LIGAÇÃO I

Prof. Saulo Chaves

ESALQ / USP - Departamento de Genética

LGN 215 - Genética

Anteriormente em LGN0215

Princípio da segregação

Cada organismo diploide individual tem dois alelos para uma característica em particular, um herdado do genitor materno e outro do genitor paterno. Esses dois alelos se segregam durante a formação dos gametas e cada um vai para um gameta. Além disso, os dois alelos se separam nos gametas em proporções iguais

Pierce (2016)

Anteriormente em LGN0215

Princípio da dominância

Quando existem dois alelos diferentes em um genótipo, apenas a característica manifestada codificado por um deles – o alelo “dominante” – é observada no fenótipo

Griffiths et al. (2013)

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Princípio da segregação independente

Diferentes pares de genes se distribuem independentemente durante a formação dos gametas. Isto ocorre quando pares de locos em cromossomos diferentes se distribuem independentemente na meiose

Planejativo

Conteúdo de hoje

A genética dos genes ligados
- Recombinação entre cromátides não-irmãs
- Cruzamento-teste de dois pontos
- Genes ligados e o crossing-over
Mapas de ligação
- Frequência de recombinação
- Linearidade dos mapas
- Predição da proporção genotípica da progênie

A genética dos genes ligados

Recombinação intercromossômica

Pierce (2016)

Recombinação intercromossômica

Pierce (2016)

Recombinação intercromossômica

Augusto Garcia

Recombinação

Teoria cromossômica da herança: os genes estão localizados nos cromossomos
Nº genes >>> Nº cromossomos
O que ocorre com a recombinação quando os genes encontram-se no mesmo cromossomo?
Nem todos os locos gênicos são independentes
- Genes ligados \(\rightarrow\) relação de dependência
Genes no mesmo cromossomo não implicará em dependência
- Depende da distância entre eles no cromossomo

Experimentos de Bateson e Punnet

Pierce (2016)

Quais as combinações fenotípicas parentais e recombinates?
- Parentais: púrpura + longo e vermelha + redondo
- Recombinantes: púrpura + redondo e vermelha + longo
Qual a proporção esperada?
- \(9:3:3:1\)
A população segue a proporção esperada?

Experimentos de Bateson e Punnet

Fenótipo	Tipo	Observado	Esperado
Púrpura e longo	Parental	284	214
Púrpura e redondo	Recombinante	21	71
Vermelha e longo	Recombinante	21	71
Vermelha e redondo	Parental	55	24

\[ \chi^2 = \frac{(284-214)^2}{214} + \frac{(21-71)^2}{71} + \frac{(21-71)^2}{71} + \frac{(55-24)^2}{24} = 134,73 \]

Decisão?

Thomas Morgan (de novo)

Wiki

Christina Koci

Thomas Morgan (de novo)

Olhos: A \(\rightarrow\) vermelhos; a \(\rightarrow\) roxos
Asas: B \(\rightarrow\) normais; b \(\rightarrow\) vestigiais

Thomas Morgan (de novo)

Cruzamento-teste:

Thomas Morgan (de novo)

Genótipo	Tipo	Observado	Esperado
AABB	Parental	1339	710
Aabb	Recombinante	151	710
aaBb	Recombinante	154	710
aabb	Parental	1195	710

Os genes estão ligados!

Os genótipos parentais aparecem com maior frequência que os recombinantes
- Fuga da proporção mendeliana esperada (1:1:1:1)
Explicação mais plausível: os alelos destes genes estão no mesmo cromossomo e são herdados em conjunto

Genes ligados

Segundo cruzamento-teste:

Genes ligados

Genótipo	Tipo	Observado	Esperado
AABB	Recombinante	157	584
Aabb	Parental	965	584
aaBb	Parental	1.067	584
aabb	Recombinante	146	584

Cruzamento-teste de dois pontos

Frequência de genótipos parentais: \(\frac{2032}{2335}=0,87\)
- Proporção dentro de parentais \(\approx 1:1\)
Frequência de genótipos recombinantes: \(\frac{103}{2335}=0,13\)
- Proporção dentro de recombinantes \(\approx 1:1\)

Genes ligados

Diagnóstico de ligação

Duas classes de parentais igualmente frequentes que totalizam \(> 50\%\)
Duas classes de recombinantes igualmente frequentes que totalizam \(< 50\%\)

Fase de atração (ou conformação cis)

Alelos selvagens presentes no mesmo homólogo

Fase de repulsão (ou conformação trans)

Alelos selvagens presentes em homólogos diferentes

Genes ligados e o crossing-over

Genes no mesmo cromossomo, herdados em conjunto
Processo de recombinação intercromossômica não se aplica
O que explica a presença de genótipos recombinantes? (ligação incompleta)

Pierce (2016)

Genes ligados e o crossing-over

Crossing-over

Troca de segmentos cromossômicos (quebra e reparo) entre cromátides não-irmãs. A frequência máxima de recombinantes é 50% (ver abaixo).

Pierce (2016)

Crossing-over e recombinação

Wiki

Ganhadora do Prêmio Nobel de medicina
Primeira mulher presidente da Genetics Society of America
Terceira mulher a ser eleita para a National Academy of Sciences
Estabeleceu provas físicas dos crossing-overs
- Ligou a ocorrência dos crossing-overs às recombinações

Crossing-over e recombinação

Evidências citológicas do crossing-over em milho

BioLibre Texts

Crossing-over e recombinação

Quiasmas: evidências citológias da recombinação
- Cromossomos pareados permanecem em contato no centrômero e nos quiasmas
- Nº quiasmas \(\equiv\) Nº de recombinações

BioNinja

Mapas de ligação

Frequência de recombinantes

Calisphere

Alfred H. Sturtevant

Aluno de Thomas Morgan
Frequência de recombinantes \(\leftrightarrow\) ocorrência de crossing-overs \(\leftrightarrow\) distância entre locos
Bases para a criação de um mapa cromossômico utilizando ligação gênica
- Mapeamento por ligação

Frequência de recombinantes

É mais provável que dois genes distantes um dos outros sofram um crossing-over que dois genes que estão próximos. Portanto, quanto mais distantes estiverem os genes, mais alta será a proporção de produtos recombinantes, até um limite máximo de 50%

Aldona Griskeviciene/StrongMind

Frequência de recombinantes

\[ FR = \frac{\mbox{Nº Recombinantes}}{\mbox{Nº descendentes}} \times 100 \]

Genótipo	Tipo	Observado	Esperado
AABB	Recombinante	157	584
Aabb	Parental	965	584
aaBb	Parental	1.067	584
aabb	Recombinante	146	584

\[ FR = \frac{157 + 146 }{2.335} \times 100 = 13\% \]

Mapa de ligação

Unidade de mapa genético (u.m.): Distância entre genes em relação aos quais 1 produto da meiose em 100 é recombinante

\[ FR = 13\% \to 13 \mbox{ u.m.} \]

1 u.m. \(\to\) 1 cM (centiMorgan)

Primeiro mapa genético (Sturtevant):

Ana Barahona

Linearidade do mapa de ligação

Twaanders17/Wiki

Os locos estão dispostos no cromossomo de forma linear
Distância entre os locos A e B: 13 cM
Distância entre os locos B e C: 18 cM
Distância entre os locos A e C: 31 cM*

Linearidade do mapa de ligação

Griffiths et al. (2016)

Mapas genéticos

Drosophila melanogaster

Thomas Hunt Morgan

Berger et al. (2001)

Mapas genéticos

Griffiths et al. (2002)

Mapas genéticos

Ervilha: utilizando marcadores moleculares

Yuan et al. (2022)

Proporção genotípica na progênie

\[ TD/td \times td/td \]

Quais os possíveis gametas?

Qual a proporção esperada?

Proporção genotípica na progênie

Gametas recombinantes: Td e tD
- Frequência de recombinação: 16%
- \(\Pr\left(\mbox{Td}\right) = \frac{16}{2} = 8\%\)
- \(\Pr\left(\mbox{tD}\right) = \frac{16}{2} = 8\%\)
Gametas não-recombinantes: \(TD\) e \(td\)
- \(\Pr\left(\mbox{TD}\right) = \frac{84}{2} = 42\%\)
- \(\Pr\left(\mbox{td}\right) = \frac{84}{2} = 42\%\)

Observações importantes

Se \(FR = 50\%\), não é possível distinguir* se os locos estão em cromossomos iguais ou diferentes
A distância baseada em frequência é proporcional à distância física
- Hotspots de recombinação
- Bloqueadores de recombinação
A ordem dos genes somente pode ser estabelecida com informação de múltiplos locos
Um crossing-over pode influenciar na ocorrência de outro, a depender da distância

Apanhado geral

Vimos hoje

Genes ligados encontram-se próximos no mesmo cromossomo, e sua segregação não é independente

University of Utah

Vimos hoje

A ocorrência de gametas recombinantes se dá pela ocorrência de crossing-overs entre genes parcialmente ligados

BioNinja

Vimos hoje

Quanto maior a ocorrência de crossing-overs, maior a frequência de recombinantes. Por isso, tal frequência é um indicador de distância entre genes utilizado para a construção de mapas de ligação

Twaanders17/Wiki

Nosso LGN

Prof. Almiro Blumenschein

U.S. National Library of Medicine - Profiles in Science.

Para fixação

Faça um esquema representando os dois fenômenos que produzem gametas recombinantes. Nesse esquema, ressalte as condições para que dois locos sejam considerados ligados e explique como a ocorrência destes locos afeta a ocorrência de recombinantes.
No que implica dois locos estarem organizados em repulsão ou atração?
A cor do aquênio em alface é controlada por um gene com dominância do alelo que condiciona aquênio preto (W) sobre o branco (w). Por seu turno, a ocorrência de folhas com os bordos ondulados é condicionada por um alelo recessivo (fr) e o alelo dominante condiciona folha lisa (Fr). Considerando que esses dois genes estão situados no mesmo cromossomo a 34 cM, qual a proporção fenotípica esperada na geração F2 do seguinte cruzamento entre um genitor com aquênios pretos e folhas onduladas e outro de aquênios brancos e folhas lisas? Se o cruzamento-teste fosse realizado, qual a proporção esperada?
No caupi, o alelo I, dominante, é responsável pela resistência ao vírus da mancha anelar e está ligado ao alelo C, também dominante, que confere resistência ao vírus do mosaico. O cruzamento de uma planta resistente às duas doenças com outra suscetível produziu a seguinte descendência:
- 440 plantas resistentes aos dois vírus;
- ? plantas suscetíveis aos dois vírus;
- ? plantas resistentes apenas ao vírus da mancha anelar;
- 145 plantas resistentes apenas ao vírus do mosaico.
1. Qual a distância entre os genes? Qual seria a distância entre os genes e o número esperado de cada classe fenotípica se os locos fossem independentes?
2. Indique os genótipos dos genitores e dos descendentes do cruzamento.
3. Qual a fase de ligação dos genes, no genitor resistente?

Material de apoio

GRIFFITHS, A. J. F., WESSLER, S. R., CARROLL, S. B., & DOEBLEY, J. (2016). Capítulo 4: Mapeamento de cromossomos eucarióticos por recombinação. Introdução à Genética.
RAMALHO, M. A. P., SANTOS, J. B., & PINTO, C. A. B. P. (2004). Capítulo 9: Ligação, permuta genética e pleiotropia. Genética Na Agropecuária.
SNUSTAD, D. P., & SIMMONS, M. J. (2010). Capítulo 7: Ligação, crossing-over e mapeamento cromossômico em eucariotos. Fundamentos de Genética.
Sobre Barbara McClintock
O experimento de Sturtevant
Mapas genéticos