos distintos.
Crossing over
• Crossing over produz recombinação. Rompe a associação promovida 
pela ligação física no cromossomo. 
Crossing over com genes ligados
• Crossing over ocorre na prófase I da 
meiose. 
• Troca de material genético entre 
cromossomos homólogos
Quiasmas
• Nos locais de crossing-over é possível 
observar os “quiasmas”
• Quiasma vem do grego, significa “cruz”
Recombinação
• O arranjo dos alelos ligados em um cromossomo é critico para a 
determinação do resultado. 
• Recombinação é a separação de alelos em novas combinações. 
• Recombinação intracromossomal: entre genes no mesmo 
cromossomo. Produz menos de 50% de gametas recombinantes. 
Frequência de recombinação
• A frequência de recombinação observada de dois genes nunca é 
maior que 50%. 
Notação pra genes ligados
ou ou
A B
a b
A b
a B
Acoplamento/Cis Repulsão/trans
Configuração dos genes
Faz diferença se os genes estão em configuração cis 
ou trans?
• O arranjo dos alelos ligados em um cromossomo é critico para a 
determinação do resultado. 
• Exemplo: dois genes na mosca varejeira australiana, comparar:
Acoplamento/cis Repulsão/trans
• Cor do tórax: 
pp (purpura), 
p+_ (verde)
• Cor do pupário: 
bb (preto) 
b+_ (marrom)
p+ b+ p b p+ b p b+
p b p+ b+/p b p b/ p b p+ b/ p b p b+/ p b
Tórax Verde Púrpura Verde Púrpura
Pupário Marrom Preto Preto Marrom
Proporção 40% 40% 10% 10%
p+ b p b+ p+ b+ p b
p b p+ b/p b p b/ p b p+ b/ p b p b+/ p b
Tórax Verde Púrpura Verde Púrpura
Pupário Preto Marrom Marrom Preto
Proporção 40% 40% 10% 10%
Agora vamos comparar como seria a 
segregação independente com uma ligada
Segregação independente
Planta alta (M)
Folhas normais (D)
Planta anã (m)
Folhas manchadas (d)
Planta alta
Folhas normais
Planta anã
Folhas manchadas
Planta anã
Folhas normais
Planta alta
Folhas manchadas
MD md Md mD
md MmDd mmdd Mmdd mmDd
Altura Normal Anã Normal Anã
Folhas Normal Manchada Manchada Normal 
Ligação completa
Planta alta (M)
Folhas normais (D)
Planta anã (m)
Folhas manchadas (d)
Planta alta 
Folhas normais
Planta anã
Folhas manchadas
MD md
md MD/md md/md
altura Normal Anã
Folhas Normal Normal 
Ligação com crossing over
MD md Md mD
md MD/md md/md Md/md md/mD
Altura Normal Anã Normal Anã
Folhas Normal Manchada Manchada Normal 
Planta alta (M)
Folhas normais (D)
Planta anã (m)
Folhas manchadas (d)
Planta alta
Folhas normais
Planta anã
Folhas manchadas
Planta anã
Folhas normais
Planta alta
Folhas manchadas
Calculo da frequência de recombinação
• Frequência de recombinação = 
número de recombinantes na 
progênie x 100 % / número total da 
progênie
• 12% da progênie exibem novos tratos.
Planta alta
Folhas normais
Planta anã
Folhas manchadas
Planta anã
Folhas normais
Planta alta
Folhas manchadas
Exercício 1
Uma linhagem endogâmica de boca de leão de flores roxas e folhas foscas foi 
cruzada com outra linhagem endogâmica de flores brancas e folhas brilhantes. 
Em F1 todas tinhamflores roxas e folhas foscas e foram retrocruzadas com 
linhagem de flores brancas e folhas brilhantes. Em F2 foi obtido o seguinte 
resultado:
• (a) Quais das 4 classes da F2 são recombinantes?
• (B) Qual a frequência de recombinação entre os genes que determinam a cor 
das flores e a textura das folhas? O que evidencia a ligação entre os genes para 
cor das flores e textura das folhas?
• (c) Faça o diagrama dos cruzamentos desse experimento
Geração F2 Flores roxas/ 
folhas foscas
Flores brancas/ 
folhas brilhantes
Flores roxas/ 
folhas brilhantes
Flores brancas/ 
folhas foscas
Número de indivíduos 50 46 12 10
Resolução exercício 1
(A) Flores roxas/ folhas brilhantes e Flores brancas/folhas foscas
(B) Recombinantes: (12+10)/118 x 100% = 18,6 %. Que é menor do que os 50% que 
seriam obtidos se fosse segregação independente.
(C) P WS/ WS x ws/ ws
F1 x ws WS/ws x ws/ ws
F2 WS/ws ws/ ws Ws/ws wS/ws
Geração F2 Flores roxas/ 
folhas foscas
Flores roxas/ 
folhas brilhantes
Flores roxas/ 
folhas brilhantes
Flores brancas/ 
folhas foscas
Número de indivíduos 50 46 12 10
Como podemos testar para saber se é 
uma ligação real?
• Precisamos avaliar se estamos obtendo realmente uma recombinação 
intracromossomal ou ao acaso. 
• Teste do qui-quadrado. Para avaliar a possibilidade de que os desvios 
observados não ocorrem pelo acaso. 
Teste do qui-quadrado
• O teste do qui-quadrado (X2) possibilita comparar os dados obtidos 
com os resultados previstos.
• O valor calculado deve ser comparado em uma tabela que 
correlaciona o valor de X2 com o grau de liberdade (n-1, em que n= o 
numero de classes fenotípicas esperadas)
Exemplo de teste do qui-quadrado
• Vejamos o seguinte experimento:
Y+Y CV+CV x Y Y CV CV
(corpo marrom e asas retas) (corpo amarelo e asas curvas)
Foram gerados os seguintes descendentes:
CORPO (Y) ASAS (CV) NÚMERO
Y+Y CV+CV MARROM RETAS 63
Y Y CV CV AMARELO CURVAS 77
Y+Y CV CV MARROM CURVAS 28
YY CV+CV AMARELO RETAS 32
Exemplo de teste do qui-quadrado
Y+Y CV+CV x YYCVCV
(corpo marrom e asas retas) (corpo amarelo e asas curvas)
Se fosse segregação independente teríamos uma progênie na 
proporção 1:1:1:1
Y CV CORPO ASAS
Y+ CV+ Y+Y CV+CV MARROM RETAS
Y CV Y Y CV CV AMARELO CURVAS
Y+ CV Y+ Y CV CV MARROM CURVAS
Y CV+ Y Y CV+ CV AMARELO RETAS
Exemplo de teste do qui-quadrado
• Comparamos o resultado esperado com o obtido no experimento
• X
• Nossa hipótese é de que os genes estejam ligados
• Vamos testar se é uma segregação independente (hipótese nula).
• Temos que fazer um teste qui-quadrado em 3 etapas
CORPO (Y) ASAS (CV) NÚMERO
Y+Y CV+CV MARROM RETAS 63
Y Y CV CV AMARELO CURVAS 77
Y+Y CV CV MARROM CURVAS 28
YY CV+CV AMARELO RETAS 32
Y CV CORPO ASAS Proporção 
Y+ CV+ Y+Y CV+CV MARROM RETAS 1
Y CV Y Y CV CV AMARELO CURVAS 1
Y+ CV Y+ Y CV CV MARROM CURVAS 1
Y CV+ Y Y CV+ CV AMARELO RETAS 1
Exemplo de teste do qui-quadrado
• Vamos olhar cada característica individualmente e em seguida vamos fazer 
uma comparação com as duas características ao mesmo tempo
• No primeiro teste, analisar individualmente cada característica e ver se 
segue o esperado.
• 1- vamos examinar primeiro só a cor do corpo
• Cor do corpo: 63+28=91 marrons; 77+32=109 amarelos; sendo que o 
esperado seria obter 100 de cada
CORPO (Y) NÚMERO
Y+Y CV+CV MARROM 63
Y Y CV CV AMARELO 77
Y+Y CV CV MARROM 28
YY CV+CV AMARELO 32
Exemplo de teste do qui-quadrado
• Grau de liberdade = 2 (numero de fenótipos)- 1 = 1
• X2 = 1,62
P-valor está acima de 0,05. Portanto não há diferença significativa entre 
o valor esperado e o do experimento. Aceitamos a hipótese de que os 
alelos são independentes.
Exemplo de teste do qui-quadrado
• 2- Vamos testar a cor das asas
• Também não há diferença significativa entre o valor esperado e o do 
experimento. Aceitamos a hipótese de que os alelos são independentes.
ASAS (CV) NÚMERO
Y+Y CV+CV RETAS 63
Y Y CV CV CURVAS 77
Y+Y CV CV CURVAS 28
YY CV+CV RETAS 32
Exemplo de teste do qui-quadrado
• Terceira etapa: testar se eles segregam independentemente.
• Grau de liberdade = 4 (fenótipos) -1 = 3 →34.12→p-valor < 0.005.
CORPO (Y) ASAS (CV) NÚMERO Esperado 
Y+Y CV+CV MARROM RETAS 63 50
Y Y CV CV AMARELO CURVAS 77 50
Y+Y CV CV MARROM CURVAS 28 50
YY CV+CV AMARELO RETAS 32 50
Exemplo de teste do qui-quadrado
Quando temos um p-valor menor do que 0,05 isso significa que há diferença 
significativa entre o valor esperado e o obtido, ou seja o valor esperado para 
segregação independente não é compatível com o resultado obtido no 
experimento, portanto não há segregação independente e sim ligação genica. 
X2=34,12
• Fizemos primeiro o teste de qui-quadrado para a segregação de cada 
alelo individualmente, para determinar a ausência de interferência 
genica. 
• Se o resultado desse primeiro teste tivesse sido significativamente 
diferente não precisaríamos fazer o teste de segregação 
independente. 
Exercício 2
• Em Drosophila o alelo dp+ determina asas longas e 
dp determina asas curtas. Em um locus separado, 
e+ determina corpo cinza e e determina corpo 
ébano. Ambos os loci são autossômicos. Foram 
feitos os seguintes cruzamentos, começando com 
genitores puros ao lado.
• Use o X2 para determinar se estes loci estão 
ligados. Calcule o X2 e o p-valor.
Exercício 2 resolvido
• X2=
(54-50)2/50 + (47-50)2/50 + (52-50)2/50 + 
(47-50)2/50= (16+9+4+9)/50 = 0,76
• Grau de liberdade= 4-1=3
• P-valor entre: 0,5-0,9
• Genes não são ligados
dp+ e / dp+ e x dp e+/dp e+
dp+ e / dp e+ dp e /dp e
rodrigo
Sticky Note
Aqui resolvi somente o teste do qui-quadrado para segregação independente, mas tentem resolver também cada fenotipo individualmente.
Mapas gênicos
• Desenhou o primeiro mapa gênico
1891-1970
Mapas gênicos
• São obtidos através dos cálculos de frequência de recombinação. 
• Mapas físicos são obtidos pelas distancias físicas reais.
• Unidades de mapa (centimorgan- cM), 1%= 1 cM
• Calculo da distância: (número de crossings) x (Frequência de recombinação).
Cuidado!
• Testes de recombinação podem subestimar a realidade, pois podem 
ocorrer duplas recombinações que podem não ser observadas. 
Um único crossover 
troca os alelos de 
cromossomos 
homólogos
Porém, um segundo 
crossover reverte o efeito do 
primeiro, restaurando a 
combinação parental inicial
Produzindo somente genótipos 
não-recombinantes, apesar de 
partes do cromossomos terem 
recombinado
Mapas com cruzamento teste de dois pontos 
de crossing
Exemplo de 2 pontos
• Fêmea selvagem x macho homozigoto recessivo 
Asas longas (vg+) asas vestigiais (vg) 
Corpo cinza (b+) corpo preto (b)
• Fêmeas heterozigotas x macho homozigoto recessivo
Exemplo de 2 pontos
• F2→ duas proles abundantes e duas mais raras
• Genes vestigial e black estão ligados porque os 
recombinantes são muito menos que 50% da prole total. 
• Frequência de recombinação 180/1000 x 100%= 0,18=18%
• Distância: (0) x (415+405)/1000 + (1) x (180/1000)x 100%= 
18cM
Ligação e recombinação entre 3 pontos
• A ordem da progênie pode ser 
estabelecida em um único 
conjunto da progênie e 
geralmente o duplo-crossover 
pode ser detectado. Gerando 
um mapa mais preciso. 
Exemplo de 3 pontos
• Em Drosophilas. 3 genesligados ao X
• Cerdas em escudo (sc)
• Olhos equinos (ec)
• Asa sem nervuras 
transversais (cv)
• Qual a ordem dos genes?
• sc-ec-cv
• ec-sc-cv
• ec-cv-sc
• Crossing duplo altera somente o gene do meio e é menos frequente que o 
crossing simples. 
• A ordem correta é sc-ec-cv
parental
Calculo das distancias
• Sc-ec→ (0) x (1158+1455+192+148)/3248 + (1) x (163+130+1+1)/3248= 0,091
= 9,1cM
Calculo das distancias
• Ec-cv→ (0) x (1158+1455+163+130)/3248 + (1) x (192+148+ 1+1)/3248= 0,105 
=10,5cM
Calculo das distancias
• Sc-cv→ (0) x (1158+1455)/3248 + (1) x (192+148+163+130)/3248 + (2)x 
(1+1)/3248 = 0,196= 19,6cM
SC
EC CV
9,1cM 10,5cM
19,6cM
Interferência e coeficiente de coincidência
• Crossover não ocorre independentemente, a ocorrência de um em 
geral tende a inibir a ocorrência de outro. Assim crossover duplos são 
menos frequentes do que o esperado. 
• Coeficiente de coincidência= numero de crossover duplo observado
numero de crossover esperado. 
• O número de crossover duplo esperado = Frequência de 
recombinação no sitio 1 x frequência de recombinação no sitio 2 x 
número de indivíduos.
• Interferência: grau em que um crossover interfere com outro.
• Interferência= 1- coeficiente de coincidência
Exemplo de interferência 
• Crossover duplo esperado: 
0,091 x 0,105= 0,009555
• Assim em 3248 indivíduos, seriam 
esperados: 3248 x 0,009555= 31 
indivíduos
• Foram observados 2 indivíduos.
• Interferência = 1 – 2/31 =0,936
• Ou seja alto grau de interferência
SC EC CV
9,1cM 10,5cM
Exercício 3
Fêmeas de Drosophila heterozigotas (y+ ct+ 
m+/ y ct m) para 3 marcadores recessivos 
ligados ao X, y (corpo amarelo, representado 
como coloração branca na figura), ct (asas 
cortadas) e m (asas em miniatura) e seus 
alelos selvagens foram cruzadas com machos 
y ct m. Obteve-se a seguinte prole.
a) Que classes são tipo parentais?
b) Que classes representam crossing-overs
duplos? 
c) Desenhe o mapa gênico com as distâncias
d) Calcule a interferência.
Resolução do exercício 3
Classe fenotípica Classe genotípica
Número de 
Drosophilas
observadas
Corpo amarelo, asas 
cortadas e em 
miniatura 
Y CT M 30
Tipo selvagem Y+CT+M+ 33
Corpo amarelo Y CT+M+ 10
Asas cortadas e em 
miniatura 
Y+ CT M 12
Asas em miniatura Y+ CT+ M+ 8
Corpo amarelo, asas 
cortadas 
Y CT M+ 5
Corpo amarelo, asas 
em miniatura 
Y CT+M 1
Asas cortadas Y+ CT M+ 1
Total 100
A)A primeira e a segunda classes
B) As duas últimas
C) CT está no meio. 
Y– CT: FR= 10+12+1+1/100x100%=24%
CT-M: FR= 8+5+1+1/100x100%=15%
Y-M:FR= 10+12/100+8+5/100+(1+1)x2/ 
100 x 100%= 39
D) I= 1- 2/(0,24x0,15x100)= 1-0,55=0,45
Y CT M
24cM 15cM
rodrigo
Sticky Note
As contas foram simplificadas aqui para caberem no espaço.
Mapas gênicos em humanos
• Problemas: dificuldade em realizar cruzamentos específicos e 
pequeno numero de progênie.
• Deve-se juntar dados de diversas famílias
Síndrome unha-patela
• 1955 H. Renwick e S.D. Lawler. 
Mapas com marcadores moleculares
• Algumas regiões são mais propensas a crossing do que outras. Assim 
algumas distancias no mapa genético não refletem as distancias do mapa 
citológico
• Atualmente podemos realizar mapas físicos dos cromossomos através de: 
• Sequenciamento de DNA
• RFLP (restriction fragmente lenght polymorphism)
• VNTR (variable number of tandem repeats)
• SNPs (single nucleotide polymorphism)
• Hibridização in situ
Hibridização in situ
Importância da recombinação
• É uma maneira de embaralhar a variação genética para potencializar 
as mudanças evolutivas.
• Em termos evolutivos a recombinação pode permitir a reunião de 
alelos favoráveis de diferentes genes no mesmo organismo. 
• Obrigado 
• Rodrigo.Tamura@gmail.com