AVANÇOS NO ENTENDIMENTO DA RELAÇÃO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS
LGN 5799 – Seminários em Genética e Melhoramento de Plantas
Departamento de Genética
Avenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: 13400-970 - Piracicaba - SP
http://www.genetica.esalq.usp.br/semina.php
AVANÇOS NO ENTENDIMENTO DA RELAÇÃO ENTRE GENÓTIPO E
FENÓTIPO ATRAVÉS DE MARCADORES GENÉTICOS
Pós-graduando: Gabriel Rodrigues Alves Margarido
Orientador: Antonio Augusto Franco Garcia
A informação obtida a partir de marcadores genéticos, em especial no que se refere aos
caracteres quantitativos, através do mapeamento de QTLs (Quantitative Trait Loci), é de grande
importância para a compreensão da base genética subjacente à extensa variação fenotípica
observada em populações naturais e experimentais. No entanto, a elucidação de detalhes de como
são feitas as ligações entre genótipo e fenótipo (“caixa preta”) está em seus passos iniciais.
Atualmente, com a abundância de marcadores moleculares, métodos de genotipagem e métodos
estatísticos sofisticados, o mapeamento de QTLs auxilia no entendimento da variação genética
em termos do número de genes, do efeito de alelos em diferentes backgrounds e em vários
ambientes e a base molecular dos caracteres quantitativos (Mackay et al., 2009).
De acordo com a literatura recente, QTLs com grandes efeitos são raros, de modo que a
variação genética é devida principalmente a muitos locos com efeitos muito pequenos para serem
detectados, devido à falta de poder estatístico nos experimentos conduzidos até o momento
(Paterson et al., 1991; Mackay et al., 2009). Além disso, o conhecimento atual sobre genes
candidatos é bastante restrito, limitando-se a resultados de estudos de mutagênese, de forma que
o genoma é um território ainda pouco explorado. Neste contexto, a análise genética quantitativa
tem papel complementar e é um método eficiente para anotação funcional de genomas (Mezey et
al., 2005).
A interação entre dois ou mais locos (epistasia) também é um fenômeno de ocorrência
bastante comum, mas que havia sido pouco detectada devido a dificuldades experimentais que
resultam em baixo poder. Na realidade, a epistasia pode ser da mesma magnitude dos efeitos
principais (dos quais é muitas vezes independente), podendo também ser observada entre QTLs
muito próximos e até entre polimorfismos em um único loco (Phillips, 2008). Outro fenômeno de
ocorrência generalizada e ao qual pouca atenção foi dada é a pleiotropia, no qual um gene afeta
dois ou mais caracteres simultaneamente, o que resulta em correlações genéticas estáveis, com
conseqüências para a seleção artificial e para a evolução. Através de estudos de
subfuncionalização, há evidências de que, apesar de um gene ser pleiotrópico, cada polimorfismo
afeta uma característica isolada (Mackay et al., 2009). No que diz respeito à base molecular dos
caracteres quantitativos, o mapeamento de QTN (Quantitative Trait Nucleotide) começa a revelar
as variantes causais responsáveis pela variação fenotípica. As mudanças podem ocorrer em
regiões codantes, através de polimorfismos não-sinônimos ou até mesmo sinônimos, ou em
regiões regulatórias, como promotores e introns, afetando a ligação de fatores de transcrição ou o
padrão de splicing (Mackay et al., 2009).
Mais recentemente, a abordagem da Genética de Sistemas (ou Genômica Genética) visa
integrar informações de variação no DNA, abundância de transcritos, fenótipos moleculares e do
fenótipo do organismo, para construir redes causais de transcritos correlacionados. Para tanto, são
realizadas etapas de mapeamento de eQTLs (QTLs de expressão), construção de redes de
coexpressão de transcritos e mapeamento de QTTs (Quantitative Trait Transcripts). Desta
maneira, o mapeamento tradicional de QTLs é desmembrado em partes intermediárias, de modo a
explicar diferenças na expressão gênica, que por sua vez implicam em alterações fenotípicas.
Biologicamente, tais alterações são resultado de uma rede de transcritos correlacionados, os quais
se organizam em módulos com significado biológico (Ayroles et al., 2009). O conceito estatístico
de dependência condicional é essencial para transformar uma rede de coexpressão em uma rede
biológica direcionada.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AYROLES, J.F.; CARBONE, M.A.; STONE, E.A. et al. Systems genetics of complex traits in
Drosophila melanogaster. Nature Genetics, v.41, p.299-307, 2009.
MACKAY, T.F.M.; STONE, E.A.; AYROLES, J.F. The genetics of quantitative traits:
challenges and prospects. Nature Reviews Genetics, v.10, p.565-577, 2009.
MEZEY, J.G.; HOULE, D.; NUZHDIN, S.V. Naturally segregating quantitative trait loci
affecting wing shape of Drosophila melanogaster. Genetics, v.169, p.2101-2113, 2005.
PATERSON, A.H.; DAMON, S.; HEWITT, J.D.; ZAMIR, D.; RABINOWITCH, H.D.;
LINCOLN, S.E.; LANDER, E.S.; TANKSLEY, S.D. Mendelian factors underlying
quantitative traits in tomato: comparison across species, generations, and environments.
Genetics, v.127, p.181-197, 1991.
PHILLIPS, P.C. Epistasis – the essential role of gene interactions in the structure and evolution
of genetic systems. Nature Reviews Genetics, v.9, p.855-867, 2008.