Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”

Departamento de Genética

LGN 215 - Genética

Ligação I

Prof. Saulo Chaves

Piracicaba, São Paulo, Brasil

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 observado no fenótipo

Griffiths et al. (2013)

Anteriormente em LGN0215

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

Pierce (2016)

Conteúdo de hoje

  1. A genética dos genes ligados
    • Recombinação entre cromátides não-irmãs
    • Cruzamento-teste de dois pontos
    • Genes ligados e o crossing-over
  2. 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 os fenótipos parentais e recombinates?
    • Parental: púrpura e longo
    • Recombinantes: vermelha e redondo
  • 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


\(\chi^2 = \frac{(284-214)^2}{214} + \frac{(71-21)^2}{71} + \frac{(71-21)^2}{21} + \frac{(55-24)^2}{24} \approx 135\)

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 Recombinantes 151 710
aaBb Recombinantes 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

Os genes estão ligados: 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

Para guardar no coração: diagnóstico de ligação (cruzamento-teste de dois pontos)

  • 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

  • Troca de segmentos cromossômicos entre cromátides não-irmãs
  • A frequência máxima de recombinantes é 50%!
Pierce (2016)

Crossing-over e recombinação

Wiki

Barbara McClintock

  • Ganhadora do Prêmio Nobel de medicina
    • Elementos transponíveis
  • 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

  • Cor da semente
    • \(C \rightarrow\) colorida
    • \(c \rightarrow\) incolor
  • Composição do endosperma
    • \(Wx \rightarrow\) ceroso
    • \(wx \rightarrow\) amiláceo
  • Cromossomo 9 mutante
  • Cruzamento-teste
Snustad & Simmons (2010)

Crossing-over e recombinação



Snustad & Simmons (2010)
Snustad & Simmons (2010)

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 graduação de Thomas Morgan
  • Estabeleu uma relação entre a frequência de recombinantes, a ocorrência de crossing-overs e a distância entre locos
  • Bases para a criação de um mapa cromossômico utilizando ligação gênica
    • Mapeamento por ligação

Frequência de recombinantes

Para guardar no coração

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

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

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 locos 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

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.
  • Barbara McClintock
  • O experimento de Sturtevant
  • Mapas genéticos

Grato!