LIGAÇÃO GÊNICA
MAPA CROMOSSÔMICO
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 os mesmos. Isto 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 deve-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 nos levam à mesma conclusão.
- Nas comparações, aquela que tiver comportamento contrário às 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)
Para o exemplo tem-se:
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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 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 interrelacionados.
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 dado 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 aumentar a probabilidade de ocorrência de permuta nas regiões vizinhas. Neste caso o coeficiente de coincidência é superior a unidade e a interferência é negativa.
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APLICAÇÃO
Como exemplo é considerado 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 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
Crossig-over duplo observado - CODO
CODO = [100( Rd + Rd)]/TOTAL = [100( 4 + 7)]/726 = 1,515 %
Crossig-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. Neste 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 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 destes gametas são P, R1, R2 e Rd, respectivamente.
Neste caso admite-se serem conhecidas as disâncias (d1 e d2) e a interferência entre as regiões cromossômicas (I), como exemplificado a seguir:
A/a, B/b e C/c.
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)
Neste 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:
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% |
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