O que é um cruzamento heterozigoto?

LIGA��O FATORIAL

DOIS GENES

T�picos

Introdu��o

Fases de Liga��o

Duplo-heterozigoto - Genes independentes

Duplo-heterozigoto - Genes em aproxima��o

Duplo-heterozigoto � Genes em repuls�o

Dist�ncia, % Recombina��o, %Quiasma

Liga��o � Cruzamento-teste

Liga��o - Prog�nie F2

INTRODU��O

Liga��o fatorial diz respeito � exist�ncia de 2 ou mais genes, localizados no mesmo cromossomo. O fen�meno foi descoberto em 1906 por BATESON e PUNNETT, que verificaram a falta de independ�ncia de dois genes em ervilhas. Quando os genes est�o muito pr�ximos, no mesmo cromossomo, diz-se que ocorre "linkage completa", e quando� est�o suficientemente separados diz-se� que ocorre "linkage parcial".

VoltaFASES DE LIGA��O

Para se ter um entendimento sobre liga��o fatorial, � necess�rio que inicialmente seja apresentado o conceito e tipos de fases de liga��o. Existem dois tipos de fases de liga��o, as quais ser�o descritas a seguir:

�
Fase de aproxima��o ou acoplamento

� a condi��o na qual os dois alelos dominantes (ou recessivos) t�m maior probabilidade de penetrar simultaneamente em um gameta. Ou, � a fase em que est�o em um mesmo cromossomo os alelos dominantes (ou recessivos) dos dois genes.

A B// a b

Fase de repuls�o

� a condi��o na qual o alelo dominante de um gene e o alelo recessivo de outro gene t�m maior probabilidade de penetrar simultaneamente em um gameta. Ou, � a fase em que est�o, num mesmo cromossomo, o alelo dominante de um gene e o alelo recessivo do outro gene.

�

A b// a B

VoltaDUPLO-HETEROZIGOTO - GENES INDEPENDENTES

O duplo-heterozigoto com genes independentes � representado, simbolicamente, por AaBb e apresenta as seguintes caracter�sticas:

�         Probabilidade de gametas carregarem alelos: P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = �

�         Gametas produzidos: � A B : � Ab : � aB : � ab

�         Rela��o fenot�pica na descend�ncia do cruzamento entre duplo-heterozigotos:� RF: 9:3:3:1

VoltaDUPLO-HETEROZIGOTO - GENES EM APROXIMA��O

O duplo-heterozigoto, com genes em fase de aproxima��o, � representado por AB//ab. S�o observadas as seguintes caracter�sticas:

�         Probabilidade de gametas carregarem alelos :P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = �

�         Gametas produzidos: AB e ab, com freq��ncia P, e Ab e aB, com freq��ncia R, em que P e R referem-se, respectivamente, aos tipos paternais e recombinantes. Pode-se verificar que P � maior ou igual a R. O valor de P ser� igual ao de R, quando os genes estiverem ligados, mas ocorrer freq��ncia de recombina��o igual a 50%, de� forma que a segrega��o se verificar� da mesma forma se estes genes forem independentes.

�         Rela��o fenot�pica na descend�ncia do duplo-heterozigoto. Neste caso, a propor��o 9:3:3:1 � alterada. A propor��o de indiv�duos homozigotos recessivos torna-se, de maneira geral, superior a 1/16.

Observa-se que, se os genes est�o ligados, a segrega��o de um par de n�o-alelos n�o ocorre de maneira independente. Se um gameta � portador de um alelo A, a probabilidade dele tamb�m ser portador do alelo B � maior do que a do alelo b, pois neste caso haveria necessidade de recombina��o g�nica, que � um evento raro.

VoltaDUPLO-HETEROZIGOTO - GENES EM REPULS�O

O duplo-heterozizoto em fase de repuls�o � representado por Ab//aB. S�o observadas as seguintes propriedades:

• �Probabilidade de gametas carregarem alelos :P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = �
• Gametas produzidos: A b e a B, com freq��ncia P, e A B e a b, com freq��ncia R.
• Rela��o fenot�pica na descend�ncia do duplo-heterozigoto tamb�m diferente da 9:3:3:1. A propor��o de homozigotos recessivos � inferior a 1/16.

VoltaDIST�NCIA, % RECOMBINA��O, % QUIASMA

Durante a meiose, o cromossomo se divide longitudinalmente, dando origem a duas crom�tides irm�s. Os cromossomos hom�logos se pareiam, dando origem a uma estrutura denominada� t�trades ou bivalentes. Quando n�o existir permuta (ou quiasmas), todos os gametas ser�o do tipo paternal, e quando existir permuta, ser�o formados � dos gametas do tipo paternal e a outra metade do tipo recombinante. Considerando 4 t�trades (T) em 4 diferentes c�lulas e� cada c�lula dando origem a 4 gametas, pode-se predizer os tipos de gametas formados conforme ilustrado a seguir. O s�mbolo "x" representa a presen�a de quiasma na t�trade e "-" representa a aus�ncia deste.

T1, T2, T3 e T4 referem-se a t�trades

Analisando a Tabela anterior, conclui-se que:

(1/2) % QUIASMA = % RECOMBINA��O

A porcentagem de recombina��o � tamb�m fun��o da dist�ncia entre os genes. Quanto maior for a dist�ncia entre dois genes, maior ser� a probabilidade de ocorrer um quiasma naquela regi�o e, conseq�entemente, maior ser� a porcentagem de recombina��o.

A curva de rela��o entre porcentagem de recombina��o e dist�ncia entre genes foi estabelecida para v�rios organismos. Assim, para pequenas dist�ncias entre os genes, inferior a 20 centimorgans (ou "unidade de dist�ncia" ou "unidades mapa"), tem sido adotada a seguinte express�o:

����������������� % Recombina��o = Dist�ncia entre os genes

VoltaLIGA��O � CRUZAMENTO-TESTE

Liga��es fatoriais podem ser avaliadas analisando a prog�nie do cruzamento entre um duplo-heterozigoto e outro, em homozigose recessiva (cruzamento-teste).

Ser� dado um exemplo em que se consideram dois genes. O gene A/a controla o formato do fruto (A/a fruto redondo/alongado) e o gene B/b, a infloresc�ncia (B/b infloresc�ncia simples/composta). A descend�ncia do cruzamento-teste � apresentada, permitindo as seguintes an�lises:

Constata��o da evid�ncia de liga��o fatorial

Considera-se, inicialmente, a hip�tese de que os genes s�o independentes. Avalia-se a segrega��o de cada loco individualmente, verificando a propor��o 1:1, e, posteriormente, a segrega��o conjunta de 1:1:1:1. Considera-se que um duplo-heterozigoto (AaBb), quando submetido ao cruzamento-teste, d� como resultado os valores:

"A B" = a1

"A b" = a2

"a B" = a3

"a b" = a4

Ao lan�ar a hip�tese de independ�ncia de segrega��o entre os genes A/a e B/b, deve-se esperar uma raz�o de segrega��o igual a 1:1:1:1. Essa propor��o poder� ser testada pelo qui-quadrado, considerando todas as 4 classes fenot�picas e fazendo o teste com 3 graus de liberdade. Entretanto, a rejei��o dessa hip�tese n�o implica que os genes estejam ligados, pois � poss�vel que os genes A/a e,ou,� B/b n�o est�o segregando na propor��o esperada de 1:1. Para se estudar esta possibilidade, deve-se decompor os 3 graus de liberdade do qui-quadrado obtido da an�lise das 4 classes fenot�picas em:

Qui-quadrado A/a (QQ)

Mede a segrega��o do loco A/a na hip�tese de segrega��o 1:1. Est� associado a 1 grau de liberdade. Pode ser calculado, considerando-se:

do que se obt�m:

QQ = 2d�/ESP = 4d�/N = (a1 + a2 - a3 - a4)�/N

N = a1 + a2 + a3 + a4

Qui-quadrado B/b (QQ)

Mede a segrega��o do loco B/b na hip�tese de segrega��o 1:1. Est� associado a 1 grau de liberdade. Pode ser calculado, considerando-se:

Do que� se obt�m:

QQ = 2d�/ESP = 4d�/N = (a1 - a2 + a3 - a4)�/N

Qui

Mede a segrega��o conjunta de A/a e B/b, baseada no princ�pio de ortogonalidade. Est� associado a 1 grau de liberdade. Existindo liga��o fatorial,� "AB + ab" e "aB + Ab" corresponder�o �s classes paternais e recombinantes, respectivamente, nos casos em que o duplo-heterozigoto estiver em fase de aproxima��o, ou, ao contr�rio, nos casos em que o duplo-heterozigoto se encontrar em repuls�o.

Em qualquer um dos casos (aproxima��o ou repuls�o) a igualdade� "AB + ab" = "aB + Ab", testa a hip�tese de que P = R = 0,5, em que n�o existe liga��o fatorial, sendo P a classe paternal e R a classe recombinante. Assim, consideram-se os seguintes valores:

Do que se obt�m:

QQ = (a1 - a2 - a3 + a4)�/N

Gen�tipo do F1

O gen�tipo do F1 � estabelecido a partir de seus gametas do tipo paternal. O cruzamento-teste � de grande utilidade, pois as freq��ncias dos indiv�duos refletem a freq��ncia dos gametas produzidos pelo F1. Aqueles de maior freq��ncia s�o os paternais (P) e os de menores freq��ncias,� os recombinantes (R). Nesse caso, tem-se:

Como as classes paternais, de maior freq��ncia, se referem aos gametas Ab e aB, conclui-se que o duplo-heterozigoto envolvido no cruzamento-teste apresenta os genes ligados em repuls�o, de tal forma que seu gen�tipo � representado por Ab//aB.

Dist�ncia entre os genes

A dist�ncia entre os genes � estimada por meio da freq��ncia dos gametas recombinantes, identificados por R. Assim, no exemplo, tem-se:

d = [100(R+R))]/TOTAL = [100(19+23)]/210 = 20% = 20 centimorgans

VoltaLIGA��O - PROG�NIE F2

A utiliza��o de cruzamentos-teste em estudos de liga��o fatorial tem sido adequada pela possibilidade de identifica��o do gen�tipo e de gametas do progenitor atrav�s de sua descend�ncia. Entretanto, muitas vezes deve-se avaliar a exist�ncia de liga��o fatorial em dados resultantes de uma gera��o F2.

Ser� novamente considerado o exemplo em que se admitem� dois genes. O gene A/a controla o formato do fruto (A/a fruto redondo/alongado) e o gene B/b, a infloresc�ncia (B/b infloresc�ncia simples/composta). A descend�ncia F2 � apresentada, permitindo as seguintes an�lises:

Avalia��o da exist�ncia de liga��o fatorial

Ao lan�ar a hip�tese de independ�ncia de segrega��o entre os genes A/a e B/b, deve-se esperar uma raz�o de segrega��o igual a 9:3:3:1. Esta propor��o poder� ser testada pelo qui-quadrado, considerando-se todas as 4 classes fenot�picas e fazendo-se o teste com 3 graus de liberdade. Entretanto, a rejei��o dessa hip�tese n�o implica que os genes estejam ligados, pois � poss�vel que o gene A/a e,ou, B/b n�o esteja segregando na propor��o esperada de 3:1. Para se estudar esta possibilidade, deve-se decompor os 3 graus de liberdade do qui-quadrado, obtidos da an�lise das 4 classes fenot�picas.

Um duplo-heterozigoto, quando autofecundado, proporciona a seguinte descend�ncia:

�

"A B" = a1

"A b" = a2

"a B" = a3

"a b" = a4

As seguintes express�es de qui-quadrado podem ser obtidas a partir desse conjunto de dados:

Qui

Testa a hip�tese de segrega��o 9:3:3:1. Em casos de signific�ncia, n�o se pode concluir que os genes estejam ligados, pois � poss�vel que haja problemas na segrega��o de cada loco, individualmente.

�

Qui

Testa a segrega��o 3:1 do loco A/a. Pode ser obtido atrav�s da express�o:

QQ = (a1 + a2 -3a3 - 3a4)�/3N, �������������������� que est� associado a 1GL.

Qui-quadrado B/b (QQ)

Testa a segrega��o do loco B/b na propor��o de 3:1. Este qui-quadrado est� associado a 1 grau de liberdade e � obtido pela express�o:

QQ = (a1 - 3a2 + a3 - 3a4)�/3N, ������������������� que est� associado a 1GL.

�
Qui-quadrado L

Testa a segrega��o conjunta dos genes A/a e B/b, sendo obtido pelo princ�pio de ortogonalidade por meio da express�o:

QQ = (a1 - 3a2 - 3a3 + 9a4)�/9N , e est� associado a 1 grau de liberdade.

Identifica��o do gen�tipo do F1

A exist�ncia de liga��o fatorial pode ser constatada pela freq��ncia do homozigoto recessivo, que ser� superior a 1/16, quando os genes estiverem ligados em fase de aproxima��o, e inferior a 1/16, quando os genes estiverem ligados em fase de repuls�o. Para esse exemplo, verifica-se que:

�f(homozigoto recessivo) = f(enrolada, an�s) = 2/200=0,01

Como esse valor � inferior a 1/16 (= 0,0625), conclui-se que se trata de um F1 duplo-heterozigoto, com genes em repuls�o, ou seja: Ab//aB.

C�lculo da dist�ncia entre os genes

�
A dist�ncia entre os genes poder� ser calculada atrav�s das propor��es esperadas, mostradas na Tabela a seguir:

Assim, pode-se determinar a dist�ncia entre os genes atrav�s das express�es:

a- Fase de aproxima��o

d = 1 - 2Raiz[ f(aabb)]

b- Fase de repuls�o

d = 2Raiz[ f(aabb)]

Para o exemplo em considera��o, tem-se:

d = 2Raiz[ f(aabb)] = 2Raiz(2/200) = 20% = 20 centimorgans

Volta

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