Interações Alélicas

Interações Alélicas
Dominância X Recessividade
Mutações recessivas:
A/A; A/a; a/a
A/A & A/a – Normais
1 cópia do alelo A assegura o fenótipo selvagem (Haplossuficiente).
a/a – Afetados
Mutações dominates:
A/A; A/a; a/a
A/A & A/a – afetados
1 cópia do alelo A ou não assegura o fenótipo selvagem (Haploinsuficiência) ou leva a
produção de algum produto que não deveria.
a/a – Normais
Entretanto, essas não são as únicas formas de “interação alélica”...
Vejamos:
Dominância incompleta:
... para facilitar a compreensão desta interação alélica, pense em termos de “dose”.
Vermelha
C+/C+
Rosa
C+/C
1X
1/2X
(intermediário)
Co-dominância:
Expressão de ambos os fenótipos em um indivíduo heterozigoto.
IA/IA; IA/i
IB/IB; IB/i
IA/IB
i/i
–
–
–
–
A
B
AB
O
Branca
C/C
0X
O caso da Anemia Falciforme:
HbA/HbA
HbA/HbS
Hbs/Hbs
–
–
–
Normal
Sem Anemia (forma comum observada na sociedade)
Com anemia grave (pode ser fatal)
Qual a relação alélica entre HbA e HbS?
1ª. Situação: Com anemia ou sem anemia?
HbA é dominante sobre HbS
2ª. Situação: forma da hemácia?
HbA apresenta dominância incompleta sobre HbS
PS: dependendo da pressão atmosférica, as hemácias, ainda que falcémicas, adquirem
uma forma mais próxima da forma normal.
3ª. Situação: forma da hemoglobina
HbA apresenta co-dominância em relação a HbS
PS: em termos de moléculas (hemoglobina) as duas co-existem no mesmo indivíduo.
Alelos letais recessivos:
Exemplo dos camundongos...
Camundongos
Pretos (WT; A/A) X Amarelos (Mut.; Ay/A)
Prole:
A/A : AY/A
50% / 50%
1:1
(o que indica: situação de heterozigose e que AY é dominante sobre A)
Cruzamento experimental:
Ay/A X Ay/A
Resultado observado:
Dois indivíduos amarelos pra um preto - Ay/A; Ay/A; A/A (2:1 é diferente de 1:2:1)
Explicação plausível:
Uma vez em homozigose (Ay/Ay) a interação é letal; ou seja, essa interação não só afeta
a cor da pelagem de camundongos, mas também afeta outra(s) característica(s) essencial
(ais); o que pode explicar doenças dominantes em que o indivíduo não sobrevive (anões
são sempre heterozigotos).
Interações Gênicas e Protéicas
Definição:
Alelos independentes (i.e., “genes localizados em cromossomos não homólogos”)
codificando moléculas relacionadas a uma mesma característica que podem ou não
participar de uma mesma via bioquímica.
VIAS BIOQUÍMICAS
A
B
CARACTERÍSTICA
Interações gênicas e protéicas

Efeitos pleiotrópicos
o Camundongos Yellow (alelo X alelo + outros genes e proteínas)
o Gato Manx (alelo X alelo + outros genes e proteínas)
o PKU (outros genes e proteínas – Conjunto complexo de fatores) *

...Uma andorinha não faz verão; assim como um único gene também não é o único
responsável por uma característica; por exemplo, no caso da cor das pétalas dos pés
de ervilha de Mendel...

Como a genética experimental disseca tal complexidade?
R: Metodologia Genética
1. Mutação
2. Teste de mutantes: Quantos são e quais são os genes
3. Teste de mutantes duplos: Se há interação gênica ou protéica, saber como ocorre
a interação.
Teste de complementação
1. Planta (pétalas azuis)
2. Planta (sofre irradiação)
3. Prole: três plantas cujas pétalas são brancas (Mut 1; Mut 2; Mut 3)
4. Cruzamentos:
a. Mut 1 X azul – F1: 100% azul; F2: 3:1
b. Mut 2 X azul – F1: 100% azul; F2: 3:1
c. Mut 3 X azul – F1: 100% azul; F2: 3:1
5. Pergunta: 1 único gene está mutado em cada indivíduo mutante OU cada
indivíduo mutante tem um gene diferente mutando?
6. Resposta: Cruzamentos...
a. Mut 1 X Mut 2 – 100% branca
b. Mut 1 X Mut 3 – 100% azul
c. Mut 2 X Mut 3 – 100% azul
7. Conclusão: Mut 1 e Mut 2 têm mutações em locais diferentes do mesmo gene e
Mut 3 tem mutação num segundo gene, mas veja: os dois genes em questão (o
gene referente aos mutantes 1 e 2 e o gene referente ao mutante 3) participam da
mesma característica!
8. Veja como:
1
2
a
B
a
B
a
B
a
B
3
A
b
A
b
Vejamos a figura do livro texto...
E o que daria se cruzássemos os mutantes 1 e 3 ou 2 e 3 além da F1?
PS: Prestem atenção na nomenclatura!
Parental: W1/W1; W2+/ W2+ (Brancas; p.ex.1) X W1+/W1+; W2/ W2 (Brancas; p.ex.3)
F1: W1+/W1; W2+/W2 (Azul)
F1 x F1
F2:
9 A_; B_
(Azul)
9 W1+/_; W2+/_
(Azul)
3 A_; bb
(Branca)
3 W1+/_; W2/W2
(Branca)
3 aa; B_
(Branca)
3 W1/W1; W2+/_
(Branca)
1 aa; bb
(Branca)
1 W1/W1; W2/W2
(Branca)
9:7
Exemplo da cobra do milharal:
Vejamos a figura do livro...
Alelo B+ do gene B – resulta num pigmento preto
Alelo O+ do gene O – resulta num pigmento laranja
... quando os dois genes e seus alelos estão presentes funcionais, a cobra apresenta-se
camuflada.
Parental: O/O; B+/ B+ (Preta) X O+/O+; B/ B (Laranja)
F1: O+/O; B+/B (Camuflada)
F1 x F1
F2:
9 O+/_; B+/_ (camuflada)
3 O+/_; B/B
(laranja)
3 O/O; B+/_
(preta)
1 O/O; B/B
(albina)
Não há uma proporção de 9:7, mas é um exemplo de como uma característica pode ser o
produto de vias bioquímicas completamente diferentes.
Epistasia recessiva
O termo “Epistasia” em “português” quer dizer sobrepujar, sobrepor.
O termo Epistasia em genética pode ser entendido como: um alelo mutante, de um
determinado gene, mascara (sobrepuja) a expressão de um outro gene.
O termo Epistasia em bioquímica pode ser entendido como: o produto de um gene
mutado, que está mais a frente numa via bioquímica, será o responsável pelo fenótipo.
Gene 1
Gene 2
A
Gene 3
B
Enzima 1
C
Enzima 2
X (Produto final)
Enzima 3
Vamos aos exemplos:
Planta “Blue-eyed-Mary”, cujas flores são azuis tem um genótipo:
W+/W+; M+/M+
Mutação:
Mut 1: W/W; M+/M+ (brancas)
Mut 2: W+/W+; M/M (magenta)
Cruzamento:
Mut 1: W/W; M+/M+ (brancas) X Mut 2: W+/W+; M/M (magenta)
F1: W+/W; M+/M (Azul)
F2:
9
W+/_; M+/_
(Azul)
3
W+/_; M/M
(Magenta)
9:3:4
+
3
W/W; M /_
(Branca)
1
W/W; M/M
(Branca)
PS: a mutação na primeira parte da via bioquímica sobrepuja o fenótipo magenta;
isso em termos de proporção (4 > 3).
Exemplo do cão labrador:
Alelo B+ e B do gene “B” – codificam os pigmentos preto e marrom, respectivamente.
Alelo E+ e E do gene “E” – permitem ou não, respectivamente, que os pigmentos sejam
depositados na pelagem. Quando os pigmentos não são depositados, a pelagem
apresenta-se creme.
B/B; E+/E+ (marron) X B+/B+; E/E (creme)
F1: B+/B; E+/E (Preto)
F2:
9
3
3
1
B+/_; E+/_
B+/_; E/E
B/B; E+/_
B/B; E/E
(Preto)
(Creme)
(Marrom)
(Creme)
Supressão
“Inativação de um fenótipo mutante”.
P. ex.:
Precursor 1
Gene1 (mut)
Não há produto final
Precursor 2
Gene2
A “supressão” ocorre quando duas mutações consecutivas nos alelos do gene 1 e 2
resultam em produtos gênicos que agora podem interagir.
Precursor 1
Gene1 (mut)
Há produto final
Precursor 2
Gene2 (mut)
Vejamos a figura.
Outro exemplo de supressão: “Drosophila”
Gene pd
Alelos pd+ e pd codificam os pigmentos vermelho e púrpura, respectivamente.
Gene su
Alelos su+ e su não tem fenótipo detectável; o que ocorre é que o alelo su “suprime o
fenótipo púrpuro”. Veja:
P: pd/pd; su+/su+ (púrpura) X pd+/pd+ ; su/su (vermelho)
F1 : pd+/ pd ; su+/su (vermelho)
F2 :
9 pd+/_ ; su+/_ (vermelho)
3 pd+/_ ; su/su (vermelho)
13 : 3
+
3 pd/pd ; su /_ (púrpuro)
1 pd/pd ; su /su (vermelho)
Reparem a diferença dos genótipos pd+/_ ; su+/_ e pd/pd; su/su; ambos conferem cor
vermelha.
Penetrância e Expressividade
Penetrância
...Antes:
Genótipo era completamente refletido no fenótipo; isso era uma certeza, e
dizíamos que a mutação tinha 100% de penetrância.
...Contudo:
Há exceções, e nem sempre os indivíduos que possuem um determinado
genótipo desenvolvem o fenótipo associado. A isto, chamamos de Penetrância
Incompleta.
Então, nestas situações, observamos que apenas uma determinada % destes
indivíduos desenvolve a característica.
Veja: Quando dizemos que uma determinada doença, por exemplo, autossômica
dominante, tem penetrância de 80%, isso quer dizer que um indivíduo com o genótipo
em questão tem 80% de chance de vir a desenvolver a doença. No caso da análise de
uma suposta prole nascer afetada, calculamos a probabilidade de o indivíduo receber o
alelo e multiplicamos pelo valor da penetrância.
Por quê?
1. Influência ambiental
Fenótipo produzido por efeitos ambientais que é o mesmo que o fenótipo
produzido por um genótipo. “Fenocópia”.
2. Influência de outros genes
Genes supressores.
3. Sutileza do fenótipo mutante
Genes não caracterizados, sem função definida ou mesmo que não sejam
essenciais.
Expressividade
Grau pelo qual um alelo é expresso ao nível fenotípico... i.e., há níveis diferentes
de expressão de uma característica.
Um determinado fenótipo, embora tenha uma penetrância de 100%, pode
apresentar uma expressividade muito baixa; o que faz com que o indivíduo, às vezes,
nem seja considerado afetado.