LIGAÇÃO GÊNICA

MAPA CROMOSSÔMICO(TRÊS GENES)

· Produção: Laboratório de Bioinformática

· Aplicativo suporte: Programa GBOL – Genética Básica on line

· Comunidade (facebook): GbolNews

Tópicos

Introdução

Ordem entre três genes

Distância entre genes

Coincidência e Interferência

Aplicação

Uso do mapa cromossômico

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INTRODUÇÃO

Os dados dos cruzamentos para estimação de distâncias, considerando apenas a segregação de dois genes, tendem a subestimar as distâncias verificadas entre estes. Isso se dá devido à permuta dupla que ocorre e não é computada como uma classe distinta, mas é incluída nas classes paternais.

O duplo-heterozigoto em fase de aproximação (AB//ab), por exemplo, é capaz de produzir gametas contendo AB quando não existir permuta (classe paternal) ou quando ocorrer uma permuta de ordem par (2, 4, 6 etc permutas entre os dois genes) entre seus locos. Assim, a classe que se considera como paternal inclui também indivíduos recombinantes que deveriam ser incluídos no cálculo da distância entre os genes.

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ORDEM ENTRE TRÊS GENES

A ordem dos genes é determinada comparando-se as classes paternais, reconhecidas pela sua maior freqüência, e as classes originadas de uma permuta dupla, reconhecidas pela sua menor freqüência, obtidas a partir do cruzamento entre o triíbrido e um testador.

Considerando o triíbrido ABC//abc, pode-se verificar que, entre os oito tipos de gametas diferentes por ele produzido, os gametas P paternais diferem dos de permuta dupla Rd pelo gene que ocupa a posição intermediária.

Indivíduo: A B C // a b c

Tipos	Gametas
P	ABC
P	abc
Rd	AbC
Rd	aBc

Para determinar a ordem entre três genes, devem-se ressaltar os seguintes aspectos:

- A ordem A/a - B/b - C/c é idêntica à ordem C/c - B/b - A/a.

- Como existem 2 classes paternais e 2 de permuta dupla, é possível fazer quatro comparações. Todas as comparações levam à mesma conclusão.

- Nas comparações, aquela que tiver comportamento contrário ao das outras duas corresponderá ao gene que ocupa a posição intermediária.

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DISTÂNCIA ENTRE GENES

Após estabelecida a ordem dos genes, identifica-se, em função do genótipo do progenitor, as classes originárias de permutas simples na região 1 (R1) e 2 (R2). Através da avaliação da freqüência de recombinação que ocorre numa e noutra região, determina-se a distância referente a cada região. O genótipo do triplo-heterozigoto é identificado pelos gametas do tipo paternal. Assim, tem-se:

Indivíduo: A B C // a b c

Tipos	Gametas
P	ABC
P	abc
Rd	AbC
Rd	aBc
R1	aBC
R1	Abc
R2	ABc
R2	abC

Uma vez identificadas as classes P, R1, R2 e Rd, calculam-se as distâncias, pelas expressões:

d(A/a-B/b) = [100(R1 +R1 + Rd + Rd)]/total

d(B/b-C/c) = [100(R2 +R2 + Rd + Rd)]/total

d(A/a - C/c) = d(A/a - B/b) + d(B/b - C/c)

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COINCIDÊNCIA E INTERFERÊNCIA

A interferência é o fenômeno pelo qual a ocorrência de permuta em uma região é capaz de reduzir a taxa de permuta na região adjacente. A ocorrência de um crossing-over num dado segmento cromossômico é um evento casual, mas a sua distribuição não o é. A chance de ocorrer permuta em duas regiões adjacentes, simultaneamente, não pode ser obtida pelo produto da probabilidade de ocorrer permuta na região 1, expresso pela distância nesta região, e a probabilidade de ocorrer permuta na região 2, pois são eventos dependentes ou inter-relacionados.

Pelas razões expostas, tem sido verificado que a taxa de crossing-over duplo esperada (CODE) é sempre superior à taxa de crossing-over duplo observado (CODO).

Os seguintes parâmetros podem ser definidos:

CODE = (d1)(d2)/100

CODO = [100(Rd+Rd)]/total

A coincidência é definida por:

co = CODO/CODE

A interferência é dada pelo complemento aritmético:

I = (CODE - CODO)/CODE = 1 - co

Uma situação oposta existe no fago T4 e no fungo Aspergilus. A ocorrência de permuta em uma região tende a aumentar a probabilidade de ocorrência de permuta nas regiões vizinhas. Nesse caso o coeficiente de coincidência é superior à unidade e a interferência é negativa.

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APLICAÇÃO

Como exemplo, é considerada a análise da descendência do cruzamento-teste envolvendo uma planta de milho triplo-heterozigoto em relação aos seguintes genes:

A/a : folha sem brilho/brilhante

B/b : folha verde/virescente

C/c : pendão normal/parcialmente estéril

A descendência foi formada por:

Observado	Brilho da folha	Cor da Folha	Pendão
235	Sem brilho	Verde	Normal
62	Brilhante	Verde	Parc. Estéril
40	Sem brilho	Verde	Parc. Estéril
4	Sem brilho	Virescente	Parc. Estéril
270	Brilhante	Virescente	Parc. Estéril
7	Brilhante	Verde	Normal
48	Brilhante	Virescente	Normal
60	Sem brilho	Virescente	Normal

Assim, são obtidas as seguintes informações:

Ordem entre os genes

É obtida, comparando-se as classes P e Rd. Quatro comparações são possíveis:

P = sem brilho verde normal

Rd = sem brilho virescente parc. estéril

comparação: = # #

P = sem brilho verde normal

Rd = brilhante verde normal

comparação: # = =

P = brilhante virescente parc. estéril

Rd = sem brilho virescente parc. estéril

comparação: # = =

P = brilhante virescente parc. estéril

Rd = brilhante verde normal

comparação: = # #

Conclusão: A ordem é B/b - A/a - C/c ou C/c - A/a - B/b

Genótipo do genitor

É reconstituído pelos gametas paternais, identificados na ordem correta, conforme ilustrado a seguir:

Gameta	Tipo	Observado	Brilho da folha	Cor da Folha	Pendão
BAC	P	235	Sem brilho	Verde	Normal
Bac	-	62	Brilhante	Verde	Parc. Estéril
BAc	-	40	Sem brilho	Verde	Parc. Estéril
bAc	Rd	4	Sem brilho	Virescente	Parc. Estéril
bac	P	270	Brilhante	Virescente	Parc. Estéril
BaC	Rd	7	Brilhante	Verde	Normal
baC	-	48	Brilhante	Virescente	Normal
bAC	-	60	Sem brilho	Virescente	Normal

Conlusão: O genótipo do genitor é: B A C // b a c

Distância entre os genes

Como base no genótipo do genitor, identificam-se as classes R1 e R2. Assim, tem-se:

Gameta	Tipo	Observado	Brilho da folha	Cor da Folha	Pendão
BAC	P	235	Sem brilho	Verde	Normal
Bac	R1	62	Brilhante	Verde	Parc. Estéril
BAc	R2	40	Sem brilho	Verde	Parc. Estéril
bAc	Rd	4	Sem brilho	Virescente	Parc. Estéril
bac	P	270	Brilhante	Virescente	Parc. Estéril
BaC	Rd	7	Brilhante	Verde	Normal
baC	R2	48	Brilhante	Virescente	Normal
bAC	R1	60	Sem brilho	Virescente	Normal

As distâncias são dadas por:

d1 = [100( R1 + R1 + Rd + Rd)]/total = [100(62 + 60 + 4 + 7)]/726 = 18,319 centimorgans

d2 = [100( R2 + R2 + Rd + Rd)]/total = [100(40 + 48 + 4 + 7)]/726 = 13,636 centimorgans

Crossing-over duplo observado - CODO

CODO = [100( Rd + Rd)]/TOTAL = [100( 4 + 7)]/726 = 1,515 %

Crossing-over duplo esperado - CODE

CODE = [(d1)(d2)]/100 = [(18,319)(13,636)]/100 = 2,498%

Coincidência e Interferência

CODE = [(d1)(d2)]/100 = [(18,319)(13,636)]/100 = 2,498%

co = CODO/CODE = 1,515/2,498 = 0,6

I = 1 - Co = 1 - 0.6 = 0.4

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USO DO MAPA CROMOSSÔMICO

Com os dados do mapa cromossômico, pode-se predizer a descendência do cruzamento, considerando os genes ligados. Nesse caso, é fundamental que os gametas sejam estabelecidos de forma correta e suas freqüências sejam apropriadamente estimadas.

As freqüências dos gametas podem ser estabelecidas, considerando-se os oito tipos de gametas: 2 paternais, 2 de permuta simples na região 1 (entre o primeiro e segundo genes), 2 de permuta simples na região 2 (entre o segundo e terceiro gene) e 2 de permuta dupla. As freqüências desses gametas são P, R1, R2 e Rd, respectivamente.

Neste caso, admite-se serem conhecidas as distâncias (d1 e d2) e a interferência entre as regiões cromossômicas (I), como exemplificado a seguir:

d(A/a - B/b)=d1 = 10 ud

d(B/b - C/c)=d2 = 20 ud

Ordem: A/a - B/b - C/C

Coincidência = co = 0.8

Assim, inicia-se por estimar Rd, considerando um total de 100 gametas, e as expressões:

Crossing-over duplo esperado na hipótese de interferência nula

CODE = (d1 x d2)/100 = (10 x 20)/100 = 2%

Crossing-over duplo a ser observado

Refere-se à freqüência de permuta dupla que se espera observar na descendência, admitindo a ocorrência de permuta.

CODO =(1-I)CODE = coCODE = 0,8 x 2 = 1,6%

em que:

I : interferência cromossômica

co : coincidência = 1 - I

Valor da freqüência do duplo-recombinante (Rd)

Nesse caso, utiliza-se a expressão:

Rd = CODO/2 = 0,8%

Valor da freqüência do recombinante simples R1

Para o cálculo de R1, tem-se:

R1 =(d1 - CODO)/2 =(10 - 1,6)/2 = 4,2%

Valor da freqüência do recombinante simples R2

Para o cálculo de R2, tem-se:

R2 =(d2 - CODO)/2 =(20 - 1,6)/2 = 9,2%

Valor da freqüência do gameta paternal (P)

É obtido por diferença, pela expressão:

P = [100 - 2(R1 + R2 + Rd)]/2 = 35,8

Gametas de um triplo-heterozigoto – Ex. AbC//aBc

Gametas	Tipo	Freqüência
AbC	P	35,8%
aBc	P	35,8%
ABc	R1	4,2%
abC	R1	4,2%
Abc	R2	9,2%
aBC	R2	9,2%
ABC	Rd	0,8%
abc	Rd	0,8%

Exemplo pelo Gbol

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