ligação, recombinação e mapas genéticos

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Ligação, Recombinação e Mapas Genéticos

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  • 1. Ligao, Recombinao e Mapas Genticos Emilene Freires Nutrio - UFPI

2. Ligao Gnica (Linkage) O fenmeno foi descoberto em 1905 por BATESON e PUNNETT, que verificaram a falta de independncia de dois genes em ervilhas. Logo aps a redescoberta dos trabalhos de Mendel, surgiram relatos de genes que no seguiam a lei de segregao independente. Bateson e Punnett foram os primeiros a relatar o fenmeno. 3. Ligao Gnica (Linkage)MorganStutervantNo entanto, o trabalho mais clebre sobre ligao gnica devese a Morgan e seu discpulo Stutervant, em 1911. Estes autores relacionaram os desvios da segregao independente presena dos genes no mesmo cromossomo e propuseram a utilizao da freqncia de recombinao para a realizao de mapeamento gentico. 4. Ligao Gnica (Linkage) Quando os genes esto muito prximos, no mesmo cromossomo, dizemos que ocorre "linkage completa" ou ligao fatorial completa e quando eles esto suficientemente separados para que ocorra crossing-over dizemos que ocorre "linkage parcial" ou ligao fatorial incompleta. 5. Ligao Gnica (Linkage) Quando os genes esto localizados em cromossomos diferentes eles segregam de forma independente, porm, quando esto localizados no mesmo cromossomo, no h segregao e eles vo juntos para o mesmo gameta. Esse processo chamado de ligao gnica. Eles no obedecem lei da segregao independente. Afinal, durante a meiose ir haver uma tendncia de que esses genes permaneam unidos, quando o par de homlogos se separar. 6. Na segregao independente, um indivduo AaBb produz 4 tipos de gametas, na proporo de 25% cada. Na ligao gnica, o indivduo AaBb produz apenas gametas AB e ab, na proporo de 50% cada. 7. Caso de Ligao Gnica Em um caso de ligao gnica, no basta se conhecer o gentipo de um indivduo. necessrio que se determine a posio relativa dos genes no par de homlogos. Podemos notar que, embora as duas clulas possuam os mesmos genes, a sua posio, no par de cromossomos homlogos no a mesma, o que determina a produo de tipos diferentes de gametas, na meiose. 8. Existem diversas formas de se indicar a posio dos genes no par de homlogos. Uma delas uma nomenclatura habitualmente usada pela qumica orgnica. O duploheterozigoto que tem os dois genes dominantes no mesmo cromossomo e os dois recessivos no outro (AB/ab) chamado de heterozigoto "cis". O duplo-heterozigoto cujos genes dominantes esto em cromossomos diferentes do par de homlogos (Ab/aB) o heterozigoto "trans". 9. Recombinao Gnica A recombinao gnica (ou gentica) refere-se troca de genes entre duas molculas de cido nuclico, para formar novas combinaes de genes em um cromossomo. A recombinao ocorre durante a metfase da meiose I, (clulas so 4n, cada cromossomo duplicado e os cromossomos homlogos so alinhados). 10. Em eucariotos, a recombinao gentica um processo ordenado, que normalmente ocorre como parte do ciclo sexual do organismo. A recombinao geralmente acontece durante a formao das clulas reprodutivas, de modo que essas clulas contenham DNA recombinante. J em bactrias, a oportunidade para a recombinao gentica pode surgir de vrias maneiras diferentes, mas em todos os casos, duas molculas de DNA so unidas. 11. Algumas Recombinaes Recombinao homlogaRecombinao stio-especfica 12. Recombinao Homloga Ela vai fazer o pareamento entre as duas regies de homologia facilitando a troca de feixes. Os alelos que esto em processo de recombinao so homlogos, mas no idnticos (se fossem idnticos no formaramos um novo variante de DNA). No entanto eles no podem ser muito diferentes, pois seno no sero reconhecidos como homlogos. Um limite de 10% de diferena considerado ainda razovel para se ter recombinao homloga entre dois trechos de DNA. 13. Recombinao Stio-Especfica A recombinao stio especfica, ao contrrio da homloga, orientada primariamente por protenas que reconhecem seqncias particulares do DNA e no por homologia de seqncias. A recombinao stio-especfica no envolve extensa homologia entre as seqncias de DNA, como ocorre no crossing-over. Ela necessita apenas que as seqncias de ligao sejam localizadas por enzimas especializadas, que catalisam a quebra e a reunio das molculas. Esse tipo de recombinao iniciado por processos reguladores que tornam as enzimas corretas disponveis. 14. Crossing-Over Se dois cromossomos se rompem e se unem novamente, alguns genes transportados por esses cromossomos so trocados, processo esse denominado crossing-over. As trocas provocam o surgimento de novas seqncias de genes ao longo dos cromossomos. Assim, se em um cromossomo existem vrios genes combinados segundo uma certa seqncia, aps a ocorrncia do crossingover a combinao pode no ser mais a mesma. 15. Crossing-Over Nessa combinao o gene A e B encontram-se em um mesmo cromossomo, enquanto a e b esto no cromossomo homlogo. Se a distncia de A e B for considervel, grande a chance de ocorrer uma permuta. E, se tal acontecer, uma nova combinao gnica poder surgir. As combinaes Ab e aB so novas. So recombinaes gnicas que contribuem para a gerao de maior variabilidade nas clulas resultantes da meiose. Se pensarmos na existncia de trs genes ligados em um mesmo cromossomo (A, b e C, por exemplo), as possibilidades de ocorrncia de crossing-over depender da distncia em que os genes se encontram. Caso estejam distantes, a variabilidade produzida ser bem maior. 16. Mapas Genticos Um Mapa de Ligao Gentica mostra a ordem dos genes em um cromossomo. A ordem est baseada nos dados de freqncia de recombinao entre os genes. Para conhecer cada segmento de um cromossomo, importante termos um mapa gentico. Na construo de um mapa gentico necessrio que os genes estejam alinhados nos cromossomos. Quanto mais os genes estiverem distanciados uns dos outros, maior ser a taxa de recombinao gnica e vice-versa. A distncia entre os cromossomos ser sempre igual taxa de permutao. 17. Mapas Genticos Alfred Sturtevant imaginou que seria possvel construir mapas genticos dos cromossomos, a partir da estimativa da distncia entre os genes com base na taxa de recombinao observada nos cruzamentos. O mapa gentico mostraria a distribuio dos genes ao longo do cromossomo e as distncia relativas entre eles, estimadas com base na taxa de recombinao. 18. Mtodo de Sturtevant Um dos casos estudados por Sturtevant envolvia trs locos gnicos da drosfia: yellow (y), vermilion (v) e miniature (m). Os resultados experimentais obtidos indicava que a taxa de recombinao entre y e v era de 32,2%, e que a taxa de recombinao entre y e m era de 35,5%. Assim y estaria mais prximo de v do que de m. Porm no se pode determinar em que ordem os genes esto, se v est entre y e m ou se y est entre v e m. 19. Mtodo de Sturtevant Sturtevant precisava saber a taxa de recombinao entre os locos v e m para determinar a seqncia dos trs locos no cromossomo. A distncia entre os locos v e m poderia ser de 67,7% (35,5 + 32,2) ou 3,3% (35,5 32,2). 20. Mtodo de Sturtevant A partir de cruzamentos entre fmeas duplo-heterozigticas VvMm e machos recessivos, Sturtevant verificou que a porcentagem de recombinao entre os locos v e m era de 3%. Resultado muito prximo de uma das previses (3,3%). Com base no mesmo raciocnio de Sturtevant, os cientistas tm concludo mapas genticos de diversos organismos alm da drosfila, inclusive da espcie humana. 21. Construo de Mapas Genticos A construo de um mapa de ligao moderno envolve basicamente a aplicao de tcnicas de biologia molecular aos conceitos originais de herana gentica demonstrados por Mendel. Dois requisitos bsicos so necessrios para o desenvolvimento de um mapa gentico: (i) reproduo sexuada com gerao de descendncias; (ii) uma fonte de marcadores moleculares com comportamento Mendeliano. Entretanto, a metodologia de construo de um mapa integra um grande nmero de tcnicas. Entre estas, destaca-se o desenvolvimento de linhagens progenitoras e populaes segregantes adequadas, a identificao dos gentipos nos locos marcadores por meio de tcnicas de biologia molecular, e a utilizao de diversas anlises estatsticas e computacionais para a estimativa de ligao e distncia entre marcadores. 22. Obrigada...