Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 Carla G. Avila Moreira carlafarma@gmail.com Disc. Genética Animal Ligação e Recombinação Ligação e recombinação Todos os organismos vivos possuem seqüências polinucleotídicas que permitem a sua sobrevivência, capacidade de regeneração, duplicação e reprodução. O desenvolvimento destes mecanismos tem sua base nestas seqüências, as quais chama-se de genes. Ligação e recombinação Nos organismos cujo cromossomo é único, como no caso das bactérias e alguns vírus, todos os genes estão ligados. Enquanto que nos indivíduos que possuem mais de um cromossomo, os genes poderão estar ligados ou não. Ligação Gênica A ligação gênica foi descoberta por volta de 1903 por Sutton. Mais tarde por Bateson e Punnet (1905). Mas somente em 1910 que T. H. Morgan foi capaz de evidenciar a ligação em cromossomos de Drosophila (Burns, 1984). Ligação Gênica Todas as espécies eucarióticas possuem mais genes do que cromossomos. Portanto há muitos genes que estão dispostos no mesmo cromossomo. Se chama de ligação genética. Entretanto, esses genes nem sempre são herdados separadamente. Ligação Gênica Se juntos a ligação é dita completa, o que é uma exceção; Na maioria dos casos os genes recombinam-se provocando naturalmente uma variabilidade nas espécies. 2 Ligação Gênica Genes estão ligados se estiverem localizados no mesmo cromossomo Assumimos que cromossomos separados segregam independentemente na meiose Locus A Locus B Ligação Gênica • A ligação descreve o fenômeno da não segregação independente entre os alelos de loci vizinhos que estão próximos um do outro no mesmo cromossomo. • Esta segregação não independente faz com os alelos sejam transmitidos juntos mais frequentemente que pelo acaso. Genótipos e Haplótipos A B C D a b c d Um par de cromossomo •4 genes (loci) localizados no mesmo par de cromossomo de um organismo diplóide. •Os alelos no primeiro locus são A e a •Os haplótipos para este indivíduo são ABCD e abcd •Herdados do pai e da mãe, respectivamente •O genótipo é ABCD/abcd ou •(A/a, B/b, C/c e D/d) Segregação aleatória /independente Figura - Segregação de 3 pares de cromossomos, cada par representado por um formato e cada cromossomo homólogo representado por uma cor. Se a segregação for aleatória, qualquer um dos 8 tipos de gametas formados terá a mesma probabilidade de ocorrência. Recombinação onde ocorre Profase I da meiose I Recombinação onde ocorre 3 Bases da Ligação e Racombinação Assumimos que cromossomos separados segregam independentemente na meiose Genes localizados em cromossomos diferentes também segregam independentemente A chance que um alelo em um loco seja herdado junto com um alelo em outro loco de mesma origem parental é de 0,5 quando estão em cromossomos diferentes Genes estão ligados se estiverem localizados no mesmo cromossomo Segregação independente de dois genes. Cruzamento Pai 1 AABB x aabb Pai 2 F1 AaBb (100%) F1-gametas AB Ab aB ab A e B não ligados: freq. (%) 25 25 25 25 Segregação não independente de dois genes ( Ligados). Pai 1 AABB x aabb Pai 2 F1 AaBb (100%) F1-gametas AB Ab aB ab A e B não ligados: freq. (%) 25 25 25 25 A e B ligados: exemplo freq (%) 35 15 15 35 A e B fortemente ligados: (%) 48 2 2 48 Cruzamento Exemplo esquemático de uma recombinação 4 Recombinação cont. Recombinantes Recombinação cont. A chance que A /B ou a/b sejam co-herdados pela progênie é de 50% ◦ neste caso os genes não estão ligados Esta chance aumenta se os genes es tiverem ligados Novas combinações c romossomais aparecem (indicado como c rossover). • No exemplo anterior, a combinação acf e bde não aparecem nas células parentais • A s novas combinações são o resultado da recombinação, portanto indicado como recombinantes Como se reconhesse se houve recombinação? Na realidade nós não podemos observar os gametas (não os haplótipos). Como podemos identificar os recombinantes? Utilizando o “testcross” ou retrocruzamento (teste de ligação clássico) nós podemos avaliar o resultado da meiose na F1. “Testcross” (F1 é cruzado com o homozigoto parental recessivo) Como se reconhesse se houve recombinação? Se os alelos A e B são dominantes, a composição dos gametas produzidos pelo pai F1 pode ser determinado a partir do fenótipo da progênie F1 AaBb x aabb parental Progênie AaBb Aabb aaBb aabb Distancia entre genes Quanto maior for a distância entre dois genes, mais freqüentemente ocorrerá crossing-over e maior o número de recombinações Portanto, a fração de recombinação é calculada a partir da proporção de recombinantes nos gametas produzidos Fração de recombinação (θ) = número de recombinantes/total • Note que as combinações aB e Ab nem sempre são os recombinantes. • Se a F1 foi produzida pelo cruzamento AAbb x aaBB, – os gametas recombinantes seriam AB e ab. • Portanto, para cada retrocruzamento, nós devemos determinar quais os alelos estavam unidos na geração parental • Isto é conhecido como fase de ligação Distancia entre genes 5 Fase de Ligação Se AB e ab estavam unidos nos gametas parentais, o par de genes é dito estar em fase de acoplamento (coupling phase) Se aB e Ab estavam unidos nos gametas parentais, o par de genes esta em fase de repulsão (repulsing phase) Estes termos algumas vezes são arbitrários se não existe alelos dominantes ou mutantes • Se dois genes estão em cromossomos diferentes a análise será: • AaBb x aabb – aabb produzirá somente um tipo de gameta: a b – AaBb produzirá freqüências iguais dos 4 tipos de gametas, os quais conduzirão a 4 tipos de progênies: Resultado para genes em cromossomos diferentes Freqüência Gameta do pai AaBb Gameta do pai aabb Genótipo da progênie Fenótipo da progênie 25% A B a b AaBb A B 25% A b a b Aabb A b 25% a B a b aaBb a B 25% a b a b aabb a b Caso 1 Caso 2 A B a b A b a B Par de cromossomos homológos Par de cromossomos homológos AaBb AaBb Genótipos A B a b A b a B Constituição cromossomal Acoplamento Repulsão No tipo de notação AaBb não podemos distinguir entre os dois tipos de possibilidades em cada cromossomo No caso 1 temos a fase de acoplamento e no caso 2 a fase de repulsão Se A e B estão próximos no mesmo cromossomo e ocorre recombinação durante a meiose, quais serão os gametas produzidos em cada caso? Constituição cromossomal Caso 2: Gameta tipo freqüência Caso 1: Gameta tipo freqüência A B Tipo recombinante r/2 a b Tipo recombinante r/2 A b Tipo parental p/2 a B Tipo parental p/2 A B Tipo parental p/2 a b Tipo parental p/2 A b Tipo recombinante r/2 a B Tipo recombinante r/2 Tipos parentais/recombinantes Usualmente o mapeamento envolve a c ruza de um heterozigoto (onde a recombinação ocorre) com um homozigoto recessivo Is to resulta em progênies com genótipos que podem ser diretamente inferidos de seus fenótipos Se A B / a b é c ruzado com a b / a b as progênies serão: Genótipo FenótipoTipo Freqüência a b / a b a b parental p/2 A B/ a b A B parental p/2 a B / a b a B recombinante r/2 A b / a b A b recombinante r/2 Retrocruzamento 6 O que aconteceria se o pai utilizado no retrocruzamento fosse homozigoto dominante? A B / A B Não seria possível distinguir pelo fenótipo Isto é: ◦ tipos parentais = A B / A B e A B / a b ◦ tipos recombinantes = A B / A b e A B / a B Genótipo Fenótipo Tipo Freqüência A B / A b A B recombinante r/2 A B/ a B A B recombinante r/2 A B / a b A B parental p/2 A B / A B A B parental p/2 Retrocruzamento cont. Exemplo 1 Qual é a fase de ligação? Qual é a distância entre os locos? A tabela abaixo mostra o retrocruzamento AaBb x aabb Gametas na F1 Resultado no retrocruzamento Tipo de gameta ---------------------------------------------------------------------------------------- A B 1267 A b 151 a B 154 a b 1267 ---------------------------------------------------------------------------------------- Total 2839 Recombinante Parental Recombinante Parental Exemplo 1 A tabela abaixo mostra o retrocruzamento AaBb x aabb Qual é a fase de ligação? A fase de ligação é AB//AB e ab//ab (acoplamento) Gametas na F1 Resultado no retrocruzamento Tipo de gameta ---------------------------------------------------------------------------------------- A B 1267 A b 151 a B 154 a b 1267 ---------------------------------------------------------------------------------------- Total 2839 Parental Parental Recombinante Recombinante Parentais X F1 a b a b a b a b a b a b a b A B A B A B A B a b a B A b Parental Parental Recomb. Recomb. Progênie resultante do retrocruzamento Cruzamento teste Exemplo 2 A tabela abaixo mostra o retrocruzamento AaBb x aabb Qual é a fase de ligação? A fase de ligação é Ab//aB e Ab//ab (Repulsão) Gametas na F1 Resultado no retrocruzamento Tipo de gameta ---------------------------------------------------------------------------------------- A B 153 A b 1016 a B 1016 a b 152 ---------------------------------------------------------------------------------------- Total 2335 Qual é a distância entre os locos? Recombinante Recombinante Parental Parental Parentais X F1 a b a b a b a b a B a B a B A b A b A b A b a B A B a b Parental Parental Recomb. Recomb. Progênie resultante do retrocruzamento Cruzamento teste a b a b 7 A distância entre 2 genes é determinada por sua fração de recombinação A unidade de mapa é Morgan. Um Morgan é a distância sobre a qual, na média, ocorre um crossover por meiose. As distâncias considerando mais de 2 pontos (locos) podem ser combinadas aditivamente? Não. Porque as frações de recombinação não são aditiva. Considerando 3 loci A, B e C: A B C r1 r2 r12 A distância r12 depende da existência de interferência Funções do mapeamento Se a recombinação entre A e B é independente da recombinação entre B e C , dizemos que não há interferência Neste caso, a recombinação entre A e C é igual a: r12 = r1 + r2 - 2*r1*r2 • Interferência - a ocorrência de um crossover em uma região reduz a probabilidade de um crossover na região adjacente A B C a b c Funções do mapeamento Qual o problema das distâncias não se combinarem aditivamente? Teríamos que refazer o mapa toda vez que novos locos forem descobertos. Solução: ◦ as distâncias são mapeadas usando funções de mapeamento Uma função de mapeamento traduz a frequência de recombinação entre 2 locos em uma distância de mapa em cM Propriedades de uma boa função de mapeamento: ◦ Que as distâncias sejam aditivas, AC = AB + BC ◦ Distâncias > 50 cM deveriam ser traduzidas em fração de recombinação de 50% Em geral, uma função de mapeamento depende da interferência assumida Funções de Mapeamentos Funções de mapeamento Interferência completa ◦ distância (d) = fração de recombinação (r) Função de Kosambi ◦ permite alguma interferência ◦ d = 1/4 ln[(1 + 2r)/(1-2r)] Função Haldane ◦ sem interferência é adequada ◦ d = - 1/2 ln (1 - 2r) Distância de mapa (m) em função da freqüência de recombinação (r), com interferência completa (m = r), Kosambi e Haldane r m=r Voltando aos exemplos: • As distâncias entre os locos A e B nas diferentes fases são: – Fase acoplamento r = [(151 + 154)/(2839)]* 100 = 10,74% • d = r = 10,74 cM – Fase de repulsão r = [(153 + 152)/ (2335)] * 100 = 13,06% • d = r = 13,06 cM Gametas na F1 Fase acoplamento Fase de repulsão ------------------------------------------------------------------------------- A B 1267 153 A b 151 1016 a B 154 1014 a b 1267 152 ------------------------------------------------------------------------------- Total 2839 2335 • Qual a distância correta? Distancia entre os genes 8 As duas porque cada meiose terá um numero de recombinação diferente Distancia entre os genes cont. Distância entre os genes Com interferência completa ◦ acoplamento d= r = 10,74 cM ◦ repulsão d=r= 13,06 cM Usando a função de Kosambi ◦ acoplamento d = 10,90 cM ◦ repulsão d = 13,37 cM Usando função de Haldane ◦ acoplamento d = 12,09 cM ◦ repulsão d = 15,13 cM Distância entre 2 genes Crossover duplo não são reconhecidos. Qual a solução? Adicionar um terceiro loco (cruza de 3 fatores) Nem todos os crossover duplos são identificados Uma cruza tri-híbrida produz 23 tipos de gametas Se a segregação for independente, qual será a proporção esperada destes gametas? 1:1:1:1:1:1:1:1 A cruza de 3 locos permite ordenar os locos (marcadores) Como mapear 3 locos? Do retrocruzamento da F1 AaBbCc resultaram: Genótipo Número de progênie Tipo ------------------------------- ------ ----- ------ ------ ----- -- ABC/ 390 abc/ 374 AbC/ 27 aBc/ 30 ABc/ 5 abC/ 8 Abc/ 81 aBC/ 85 ------------------------------- ------ ----- ------ ------ ----- -- Total 1000 • Qual é a fase e a ordem dos locos? • Quais são as distâncias entre os locos? Parental Crossover simples no intervalo I Duplo crossover Crossover simples no intervalo II B A C Como mapear 3 locos? Os parentais sempre serão as classes de maior frequência Os duplo crossover estará nas classes de menor freqüência No exemplo --> a fase é de acoplamento • Qual a ordem dos genes (ABC, ACB ou CAB)? • O duplo crossover sempre terá o marcador central ladeado pelos marcadores do outro cromossomal parental – A ordem é então : ACB A B C A C B a b c a c b b a c Distância considerando 3 locos A distância A-C será: ◦ d = [(81 + 85 + 5 + 8)/(1000)]*100 = 17,9 cM A distância C-B será: ◦ d = [(27 + 30 + 5 + 8)/(1000)]*100 = 7 ,0 cM Portanto o mapa será: A C B rAC = 17,9 cM rCB = 7,0 cM rAB = 24,9 cM A distância AB estácorreta? 9 Distância considerando 3 locos Calculo da distância A-B ◦ d = [(81 + 85 + 27 + 30)/(1000)]*100 = 22,30 cM Somando dAC + dCB = 24,9 22,30 Porque a diferença? ◦ Devido ao duplo crossover no intervalo A-B não ser detectado. Tipos de mapas Tipos de mapas (mapas de ligação) a a Tipos de mapas (mapas de ligação)
Compartilhar