Ligação,

Recombinação e

Mapas Genéticos

Emilene FreiresNutrição - UFPI

Ligação Gênica (Linkage)

O fenômeno foi descoberto em 1905 por BATESON e PUNNETT, que verificaram a falta de independência de dois genes em ervilhas. Logo após a redescoberta dos trabalhos de Mendel, surgiram relatos de genes que não seguiam a lei de segregação independente. Bateson e Punnett foram os primeiros a relatar o fenômeno.

Ligação Gênica (Linkage)

No entanto, o trabalho mais célebre sobre ligação gênica deve-se a Morgan e seu discípulo Stutervant, em 1911. Estes autores relacionaram os desvios da segregação independente à presença dos genes no mesmo cromossomo e propuseram a utilização da freqüência de recombinação para a realização de mapeamento genético.

Morgan

Stutervant

Ligação Gênica (Linkage)

Quando os genes estão muito próximos, no mesmo cromossomo, dizemos que ocorre "linkagecompleta" ou ligação fatorial completa e quando eles estão suficientemente separados para que ocorra crossing-over dizemos que ocorre "linkage parcial" ou ligação fatorial incompleta.

Ligação Gênica (Linkage)

Quando os genes estão localizados em cromossomos diferentes eles segregam de forma independente, porém, quando estão localizados no mesmo cromossomo, não há segregação e eles vão juntos para o mesmo gameta. Esse processo é chamado de ligação gênica. Eles não obedecem à lei da segregação independente. Afinal, durante a meiose irá haver uma tendência de que esses genes permaneçam unidos, quando o par de homólogos se separar.

Na segregação independente, um indivíduo AaBbproduz 4 tipos de gametas, na proporção de 25% cada. Na ligação gênica, o indivíduo AaBbproduz apenas gametas AB e ab, na proporção de 50% cada.

Caso de Ligação Gênica

Em um caso de ligação gênica, não basta se conhecer o genótipo de um indivíduo. É necessário que se determine a posição relativa dos genes no par de homólogos. Podemos notar que, embora as duas células possuam os mesmos genes, a sua posição, no par de cromossomos homólogos não é a mesma, o que determina a produção de tipos diferentes de gametas, na meiose.

Existem diversas formas de se indicar a posição dos genes no par de homólogos. Uma delas é uma nomenclatura habitualmente usada pela química orgânica. O duplo-heterozigoto que tem os dois genes dominantes no mesmo cromossomo e os dois recessivos no outro (AB/ab) é chamado de heterozigoto "cis". O duplo-heterozigoto cujos genes dominantes estão em cromossomos diferentes do par de homólogos (Ab/aB) é o heterozigoto "trans".

Recombinação Gênica

A recombinação gênica (ou genética) refere-se à troca de genes entre duas moléculas de ácido nucléico, para formar novas combinações de genes em um cromossomo. A recombinação ocorre durante a metáfase da meiose I, (células são 4n, cada cromossomo é duplicado e os cromossomos homólogos são alinhados).

Em eucariotos, a recombinação genética é um processo ordenado, que normalmente ocorre como parte do ciclo sexual do organismo. A recombinação geralmente acontece durante a formação das células reprodutivas, de modo que essas células contenham DNA recombinante. Já em bactérias, a oportunidade para a recombinação genética pode surgir de várias maneiras diferentes, mas em todos os casos, duas moléculas de DNA são unidas.

Algumas Recombinações

Recombinação homóloga

Recombinação sítio-específica

Recombinação Homóloga

Ela vai fazer o pareamento entre as duas regiões de homologia facilitando a troca de feixes.

Os alelos que estão em processo de recombinação são homólogos, mas não idênticos (se fossem idênticos não formaríamos um novo variante de DNA).

No entanto eles não podem ser muito diferentes, pois senão não serão reconhecidos como homólogos. Um limite de 10% de diferença é considerado ainda razoável para se ter recombinação homóloga entre dois trechos de DNA.

Recombinação Sítio-EspecíficaA recombinação sítio específica, ao contrário

da homóloga, é orientada primariamente por proteínas que reconhecem seqüências particulares do DNA e não por homologia de seqüências. A recombinação sítio-específica não envolve extensa homologia entre as seqüências de DNA, como ocorre no crossing-over.

Ela necessita apenas que as seqüências de ligação sejam localizadas por enzimas especializadas, que catalisam a quebra e a reunião das moléculas.

Esse tipo de recombinação é iniciado por processos reguladores que tornam as enzimas corretas disponíveis.

Crossing-OverSe dois cromossomos se rompem e se

unem novamente, alguns genes transportados por esses cromossomos são trocados, processo esse denominado crossing-over. As trocas provocam o surgimento de novas seqüências de genes ao longo dos cromossomos. Assim, se em um cromossomo existem vários genes combinados segundo uma certa seqüência, após a ocorrência do crossing-over a combinação pode não ser mais a mesma.

Crossing-OverNessa combinação o gene A e B encontram-se

em um mesmo cromossomo, enquanto a e b estão no cromossomo homólogo. Se a distância de A e Bfor considerável, é grande a chance de ocorrer uma permuta. E, se tal acontecer, uma nova combinação gênica poderá surgir.

As combinações Ab e aB são novas. São recombinações gênicas que contribuem para a geração de maior variabilidade nas células resultantes da meiose. Se pensarmos na existência de três genes ligados em um mesmo cromossomo (A, b e C, por exemplo), as possibilidades de ocorrência de crossing-over dependerá da distância em que os genes se encontram. Caso estejam distantes, a variabilidade produzida será bem maior.

Mapas Genéticos

Um Mapa de Ligação Genética mostra a ordem dos genes em um cromossomo. A ordem está baseada nos dados de freqüência de recombinação entre os genes.

Para conhecer cada segmento de um cromossomo, é importante termos um mapa genético. Na construção de um mapa genético é necessário que os genes estejam alinhados nos cromossomos.

Quanto mais os genes estiverem distanciados uns dos outros, maior será a taxa de recombinação gênica e vice-versa. A distância entre os cromossomos será sempre igual à taxa de permutação.

Mapas Genéticos

Alfred Sturtevant imaginou que seria possível construir mapas genéticos dos cromossomos, a partir da estimativa da distância entre os genes com base na taxa de recombinação observada nos cruzamentos. O mapa genético mostraria a distribuição dos genes ao longo do cromossomo e as distância relativas entre eles, estimadas com base na taxa de recombinação.

Método de Sturtevant

Um dos casos estudados por Sturtevant envolvia três locos gênicos da drosófia: yellow (y), vermilion (v) e miniature (m). Os resultados experimentais obtidos indicava que a taxa de recombinação entre y e v era de 32,2%, e que a taxa de recombinação entre y e m era de 35,5%. Assim yestaria mais próximo de v do que de m. Porém não se pode determinar em que ordem os genes estão, se v está entre ye m ou se y está entre v e m.

Sturtevant precisava saber a taxa de recombinação entre os locos v e mpara determinar a seqüência dos três locos no cromossomo. A distância entre os locos v e m poderia ser de 67,7% (35,5 + 32,2) ou 3,3% (35,5 –32,2).

Método de Sturtevant

A partir de cruzamentos entre fêmeas duplo-heterozigóticas VvMm e machos recessivos, Sturtevant verificou que a porcentagem de recombinação entre os locos v e m era de 3%. Resultado muito próximo de uma das previsões (3,3%).

Com base no mesmo raciocínio de Sturtevant, os cientistas têm concluído mapas genéticos de diversos organismos além da drosófila, inclusive da espécie humana.

Método de Sturtevant

Construção de Mapas GenéticosA construção de um mapa de ligação moderno

envolve basicamente a aplicação de técnicas de biologia molecular aos conceitos originais de herança genética demonstrados por Mendel. Dois requisitos básicos são necessários para o desenvolvimento de um mapa genético: (i) reprodução sexuada com geração de descendências; (ii) uma fonte de marcadores moleculares com comportamento Mendeliano. Entretanto, a metodologia de construção de um mapa integra um grande número de técnicas. Entre estas, destaca-se o desenvolvimento de linhagens progenitoras e populações segregantes adequadas, a identificação dos genótipos nos locos marcadores por meio de técnicas de biologia molecular, e a utilização de diversas análises estatísticas e computacionais para a estimativa de ligação e distância entre marcadores.

Obrigada...