Gentica Bsica e Evoluo

Ligao gnica, Recombinao gnica Construo de mapas genticos

OBJETIVOS: ENTENDER O PROCESSO CIENTFICO QUE LEVOU AO CONHECIMENTO DA LIGAO GNICA E O USO DA RECOMBINAO PARA O POSICIONAMENTO DE GENES NO GENOMA. INTRODUO A contribuio de Mendel para os conceitos de segregao gnica DESENVOLVIMENTO Os experimentos que levaram ao conhecimento atual da segregao de genes no mesmo cromossomo CONCLUSO Como posicionar mapas nos cromossomos e a importncia da posio para os estudos de caractersticas quantitativas.

O mapeamento gentico baseado nos princpios da herana gnica

Gregor Mendel, 1885

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1865

1. Lei = Segregao aleatria dos alelos, se em um gene A, os alelos so A e a, os descendentes tem chances iguais de herdar o alelo A e o alelo a

2. Lei =

Segregao independente de pares de alelos, dados dois genes A e B, a herana dos alelos A independente da herana dos alelos de B

Com o conhecimento gerado, descobriu-se que: 1- h mais genes que cromossomos, 2- h mais de um gene por cromossomo, 3- o cromossomo a unidade de herana.

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Os Genes so herdados independentemente se estiverem em cromossomos diferentes, ou tem ligao fsica entre si se estiverem em um mesmo cromossomo

Os genes de um cromossomo formam um grupo de ligao

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Histrico 1900-1910 O experimento de Bateson W & Punnett RC

Os Genes de alguma forma esto ligados

Histrico 1900-1910 O experimento de Thomas Hunt Morgan, com Drosophila Cor de olho (pr, purpuro, e pr+, vermelho, dominante) Cerdas das asas (vg, vestigial, e vg+, normal, dominante)pr vg pr+ vg+ pr vg

pr/pr vg/vg

X

pr+/pr+ vg+/vg+

pr+ vg+

pr+ vg+ pr vg

pr+/pr vg+/vg pr/pr vg/vgpr vg pr vg

pr+

pr

pr vg

pr vg

pr+ vg

pr vg

pr vg+

pr vg

vg+ vg

1339

1195

151

154

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histrico

A pergunta era: Como apareciam alelos nos descendentes com combinao diferente dos parentais? Janssens in 1909 descobriu o Crossing over

histrico

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Parental

Recombinantes

Parental

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Recombinantes so os produtos da meiose com combinaes allicas diferentes da combinao das clulas haplides que formaram a clula diplide

Recombinantes so os produtos da meiose com combinaes allicas diferentes da combinao das clulas haplides que formaram a clula diplide

histrico

Arthur/Alfred Sturtevant em 1913 Assumiu que o evento de crossing over era aleatrio, portanto com igual chance de ocorrncia em qualquer ponto da cromtide. Em sendo verdade, se dois genes esto prximos na cromtide eles sero separados por cross-over menos frequentemente do que dois genes mais distantes entre si. A freqncia de separao proporcional a distncia entre os genes, sendo portanto uma medida relativa de posio entre os genes.

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Nos fins de 1991, em conversa com Morgan, eu repentinamente entendi que as variaes na fora de ligao, j atribudas por Morgan as diferenas espaciais na segregao dos genes, ofereceram a possibilidade de determinar seqncias na dimenso linear de um cromossomo. Eu fui para casa e gastei a maior parte da noite (negligenciando minha lio de casa da graduao) em produzir o primeiro mapa cromossmico Sturtevant

Uma unidade de mapa gentico definido como a distncia entre os genes para o qual um produto de meiose, em 100 eventos de meiose, recombinante.

Unidade de mapa gentico (Genetic map unit) => m.u.

A freqncia de recombinantes de 0.01 ou 1% definido como 1 m.u.

Uma unidade de mapa (m.u.) tambm conhecido como centimorgan (cM)

Dois lociOs recombinantes como fonte de informaopr+ pr pr vg pr vg pr+ vg pr vg pr vg+ pr vg

vg+ vg

1339

1195

151

154

Recombinantes =

151 + 154

= 305

Recombinantes + parentais = 151 + 154 + 1339 + 1195 = 2839 Proporo de recombinantes = 0.1074

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pr/pr+

m.u. = 10.74

vg/vg+

Gene para cor do olho

Gene para forma das cerdas das asas

Multi- lociOs recombinantes como fonte de informao Caractersticas estudadas por Sturtevant sc: falta de cerdas em regies do trax; ec: rea do olho irregular vg: pelos vestigiais sc+ ec+ vg+ sc+ ec+ vg+

sc ec vg

sc ec vg

sc/sc ec/ec vg/vg

x

sc+/sc+ ec+/ec+ vg+/vg+

sc/sc+ ec/ec+ vg/vg+ sc ec vg sc+ ec+ vg+

sc ec vg

sc+ sc/sc+ ec/ec+ vg/vg+ x ec+ vg+ sc/sc ec/ec vg/vg

sc ec vg

sc ec vg

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Trabalhando com dois loci : sc e ec

=56 F(r) = 56/ 1008 = 0.0555

sc/sc+

m.u. = cM = 5.55

ec/ec+

Locus cerdas torxicas

Locus para tipo de superfcie do olho

Trabalhando com dois loci : sc e vg

=506 F(r) = 506/ 1008 = 0.5019

sc/sc+

m.u. = cM = 50.19

vg/vg+

Locus cerdas torxicas

Locus para tipo de plo

Trabalhando com dois loci : ec e vg

=502 F(r) = 502/ 1008 = 0.4980

ec/ec+

m.u. = cM = 49.8

vg/vg+

Locus para tipo de superfcie do olho

Locus para tipo de plo

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Multi- loci

sc/sc+

m.u. = cM = 5.55

ec/ec+

vg/vg+

Locus cerdas torxicas

Locus para tipo de superfcie do olho

Locus para tipo de plo

Multi- loci

Caractersticas estudadas por Sturtevant v: olhos vermelhados; cv: ausncia da veia cruzada na asa ct: asa com fenda v ct+ cv+ v ct+ cv+

v+ ct cv

v+ ct cv

v+/v+ ct/ct cv/cv

x

v/v ct+/ct+ cv+/cv+

v/v+ ct/ct+ cv/cv+ v+ ct cv v ct+ cv+

v+ ct cv

v ct+ cv+

v/v+ ct/ct+ cv/cv+

x

v/v ct/ct cv/cv

v ct cv

v ct cv

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Trabalhando com dois loci : v e cv

=268 F(r) = 268/ 1448 = 0.1852

v/v+

m.u. = cM = 18.52

cv/cv+

Trabalhando com dois loci : v e ct

=191 F(r) = 191/ 1448 = 0.1319

v/v+

m.u. = cM = 13.19

ct/ct+

Trabalhando com dois loci : cv e ct

=93 F(r) = 93/ 1448 = 0.064

v/v+

m.u. = cM = 6.4

cv/ct+

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Multi- loci

Levando em considerao as trs combinaes: v x cv = 18.52 v x ct cv x ct = 13.2 = 6.4

v

ct

cv

18.52 cM 13.2 cM 6.4 cM

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Implicaes zootcnicas

Loci de caracterstica quantitativa do ingls Quantitative trait loci

O uso de marcadores genticos ou moleculares (microssatlites ou, mais recentemente SNP) para identificar locusloci com potencial associao com caractersticas quantitativas

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Associao de caractersticas com loci delimitado por marcadores

Intensidade de associao

Marcadores microssatlite no cromossomo 14

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Intensidade de associao

Marcadores microssatlite no cromossomo 5

A evoluo das genotipagens Um nico gene Sequenciamento (SNP) Os Bead Chips 96 marcadores/vez 384 marcadores 50.000 777.000 marcadores 1 milho de marcadores

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Como os genes determinam as caractersticas Os genes, seqncia de bases nitrogenadas que se expressam atravs da sntese de peptdeos e protenas. Esses peptdios esto envolvidos nos processos bioqumicos que determinam a produo dos animais. Ao longo da evoluo, vrias variantes dos genes, os chamados alelos, foram se formando, por mudanas da sequncia de bases nitrogenadas (nucleotdios) na molcula de DNA. Isso explica porqu os organismos so diferentes uns dos outros Ter o alelo = ter o fentipo?

P = G + E + GE56

Um marcador molecular

Marcador 1

Marcador 2

DNA

rea do gene de interesse, na molcula de DNA

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O desafio O desafio encontrar marcadores moleculares ou genticos que tenham associao com caractersticas produtivas, explicando uma parcela significativa da variao das caractersticas. Com o uso desses marcadores, em associao com DEPs e outras ferramentas de seleo, estaremos selecionando reprodutores que tm uma probabilidade muito maior de transmitirem aos seus descendentes, os genes ligados a uma maior produtividade dos animais, melhorando o ganho gentico e a qualidade mdia dos rebanhos maior produtividade

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agradecimentos

Pelos slides de aulas passadas Fernanda M. Rezende Fernando de Biasi Maria Marta Pastina

Estudo induzido1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. O que significa que dois pares de genes esto em linkage? O que desequilrio de ligao? O que retrocruzamento? O que um cruzamento teste? O que so mapas genticos ou mapas de ligao? Como so construdos? Conceitue QTL. Qual sua relao com genes causais? Diferencie marcadores genticos do tipo microssatlite do tipo SNP O que Bovine HapMap? O que o Bovine gene Bank? Localize no Gene Bank genes importantes para sua espcie de interesse Entre no site da Illumina e da Affimetrix e veja quais so os chips para animais. Algum interessa para voc? O estimula a estudar o assunto? 12. Procure na literatura trabalhos com QTLs nas diversas espcies 13. Os marcadores moleculares podem estar longe dos QTLs ou genes causais? 14. Qual ser o impacto dos mapeamentos de QTL e genmico na produo animal?

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