Interação Gênica

Prévia do material em texto

Interação Gênica
• As interações gênicas podem 
ser classificadas em duas 
categorias: 
1 - Interações dos alelos de um 
locus, falando amplamente, 
variações de dominância. 
- Nos cruzamentos de 
Mendel, lidamos com a 
dominância total e a 
recessividade total, mas 
existem outros tipos de 
dominância. 
2 – Interações de dois ou 
mais loci 
Revisão: Mendel 
• Dominância total ou completa: 
 
- O cruzamento é com foco 
na característica cor da pétala 
- Os genitores eram de cor 
de pétala purpura e genitores 
puros de pétala branca, sendo 
o primeiro com dois alelos 
roxos, e o segundo com dois 
alelos brancos. 
- A fecundação da geração 
parental é um gameta roxo e 
um gameta branco, resultando 
em um hibrido da geração F1 
que contém dois alelos 
diferentes, mas possui o 
fenótipo igual ao genitor 
paterno, que demonstra que 
essa é uma característica 
dominante, ou seja, 
dominância completa. 
- A autopolinização do 
individuo F1, com gametas 
femininos um roxo e um 
branco, e com gametas 
masculinos um roxo e um 
branco 
- A combinação desses 
gametas gera um indivíduo 
purpura e homozigoto; dois 
indivíduos purpura e 
heterozigotos; e um indivíduo 
branco e homozigoto 
- Proporção final de 3 roxos: 1 
branca 
- Alelo totalmente dominante 
expresso no fenótipo quando 
apenas uma cópia estiver 
presente, como nas 
heterozigota. 
- Na dominância completa, o 
homozigoto dominante não 
pode ser distinguido do 
heterozigoto. 
→ Ou seja, no nível 
fenotípico, A/A = A/a 
- As relações de dominância 
são interpretadas a nível 
celular da seguinte forma: 
 
- No heterozigoto, a cópia do 
tipo selvagem gera proteína 
funcional suficiente para 
produzir o fenótipo do tipo 
selvagem 
- Mendel fez 7 tipos e 
cruzamento e os resultados 
foram os mesmos para a 
cada característica: 
→ Não ocorre mistura em F1 
→ F1 tem o fenótipo de um 
dos genitores 
→ Ambas características 
ocorrem em F2 na 
proporção aproximada de 3:1 
Dominância Incompleta 
• Ocorrência de fenótipo 
intermediário: 
- Cruzamento entre linhagens 
puras do tipo selvagem 
(pétalas vermelhas) x pétalas 
brancas: 
→ F1: pétalas cor-de-rosa 
- Auto fecundação da F1, na 
F2 as plantas serão: 
→ ¼ pétalas vermelhas 
→ ½ pétalas cor-de-rosa 
→ ¼ pétalas brancas 
- Pela proporção de 1:2:1 na 
F2, podemos deduzi que o 
padrão de herança é baseado 
em dois alelos de um único 
gene 
- Entretanto, os heterozigotos 
(da F1 e da metade da F2) 
apresentam um fenótipo 
intermediário. 
- A ocorrência do fenótipo 
intermediário sugere uma 
dominância incompleta. 
- O fenótipo de um 
heterozigoto é intermediário 
ao de dois homozigotos, em 
alguma escala quantitativa de 
medida. 
• A dominância incompleta a 
nível celular pode ser 
explicada: 
- Cada alelo selvagem produz 
uma dose estabelecida de seu 
produto proteico. 
- O numero de doses de um 
alelo tipo selvagem determina 
a concentração da proteína, 
tal como um pigmento. 
 
Codominância 
• Expressão de ambos alelos de 
um heterozigoto 
• Exemplo: grupos sanguíneos 
ABO em humanos 
- Determinados por três alelos 
de um locus (i, iA e IB), que 
interagem para produzir os 
quatro tipos de sistema 
sanguíneo ABO 
- Codominância entre os alelos 
iA e iB 
 
• Exemplo: Doença autossômica 
recessiva: anemia falciforme 
- Gene HBB: defeito na 
hemoglobina que afeta a 
função das hemácias 
 
- Os alelos HbA e HbS e três 
genótipos têm fenótipos 
diferentes 
- Com relação à presença ou 
ausência da anemia, o alelo 
HbA é dominante 
→ Heterozigoto: um único 
alelo HbA produz hemoglobina 
funcional suficiente para 
impedir a anemia. 
- Com relação à forma da 
hemácia, entretanto, há 
dominância incompleta: 
→ Heterozigoto, algumas 
células são levemente 
falciformes. 
- Com relação à hemoglobina 
em si, há codominância: 
→ Os alelos HbA e HbS 
codificam formas diferentes de 
hemoglobina e ambas são 
produzidas pelo heterozigoto 
- Codominância dos HbA e HbS 
a nível molecular: 
 
- A anemia falciforme ilustra a 
arbitrariedade na classificação 
da dominância: 
→ Nível sistêmico (doença), o 
alelo HbA é dominante 
→ Nível celular, entretanto, há 
dominância incompleta. 
→ Nível molecular, ocorre a 
codominância. 
Alelos Letais 
• Capaz de causar a morte de 
um organismo 
• Cruzamento: 
- Camundongo yellow X 
homozigoto do tipo selvagem: 
→ Proporção de 1:1 
- Cruzamento entre dois 
camundongos yellow: 
- 2/3 yellow, 1/3 selvagem 
- Cruzamento entre dois 
camundongos heterozigotos 
para o alelo dominante de cor 
de pelagem yellow (bege) 
- O alelo letal é em dose dupla 
• Explicação da proporção 2:1 
 
Revisão: Mendel 
• Quando duas características 
são analisadas ao mesmo 
tempo, em um mesmo 
indivíduo (cruzamento 
diíbrido), o padrão é: 
 
- Parentais puras: sementes 
verdes e lisas X sementes 
amarelas e rugosas 
- Relações de dominância 
na F1: 
→ Alelo Y (amarelo) em 
relação ao alelo y (verde) 
→ Alelo R (lisa) em relação 
ao alelo r (rugosa) 
→ Não eram afetadas pela 
condição do outro par de 
genes no diíbrido 
→ Autocruzamento da F1 
dihíbrida produziu uma F2 
na proporção de 9:3:3:1 
- Na F2, Mendel observou 
que as ervilhas podiam ser 
agrupadas em quatro 
classes (características 
descontínuas); 
- A proporção 9:3:3:1 não 
se assemelha à proporção 
3:1 (?) 
- Mendel avaliou os dados: 
 
- Se Mendel havia proposto 
que as partículas 
hereditárias existiam, elas 
não podiam ter 
desaparecido ou se 
misturado. 
- As proporções estão 
“embutidas” nas novas 
proporções observadas: 
 
- As hipóteses de Mendel 
são observadas: 
→ A existência de 
partículas hereditárias 
(genes) 
→ Os genes estão aos 
pares nas células: 
∙ Cada membro do par é 
representado por um 
“alelo” – forma alternativa 
∙ Os alelos mantem uma 
relação de dominância e 
recessividade 
→ Cada gameta carrega 
consigo metade do par do 
gene (Meiose) 
→ Cada gameta tem a 
chance de receber um ou 
outro membro do par 
∙ Segregação igual 
→ Cada gameta, com seu 
membro do par, tem 
chance igual de se fundir 
com um gameta que 
carrega consigo o mesmo 
membro do par ou o outro. 
∙ Fertilização aleatória 
Interação de genes em vias 
bioquímicas 
• Exemplo: via metabólica da 
fenilalanina em humanos, 
incluindo doenças 
associadas a bloqueios 
enzimáticos 
- Fenilcetonúria: mau 
funcionamento da enzima 
fenilalanina hidroxilase 
(mutações do gene PKU). 
O acumulo de fenilalanina 
resulta em aumento de 
ácido fenilpirúvico, que 
interfere no 
desenvolvimento do 
sistema nervoso. 
- Alcaptonúria (AKU): ácido 
homogentísico em altas 
concentrações e é 
secretado na urina em 
pacientes com AKU 
 
- Médico britânico Archibald 
Garrod: doenças genéticas 
recessivas são “erros inatos 
do metabolismo” 
Epistasia: Interações entre genes 
• Interações epistáticas 
surgem quando duas (ou 
mais) proteínas diferentes 
participam da mesma via. 
• Exemplo: mesma via 
enzimática para cor da 
pétala 
 
• Epistasia Recessiva: alelos 
do tipo selvagem de dois 
genes (w+ e m+) 
codificam enzimas que 
catalisam etapas sucessivas 
na síntese de um pigmento 
das pétalas de Collinsia 
parviflora 
- m+/-: intermediário 
(magenta) > pigmento 
(azul) 
- w+/-: precursor (branca) 
> intermediário (magenta) 
- w/w: precursor (branca) x 
- Na F2, a proporção 
fenotípica de 9:3:4 é típica 
de epistasia recessiva 
 
→ Homozigotas m/m: 
flores magenta 
→ Homozigotas w/w: 
flores brancas 
→ Mutante duplo w/w; 
m/m: flores brancas, 
indicando que o branco é 
epistático em relação ao 
magenta 
- Quando um alelo mutante 
de um gene mascara a 
expressão de um alelo 
mutante de outro gene e 
expressa seu próprio 
fenótipo. 
→ Mutação que 
“predomina sobre” é 
epistática 
→ Mutação que “fica sob” 
é hipostática 
- Situação na qual o 
mutante duplo demonstra 
o fenótipo de uma 
mutação, mas não de outra→ Mutação epistática é 
carreada por um gene que 
está mais upstream 
(inicialmente na via) do que 
o gene da mutação 
hipostática 
→ O fenótipo mutante do 
gene upstream predomina, 
não importa o que esteja 
ocorrendo posteriormente 
na via 
- Exemplo: cor amarela da 
pelagem em cães labrador 
 
→ Alelos B e b: produzem 
melanina preta e marrom, 
respectivamente 
→ Alelo e de outro gene 
é epistático em relação aos 
genes B e b 
→ Alelos E e e: permitem, 
ou não, a deposição do 
pigmento nos pelos 
→ ee impede a deposição 
> fenótipo dourado 
• Epistasia Dominante: 
- Em dedaleiras (Digitalis 
purpurea), dois genes 
interagem na via que 
determina a coloração das 
pétalas 
→ D e d causam 
pigmentos escuros e 
claros, respectivamente 
→ W epistático restringe o 
pigmento às machas na 
garganta 
- Em dedaleiras, um gene 
afeta a intensidade do 
vermelho na pétala: 
→ Alelo d resulta na cor 
vermelho-clara 
→ Alelo D é um alelo 
mutante que produz a cor 
vermelho-escura 
- Outro gene determina 
em quais células o 
pigmento é sintetizado: 
→ Alelo w possibilita a 
síntese do pigmento por 
todas as pétalas assim 
como no tipo selvagem; 
→ Alelo mutante W 
confina a síntese do 
pigmento às pequenas 
manchas na garganta 
- Se autofecundarmos um 
diíbrido D/d; W/w, a 
proporção da F2 será: 
D/d;W/w X D/d;W/d: 
 
→ A proporção nos 
informa que o alelo 
dominante W é epistático, 
produzindo a proporção 
12:3:1 
→ O componente 12/16 da 
proporção inclui 
obrigatoriamente a classe 
mutante dupla (9/16), que é 
claramente de fenótipo 
branco, estabelecendo a 
epistasia do alelo dominante 
W 
Penetrância 
• Na análise da herança 
monogênica: tendência de 
escolher mutantes que 
produzem proporções 
mendelianas claras 
- O fenótipo permite distinguir 
os genótipos mutantes e do 
tipo selvagem com quase 100% 
de certeza. Nesses casos, 
dizemos que a mutação é 
100% penetrante no fenótipo 
- Mas muitas mutações 
demonstram penetrância 
incompleta: nem todos os 
indivíduos com o genótipo 
expressam o fenótipo 
correspondente 
- É a porcentagem de 
indivíduos com um 
determinado alelo que exibem 
o fenótipo associado àquele 
alelo 
• Penentrancia incompleta 
- Penentrância é a 
porcentagem de indivíduos 
com um determinado alelo que 
exibem o fenótipo associado 
àquele alelo 
- Por exemplo, uma 
determinada doença 
autossômica dominante tem 
penetrância de 80%. Quer 
dizer que um indivíduo com o 
genótipo em questão tem 
80% de chance de vir a 
desenvolver a doença 
- No caso da análise de uma 
suposta prole nascer afetada, 
calculamos a probabilidade de o 
individuo receber o alelo e 
multiplicamos pelo valor da 
penetrância 
• Por que um organismo 
apresentaria um determinado 
genótipo e ainda assim não 
apresentaria o fenótipo 
correspondente? 
- Influencia do ambiente: 
indivíduos com o mesmo 
genótipo podem demonstrar 
uma diversidade de fenótipos 
dependendo do ambiente. O 
fenótipo de um individuo pode 
corresponder (podem não ser 
distinguido) ao fenótipo de um 
individuo do tipo selvagem que 
cresceu em circunstâncias 
diferentes. 
- A influência de interação 
com outros genes: 
modificadores não 
caracterizados, genes 
epistáticos ou supressores no 
restante do genoma atuam 
para prevenir a expressão do 
fenótipo típico. 
- A sutileza do fenótipo 
mutante: os efeitos sutis 
ocasionados pela ausência de 
uma função gênica podem ser 
difícil mensuração em uma 
situação de laboratório 
• Inferência de penetrância 
incompleta: 
 
Expressividade 
• Expressividade mede o grau 
no qual um determinado alelo 
é expresso no nível fenotípico, 
ou seja, a expressividade mede 
a intensidade do fenótipo. 
• É variável 
• Em relação à penetrância, a 
expressividade variável pode 
ocorrer em virtude da variação 
na constituição alélica do 
restante do genoma ou de 
fatores ambientais. 
• Expressividade variável em 
cães: 
 
• Penetrancia e expressividade: