LIGAÇÃO FATORIAL

DOIS GENES

Tópicos

1. Introdução
   
   Fases de Ligação
   
   Duplo heterozigoto - Genes independentes
   
   Duplo heterozigoto - Genes em aproximação
   
   Duplo heterozigoto - Genesem repulsão
   
   Distância, % Recombinação, %Quiasma
   
   Ligação - Cruzamento Teste
   
   Ligação - Progênie F2
   
   
   

INTRODUÇÃO


Ligação fatorial diz respeito a existência de 2 ou mais genes, localizados no mesmo cromossomo. O fenômeno foi descoberto em 1906 por BATESON e PUNNETT, que verificaram a falta de independência de dois genes em ervilhas. Quando os genes estão muito próximos, no mesmo cromossomo, dizemos que ocorre "linkage completa" e quando eles estão suficientemente separados dizemos que ocorre "linkage parcial".

FASES DE LIGAÇÃO


Para se ter um entendimento sobre ligação fatorial é necessário que inicialmente seja apresentado o conceito e tipos de fases de ligação. Existem dois tipos de fases de ligação, as quais serão descritas a seguir:

Fase de aproximação ou acoplamento

É a condição na qual os dois alelos dominantes (ou recessivos) tem maior probabilidade de penetrar simultaneamente em um gameta. Ou é a fase em que estão em um mesmo cromossomo os alelos dominantes (ou recessivos) dos dois genes.

A B// a b

Fase de repulsão

É a condição na qual o alelo dominante de um gene e o alelo recessivo de outro gene tem maior probabilidade de penetrar simultaneamente em um gameta. Ou, é a fase em que estão num mesmo cromossomo o alelo dominante de um gene e o alelo recessivo do outro gene.

A b// a B

DUPLO HETEROZIGOTO - GENES INDEPENDENTES


O duplo-heterozigoto com genes independentes é representado simbolicamente por AaBb e apresenta as seguintes características:

- Probabilidade de gametas carregarem alelos :P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = ½

- Gametas produzidos : ¼ A B : ¼ Ab : ¼ aB : ¼ ab

- Relação fenotípica na descendência do cruzamento entre duplo-heterozigotos : RF: 9:3:3:1


DUPLO HETEROZIGOTO - GENES EM PROXIMAÇÃO




O duplo-heterozigoto com genes em fase de aproximação é representado por AB//ab. São observadas as seguintes características:

- Probabilidade de gametas carregarem alelos :P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = ½

- Gametas produzidos: A B e ab, com freqüência P, e Ab e aB, com freqüência R. Em que P e R referem-se, respectivamente, aos tipos paternais e recombinantes. Pode-se verificar que P é maior ou igual a R. O valor de P será igual ao de R, quando os genes estiverem ligados, mas ocorrer freqüência de recombinação igual a 50%, de tal forma que a segregação se verificará da mesma forma se estes genes fossem independentes.

- Relação fenotípica na descedência do duplo-heterozigoto: Neste caso a proporção 9:3:3:1 é alterada. A proporção de indivíduos homozigotos recessivos torna-se, de maneira geral, superior a 1/16.

Observa-se que, se os genes estão ligados, a segregação de um par de não-alelos não ocorre de maneira independente. Se um gameta é portador de um alelo A a probabilidade dele também ser portador do alelo B é maior do que a do alelo b, pois neste caso haveria necessidade de recombinação gênica, que é um evento raro.


DUPLO HETEROZIGOTO - GENES EM REPULSÃO


O duplo-heterozizoto em fase de repulsão é representado por Ab//aB. São observadas as seguintes propriedades:

- Probabilidade de gametas carregarem alelos :P(A) = P(a) = P(B) = P(b) = ½

Gametas produzidos: A b e a B, com freqüência P, e A B e a b, com freqüência R.

- Relação fenotípica na descendência do duplo-heterozigoto também é diferente da 9:3:3:1. A proporção de homozigotos recessivos é inferior a 1/16.


DISTÂNCIA, %RECOMBINAÇÃO, % QUIASMA


Durante a meiose o cromossomo se divide longitudinalmente dando origem a duas cromátides irmãs. Os cromossomos homólogos se pareiam dando origem a uma estrutura denominada de tétrades ou bivalentes. Quando não existe permuta (ou quiasmas) todos os gametas serão do tipo paternal e quando existe permuta serão formados ½ dos gametas do tipo paternal e a outra metade do tipo recombinante. Considerando 4 tétrades (T) em 4 diferentes células e que cada célula dará origem a 4 gametas, pode-se predizer os tipos de gametas formados conforme ilustrado a seguir. O símbolo "x" representa a presença de quiasma na tétrade e "-" representar a ausência do mesmo.

Analisando a tabela acima conclui-se que:

(1/2) % QUIASMA = % RECOMBINAÇÃO

A porcentagem de recombinação é também função da distância entre os genes. Quanto maior for a distância entre dois genes, maior será a probabilidade de ocorrer um quiasma naquela região e, consequentemente, maior será a porcentagem de recombinação.

A curva de relação entre porcentagem de recombinação e a distância entre genes foi estabelecida para vários organismos. Assim, para pequenas distâncias entre os genes, inferior a 20 centimorgans (ou "unidade de distância" ou "unidades mapa"), tem sido adotada a seguinte expressão:

% Recombinação = Distância entre os genes


LIGAÇÃO - CRUZAMENTO TESTE


Ligações fatoriais podem ser avaliadas analisando a progênie do cruzamento entre um duplo-heterozigoto e outro em homozigose recessiva (cruzamento teste).

Será dado um exemplo em que se considera dois genes. O gene A/a controla o formato do fruto (A/a fruto redondo/alongado) e o gene B/b a inflorescência (B/b inflorescência simples/composta). A descendência do cruzamento teste é apresentada, permitindo as seguintes análises.

Constatação da evidência de ligação fatorial

Considera-se inicialmente a hipótese de que os genes são independentes. Avalia-se a segregação de cada loco individualmente, verificando a proporção 1:1, e, posteriormente, a segregação conjunta de 1:1:1:1. Considera-se que um duplo-heterozigoto (AaBb) quando submetido ao cruzamento teste dá como resultado os valores:

"A B" = a1

"A b" = a2

"a B" = a3

"a b" = a4

Ao lançar a hipótese de independência de segregação entre os genes A/a e B/b, deve-se esperar uma razão de segregação igual a 1:1:1:1. Esta proporção poderá ser testada pelo qui-quadrado, considerando todas as 4 classes fenotípicas e fazendo o teste com 3 graus de liberdade. Entretanto, a rejeição desta hipótese não implica que os genes estejam ligados, pois é possível que o gene A/a e/ou B/b não está segregando na proporção esperada de 1:1. Para se estudar esta possibilidade devere-se decompor os 3 graus de liberdade do qui-quadrado, obtido da análise das 4 classes fenotípicas em:

Qui-quadrado A/a (QQ)

Mede a segregação do loco A/a na hipótese de segregação 1:1. Está associado a 1 grau de liberdade. Pode ser calculado considerando:

de onde se obtém:

QQ = 2d²/ESP = 4d²/N = (a1 + a2 - a3 - a4)²/N

N = a1 + a2 + a3 + a4



Qui-quadrado B/b (QQ)

Mede a segregação do loco B/b na hipótese de segregação 1:1. Está associado a 1 grau de liberdade. Pode ser calculado considerando:

de onde se obtém:

QQ = 2d²/ESP = 4d²/N = (a1 - a2 + a3 - a4)²/N



Qui-quadrado L (QQ)

Mede a segregação conjunta de A/a e B/b baseada no princípio de ortogonalidade. Está associado a 1 grau de liberdade. Existindo ligação fatorial, as classes "AB + ab" e "aB + Ab" corresponderão às classes paternais e recombinantes, respectivamente, nos casos do duplo-heterozigoto estar em fase de aproximação, ou, ao contrário, nos casos em que o duplo-heterozigoto se encontrar em repulsão.

Em qualquer um dos casos (aproximação ou repulsão) a igualdade de "AB + ab" = "aB + Ab", testa a hipótese de que P = R = 0,5, em que não existe ligação fatorial, sendo P a classe paternal e R a classe recombinante. Assim, considera-se os seguintes valores:

de onde se obtém:

QQ = (a1 - a2 - a3 + a4)²/N



Genótipo do F1

O genótipo do F1 é estabelecido a partir de seus gametas do tipo paternal. O cruzamento teste é de grande utilidade, pois as freqüências dos indivíduos refletem a freqüência dos gametas produzidos pelo F1. Aqueles de maior freqüência são os paternais (P) e os de menores freqüências são os recombinantes (R). Neste caso, tem-se: