343o Profa Vanessa) - LabGeM · 1 1 Profa. Dra. Vanessa Kava-Cordeiro Ligação gênica: Cruzamento...

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1

Profa. Dra. Vanessa Kava-Cordeiro

Ligação gênica:

Cruzamento teste e F2

2

Genética Mendeliana

Os sete traços que Mendel observava em suas plantas eram os seguintes:

1. cor da semente: amarela ou verde2. forma ou aspecto da semente: lisa ou

rugosa 3. cor da vagem: verde ou amarela 4. forma da vagem: lisa ou ondulada 5. altura da planta: alta ou baixa 6. localização da flor: axial (ao longo do

caule) ou terminal (na ponta do caule) 7. cor da flor: púrpura ou branca 3

http://www.bio.miami.edu/~cmallery/150/mendel/c7.14.1.traits.jpg

4

O trabalho Original de Mendel mostrou em detalhes os resultados de cruzamentos entre plantas que produziam sementes amarelas e lisas e plantas que produziam sementes verdes e rugosas.


5


http

://w

ww

.bio

.mia

mi.e

du/

~cm

alle

ry/1

50/m

end

el/c

8.15

x2.m

end

el.la

ws.

jpg

6


• Será que cada característica destas realmente segrega independentemente uma da outra?

• Cada uma delas está presente em um cromossomo individual de ervilha?

7


Figure 2: Mendel's 7 genes and their locations on pea chromosomes.Why didn't Gregor Mendel find linkage?

Blixt, S., Nature, 1975

http://www.nature.com/scitable/nated/content/18343/blixt_table_1_1975_mid_1.jpg8

1) Por que os 2 genes localizados no cromossomo 1 e 2 genes dos 3 localizados no cromossomo 4 estão tão afastados uns dos outros nestes cromossomos que a LIGAÇÃO não é observada. Estes genes são sintênicos(mesmo cromossomo) porém comportam-se como Segregação Independente por estarem muito distantes.

Por que então Mendel não detectou LIGAÇÃO entre algumas características???


9

Por que então Mendel não detectou LIGAÇÃO entre algumas características???


2) Estudos posteriores (H. Lamprecht) concluíram que Mendel provavelmente não estudou a segregação simultânea dos alelos para os genes que controlam a altura da planta (alta ou anã) X o formato da vagem (lisa ou ondulada), pois estas não demonstram segregação independente, ou seja elas estão ligadas.

2

10 11 12

Ligação de genes

Ligação Gênica

13

Ligação gênica

• William Bateson, Edith Rebecca Saunders e Reginald C. Punnett(1905) detectaram um desvio muitosignificativo das proporçõesmendelianas em um cruzamentodiíbrido (9:3:3:1) para as características cor da flor e forma do grão de pólen em ervilhas doces. Os autores descreveram um possívelacoplamento ou conexão entre osalelos parentais.

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Ligação gênica

• Thomas Hunt Morgan (1911) teve a ideia de ligação gênica, na qual se dois genes estivessem associadospróximos no mesmocromossomo, não segregariamindependentemente.

3ª Lei da Genética ou

Lei de Morgan (ligação)15

Ligação gênica

• Thomas Hunt Morgan e Alfred Henry Sturtevant, seu estudante, conduziram estudos posteriores de ligação, obtendo informações sobre a localização de genes emcromossomos e também fizeram o primeiro mapeamento gênico (1913).

– Genes estavam dispostos de forma linear – Cada cromossomo possuía um conjunto

de genes diferentes, localizados em locais específicos (locus)

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Ligação gênica

• Punnett usou as informações sobreligação de Morgan e Sturtevant, identificou ligação em seus trabalhosanteriores e publicou estes dados (Punnett, 1923; Punnett, 1927).

Phenotype Expected Observed (Observed-Expected)2/Expected

Purple, long 1199 1528 90.3

Purple, round 400 106 216.1

Red, long 400 117 200.2

Red, round 133 381 462.4

Total 2132 2132 c2

= 969.0

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LIGAÇÃO

Os genes (ou marcadores genéticos) localizados próximos, no mesmo cromossomo, tendem a permanecer unidos durante a gametogênese. Ou seja, eles nãoexibem Segregação Independente. Tais genes (ou marcadores genéticos) são chamados de ligados, e o fenômeno, ou padrão de transmissão dos genes ligados échamado ligação.

18

Genes ligados sofrem recombinação pelo mecanismo de

PERMUTA ou CROSSING-OVER

3

19

LIGAÇÃO

Exemplo:1) Dois genes autossômicos com dois alelos cada (gene A com os alelos A e a, gene B com os alelos B e b)

2) Para cada gene, um alelo é completamente dominante em relação ao outro (A>a, B>b)

3) Não envolve Epistasia (cada gene atua sobre uma característica distinta da outra)

20

LIGAÇÃO

2 genes localizados em cromos. diferentes 2 genes localizados no mesmo cromos.

P A/A;B/B X a/a;b/b F1 A/a;B/b

F1 a

A

B

b

X Cruzamento Teste

GametasA

A

a

a

a

a

a

a

b

b

b

b

b

B

B

b

¼ ou 25%

¼ ou 25%

¼ ou 25%

¼ ou 25%

Paren

taisR

ecombinantes

50%

50%

Cruzamento Teste

P: AC/AC X ac/ac F1: AC/ac

F1

A C

ca X

Gametas

A

A

C

C

a

a

a

a

a

a

c

c

c

c

c

c

Paren

taisR

ecombinantes

+ 50%

- 50%

21

1) Quando ocorre a recombinação entre dois genes ligados?

2) Como pode ser esta recombinação?

22

Cinco estágios da PRÓFASE I da meiose

MEIOSE

23

Quiasma

24

Múltiplas possibilidades de permuta na PRÓFASE I da meiose

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• Genes Ligados – Necessidade de estabelecer uma forma de “medir” o valor de ligação (c).

• A unidade de “medida”entre dois genes é dada pela frequência de recombinação entre eles (cM - centiMorgans, U.M. - Unidades de Mapa ou em % de recombinação –1cM= 1U.M. = 1% de recombinação).

• Genes ligados estão presentes no mesmo cromossomo a uma distância menor que 50cM.

• Quando a distância entre dois genes é maior que 50cM, a probabilidade de permuta é tão grande que na análise da descendência estes genes segregam independentemente (porém são sintênicos).

LIGAÇÃO

26

NEM TODAS AS PERMUTAS PODEM SER

IDENTIFICADAS POR MEIO DE CRUZAMENTOS!

ESTIMATIVA DA DISTÂNCIA

ENTRE DOIS GENES

100 ovogônias entrando em meiose

Todas as permutas sendo consideradas!

27

ESTIMATIVA DA DISTÂNCIA ENTRE DOIS GENES

4

28

Fases dos genes

(alelos dominantes e recessivos no heterozigoto)

ATRAÇÃO, ACOPLAMENTO OU

CIS

REPULSÃO OU TRANS

A

a

A

a

B

Bb

b

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gametas recombinantes

gametas parentais

Freq. de recombinação

50%50%C = ou > 50

S.I.

< 50%> 50%50 > C > 0

Ligação parcial

-100%C = 0

Ligação completa

30

Ligação de genes

Ligação Gênica: cruzamento-teste

31

• As proporções dos gametas parentais são maiores do que dos recombinantes (P>R)

AaBb x aabb

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Cruzamento com

Drosophila melanogaster

asa normal - vg+ > vg – asa vestigial

corpo cinza - b+ > b – corpo preto

33

LIGAÇÃO E PERMUTA

CRUZAMENTO I = a F1 carrega formas selvagens para os dois genes em um cromossomo (vg+ e b+) e no seu homólogo as formas mutantes (vg e b). Esta configuração é denominada de ATRAÇÃO ou CIS.

CRUZAMENTO II = a F1 carrega em cada cromossomo as duas formas de genes, um mutante e um selvagem (vg+ e b) (vg e b+). Esta configuração é denominada de REPULSÃO ou TRANS.

34

Cruzamento com


35

Cruzamento com


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CRUZAMENTO-TESTE Cor do Corpo: b+ = cinza b = pretoForma das Asas: vg+ = asas normais vg = vestigiais

CRUZAMENTO I CRUZAMENTO II

P: asas normais e corpo cinza X asas vestigiais e corpo preto

P: asas normais e corpo preto

X asas vestigiais e corpo cinza

X

vg+

vg+

vg

vgb+

b+

b

b

F1

vg+

vg

b+

bX

vg

vg b

b

vg+ b+

vg b vg b vg b vg b

vg b vg+ b vg b+

9288415 405

180 Recombinantes820 Parentais

vg+ b

vg+ b

vg b+

vg b+

X

F1

vg+ b

vg b+

X

vg

vg b

b

vg+ b vg b+ vg+ b+ vg

vg b

b

vg bvg bvg b

820+180=1.000

82% Parentais : 18% Recombinantes82% Parentais : 18% Recombinantes

41% 41% 9% 9%

CISTRANS

5

37

• c = Σ R x 100 (Fórmula para cruzamento-teste)

N

• c = 180 x 100 = 18 cM1000

Cálculo da distância entre os genes, em função da frequência de recombinação

VALOR DE LIGAÇÃO (c)

CRUZAMENTO I

FREQUÊNCIA DOS GAMETAS

RECOMBINANTES:

vg+ b = c/2

vg b+ = c/2

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EXERCÍCIOS

Como saber se dois genes estão ligados?

1. Duas características de padrão de Herança Monogênica, com dois alelos cada e com dominância completa entre eles, foram avaliadas quanto ao modo de segregação por meio de um cruzamento teste. Pelos resultados obtidos, determine se estes genes estão segregando independentemente ou estão ligados. Se estiverem ligados, calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.

AaBb x aabb

AaBb = 84

Aabb = 21

aaBb = 21

aabb = 84

39

EXERCÍCIOS


1. Determine se estes genes estão segregando independentemente ou estão ligados.

AaBb x aabb

AaBb = 84

Aabb = 21

aaBb = 21

aabb = 8484aabb210Total

21aaBb21Aabb

84AaBbd2/edEsp.Obs.

H0 = Os genes segregam independentemente

40

EXERCÍCIOS


1. Determine se estes genes estão segregando independentemente ou estão ligados.

AaBb x aabb

AaBb = 84

Aabb = 21

aaBb = 21

aabb = 84

18,931,552,584aabb75,60210210Total

18,9-31,552,521aaBb18,9-31,552,521Aabb

18,931,552,584AaBbd2/edEsp.Obs.


G.L. : 4 – 1 = 3

Rejeita H0

41

EXERCÍCIOS


1. Se estiverem ligados, calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.

AaBb x aabb

AaBb = 84

Aabb = 21

aaBb = 21

aabb = 84

Como estes genes não segregam independentemente, devem estar LIGADOS!

42

EXERCÍCIOS


1. Se estiverem ligados, calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.

AaBb x aabb

AaBb = 84 (P)

Aabb = 21 (R)

aaBb = 21 (R)

aabb = 84 (P)

c = 42 x 100 = 20 cM210

c = Σ R x 100 (Fórmula para cruzamento-teste)N

43

EXERCÍCIOS


1. Determine a fase do heterozigoto.

CIS OU TRANS?

AaBb (?) x aabb (a b)

AaBb = 84 A B

Aabb = 21

aaBb = 21

aabb = 84 a b

cis

44

EXERCÍCIOS

Como saber se dois genes estão ligados?2. Duas características de padrão de Herança Monogênica, com dois alelos

cada e com dominância completa entre eles, foram avaliadas quanto ao modo de segregação por meio de um cruzamento teste. Pelos resultados obtidos, determine se estes genes estão segregando independentemente ou estão ligados. Se estiverem ligados, calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.

AaBb x aabb

AaBb = 17

Aabb = 20

aaBb = 21

aabb = 16

45

EXERCÍCIOS



AaBb x aabb

AaBb = 17

Aabb = 20

aaBb = 21

aabb = 16

0,338-2,518,516aabb

0,91807474Total

0,3382,518,521aaBb

0,1211,518,520Aabb0,121-1,518,517AaBb

d2/edEsp.Obs.


G.L. : 4 – 1 = 3

Aceita H0

6

46

EXERCÍCIOS



AaBb x aabb

AaBb = 17

Aabb = 20

aaBb = 21

aabb = 16

Estes genes segregam independentemente !!!

47

EXERCÍCIOS


3. Duas características de padrão de Herança Monogênica, com dois alelos cada e com dominância completa entre eles, foram avaliadas quanto ao modo de segregação por meio de um cruzamento teste. Pelos resultados obtidos, concluiu-se que estes genes estão ligados. Calcule o valor de ligação e determine a fase do heterozigoto.

AaBb x aabb

AaBb = 222

Aabb = 530

aaBb = 518

aabb = 200

48

EXERCÍCIOS



AaBb x aabb

AaBb = 222

Aabb = 530

aaBb = 518

aabb = 200

c = 422 x 100 = 28,7 cM1470

49

EXERCÍCIOS



AaBb x aabb

AaBb = 222

Aabb = 530

aaBb = 518

aabb = 200

c = 422 x 100 = 28,7 cM1470

CIS OU TRANS?

AaBb (?) x aabb (a b)

AaBb = 222

Aabb = 530 A b

aaBb = 518 a B

aabb = 200

trans

50

Ligação de genes

Ligação Gênica: F2

51

F22 genes com dois alelos

autossômicos

• Cruzamento clássico– P) AABB x aabb

– F1) AaBb x AaBb (S.I.)

1/16aabb

2/16aaBb

1/16aaBB

2/16Aabb

4/16AaBb

2/16AaBB

1/16AAbb

2/16AABb

1/16AABB

A>a, B>bA>a, B=bA=a, B=bfrequênciasGenótipos

Frequências fenotípicas dependem do sistema de interação alélica.

52

LIGAÇÃO – F2

• Cruzamento clássico– P) AABB x aabb

– F1) AaBb x AaBb (LIGAÇÃO - CIS)


RECOMBINANTES:

A b = c/2

a B = c/2


PARENTAIS:

A B = (1 – c)/2

a b = (1 – c)/2

53

F2 – Acoplamento ou cis

aB

c/2

Ab

c/2

ab

(1-c)/2

AB

(1-c)/2

aB

c/2

Ab

c/2

ab

(1-c)/2

AB

(1-c)/2♀

♂

GAMETAS PARENTAIS

GA

ME

TA

S

PA

RE

NT

AIS

GAMETAS RECOMBINANTES

GA

ME

TA

S

RE

CO

MB

INA

NT

ES

54


aB

c/2

Ab

c/2

aabb

(1-c)2/4

AaBb

(1-c)2/4

ab

(1-c)/2

AaBb

(1-c)2/4

AABB

(1-c)2/4

AB

(1-c)/2

aB

c/2

Ab

c/2

ab

(1-c)/2

AB

(1-c)/2♀

♂

7

55


aaBb

c(1-c)/4

AaBB

c(1-c)/4

aB

c/2

Aabb

c(1-c)/4

AABb

c(1-c)/4

Ab

c/2

aaBb

c(1-c)/4

Aabb

c(1-c)/4

aabb

(1-c)2/4

AaBb

(1-c)2/4

ab

(1-c)/2

AaBB

c(1-c)/4

AABb

c(1-c)/4

AaBb

(1-c)2/4

AABB

(1-c)2/4

AB

(1-c)/2

aB

c/2

Ab

c/2

ab

(1-c)/2

AB

(1-c)/2♀

♂

56


aaBB

c2/4

AaBb

c2/4

aaBb

c(1-c)/4

AaBB

c(1-c)/4

aB

c/2

AaBb

c2/4

AAbb

c2/4

Aabb

c(1-c)/4

AABb

c(1-c)/4

Ab

c/2

aaBb

c(1-c)/4

Aabb

c(1-c)/4

aabb

(1-c)2/4

AaBb

(1-c)2/4

ab

(1-c)/2

AaBB

c(1-c)/4

AABb

c(1-c)/4

AaBb

(1-c)2/4

AABB

(1-c)2/4

AB

(1-c)/2

aB

c/2

Ab

c/2

ab

(1-c)/2

AB

(1-c)/2♀

♂

57

Segregação Independente2 genes com 2 alelos e dominância

completa em ambos

• A_B_ = 9/16• A_bb = 3/16• aaB_ = 3/16• aabb = 1/16

58


aaBB

c2/4

AaBb

c2/4

aaBb

c(1-c)/4

AaBB

c(1-c)/4

aB

c/2

AaBb

c2/4

AAbb

c2/4

Aabb

c(1-c)/4

AABb

c(1-c)/4

Ab

c/2

aaBb

c(1-c)/4

Aabb

c(1-c)/4

aabb

(1-c)2/4

AaBb

(1-c)2/4

ab

(1-c)/2

AaBB

c(1-c)/4

AABb

c(1-c)/4

AaBb

(1-c)2/4

AABB

(1-c)2/4

AB

(1-c)/2

aB

c/2

Ab

c/2

ab

(1-c)/2

AB

(1-c)/2♀

♂

59

Ligação (cis)

• A_B_ = 3 x [(1-c)2/4] + 4 x [c(1-c)/4] +2 x [c2/4]

• A_bb = 2 x [c(1-c)/4] + 1 x [c2/4]

• aaB_ = 2 x [c(1-c)/4] + 1 x [c2/4]

• aabb = (1-c)2/4

60

Ligação (cis)

• A_B_ = [ 2 + (1-c)2]/4

• A_bb = [ 1 - (1-c) 2]/4

• aaB_ = [ 1 - (1-c) 2]/4

• aabb = (1-c)2/4

61

F2 – Repulsão ou trans

aaBB

(1-c)2/4

AaBb

(1-c)2/4

aaBb

c(1-c)/4

AaBB

c(1-c)/4

aB

(1-c)/2

AaBb

(1-c)2/4

AAbb

(1-c)2/4

Aabb

c(1-c)/4

AABb

c(1-c)/4

Ab

(1-c)/2

aaBb

c(1-c)/4

Aabb

c(1-c)/4

aabb

c2/4

AaBb

c2/4

ab

c/2

AaBB

c(1-c)/4

AABb

c(1-c)/4

AaBb

c2/4

AABB

c2/4

AB

c/2

aB

(1-c)/2

Ab

(1-c)/2

ab

c/2

AB

c/2♀

♂

62

Ligação (trans)

• A_B_ = 2 x [(1-c)2/4] + 4 x [c(1-c)/4] + 3 x [c2/4]

• A_bb = 2 x [c(1-c)/4] + 1 x [(1 – c)2/4]

• aaB_ = 2 x [c(1-c)/4] + 1 x [(1 – c)2/4]

• aabb = c2/4

63

Ligação (trans)

• A_B_ = (2 + c2)/4

• A_bb = (1 – c2)/4

• aaB_ = (1 – c2)/4

• aabb = c2/4

8

64

•Cálculo da Ligação em F2:

•Poderia ser usado o valor de cada classe (Ex.: trans - aabb = c2/4) porém a devido a existência de muitas fontes de variação, é aconselhável usar um valor equilibrado, considerando as 4 equações (para cada caso, cis outrans), representando as quatro classes, numa equação única.

65


•Fórmula de EMERSON = reunião das 4 equações por SOMA

•Fórmula de FISHER = reunião das 4 equações por PRODUTO

66

•Cálculo da Ligação em F2:•Fórmula de EMERSON = reunião das 4 equações por

SOMA

(A_B_ + aabb) – (A_bb + aaB_)

N

•CIS c = 1 - √[(ΣP – ΣR)/N]

•TRANS c = √[(ΣR – ΣP)/N]

67

c = 1-√[(ΣP– ΣR)/N]

c = 1-√[(753– 50)/803]

c = 1-√[703/803]

c = 1-√0,8755

c = 1-0,9357

c = 0,0643

c = 6,43 cM

68


•Fórmula de FISHER = reunião das 4 equações por PRODUTO (Fórmula geral, para cis ou trans)

Q = Produto das combinações novas

Produto das combinações paternas

Resultado = equações biquadradas (Para facilitar, foi elaborada uma tabela com os valores de c, correspondentes aos valores de Q obtidos na fórmula)

69

Q = (26 x 24)/(583 x 170)

Q = 624/99110

Q = 0,006296

70

Q = 0,006296

para associação (cis)

corresponde a um valor de c (%) de...

c (%) entre 6 e 7% (ou entre 6 a 7 cM)

pela fórmula de

EMERSON,c = 6,43 cM

71

LIGAÇÃO EM CRUZ.-TESTE E F2Por meio de cruzamentos (CT = Cruzamento teste e F2) de sementes de milho contrastantes para a cor (amarela B > b branca) e textura (lisa S > s enrugada), pesquisadores estudaram a ligação destes genes:

8974amarelo, enrugado

354211185TOTAL

82590branco, enrugado

91036branco, liso

255685amarelo, liso

F2CT2CT1fenótipos

1) Determine a fase do heterozigoto de cada cruzamento.

2) Calcule o valor de ligação nos dois cruzamentos-teste.

3) Calcule o valor de ligação pela F2, utilizando as fórmulas de Emerson e Fisher.

72

CRUZAMENTO-TESTE

c = Σ R x 100 (Fórmula para cruzamento-teste)N

CT1 (cis) c = (4+6) x 100 = 0,054 X 100 = 5,4 cM185


354211185TOTAL


91036branco, liso

255685amarelo, liso

F2CT2CT1fenótipos

CT2 (trans) c = (6+5) x 100 = 0,052 X 100 = 5,2 cM211

9

73

F2 - EMERSON

(c) cis c = 1 - √[(ΣP – ΣR)/N]

c = 1 - √[(255+82) – (8+9)/354] = 0,049 x 100 = 4,9 cM


354211185TOTAL


91036branco, liso

255685amarelo, liso

F2CT2CT1fenótipos

F2 - FISHERQ = Produto das combinações novas

Produto das combinações paternas

Q = 8 x 9 = 0,00344255 x 82

c ≈ 5 cM

74

Até a próxima!

Profa. Vanessa

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