17417 Genetica Basica Aula 15 Volume02

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15As interações entre genes na determinação de uma característica

Ao fi nal desta aula, você deverá ser capaz de:

• Reconhecer que vários genes podem afetar um caráter.

• Identifi car que as modifi cações nas proporções fenotípicas podem ser causadas por interações gênicas.

• Reconhecer as bases moleculares das interações gênicas.

• Aplicar teste de alelismo.

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Genética Básica | As interações entre genes na determinação de uma característica

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Até aqui, durante as nossas aulas consideramos a análise de características condicionadas por apenas um gene. Vimos também que a determinação do fenótipo nessas características depende das relações de dominância entre os alelos do gene. Contudo, para várias características, os alelos de mais de um gene podem interagir na determinação do fenótipo.

Algumas das primeiras evidências de que uma característica pode ser infl uenciada por mais de um gene foram obtidas por BATESON e colaboradores em 1905, a partir de experimentos com galinhas (Gallus gallus), logo após o redescobrimento dos trabalhos de Mendel. Eles estudaram várias características, inclusive a crista desses galináceos (Figura 15.1). Esse exemplo é muito conhecido e apresentado na maioria dos livros didáticos. Procure revê-lo nos livros do Ensino Médio, pois, nesta aula, vamos começar a analisar essa questão a partir de outro exemplo.

Os periquitos australianos possuem grande diversidade de cores, mas há quatro cores básicas em sua plumagem: verde, azul, amarela e branca, nas quais nos deteremos (Figura 15.2). Hoje, já conhecemos o padrão de determinação genética dessa variação. Mas imagine se nós, como geneticistas, tivéssemos que propor uma hipótese para explicá-la. Como poderíamos começar nossa análise?

Uma das mais fundamentais estratégias para resolver um problema em Genética é a realização de cruzamentos. Então, deveríamos cruzar os periquitos e ver os resultados. Cruzando duas linhagens puras, uma com penas verdes e outra com penas brancas, obteríamos uma F1 de periquitos todos com penas verdes. É claro que a partir de um único casal não teríamos muitas informações, pois cada casal de periquitos tem um número bem reduzido de fi lhotes. Vamos então imaginar que poderíamos analisar o resultado obtido a partir do cruzamento de vários casais e somar os dados você esperaria obter na F2 desse cruzamento se apenas um gene estivesse envolvido na determinação da característica cor da pena?

Você deve ter respondido: 3 verdes para 1 branco, considerando, pelo resultado da F1, que o alelo para a cor verde seria dominante sobre o alelo para a cor branca.

Figura 15.1: A variação no padrão da crista de galinhas foi um dos primeiros exemplos de interação gênica descritos.

WILLIAM BATESON (1861-1926)

Biólogo inglês.

rosa noz ervilha simples aula_15.indd 9819/7/2004, 12:45:32

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15 MÓDULO 2Mas não é este o resultado que obteríamos, e sim, observaríamos o aparecimento de periquitos com os quatro fenótipos possíveis nas proporções de 9 verdes : 3 amarelos : 3 azuis : 1 branco. Essas proporções são semelhantes às obtidas nos cruzamentos diíbridos realizados por Mendel, a diferença é que, nos exemplos com as ervilhas, duas características eram consideradas simultaneamente. Por exemplo, cor e forma da semente. Já no caso dos periquitos, estamos considerando apenas uma característica, cor da pena.

De qualquer forma, a proporção 9 : 3 : 3 : 1 na F2de um cruzamento entre duas linhagens puras indica que dois genes que segregam independentemente estejam envolvidos na determinação dessa característica e que há dominância completa entre os alelos de cada um dos genes (Quadro 15.1).

Quadro 15.1: Proporções genotípica e fenotípica esperadas em cruzamentos diíbridos onde há segregação independente e dominância completa entre os alelos dos genes em questão.

¼ AB¼ Ab¼ aB¼ ab ¼ AB1/16 AABB1/16 AABb1/16 AaBB1/16 AaBb

¼ Ab1/16 AABb1/16 AAbb1/16 AaBb1/16 Aabb

¼ aB1/16 AaBB1/16 AaBb1/16 aaBB1/16 aaBb ¼ ab1/16 AaBb1/16 Aabb1/16 aaBb1/16 ab

No caso da plumagem dos periquitos australianos, um dos genes envolvidos controla a presença de um pigmento amarelo, psitacina, que se concentra na periferia das fi bras da pena. O outro gene controla a deposição de melanina no centro das fi bras da pena. Os periquitos que possuem os alelos normais desses dois genes depositam tanto a psitacina quanto a melanina e possuem penas de cor verde. Os periquitos duplohomozigóticos para os alelos mutantes desses genes são incapazes de depositar tanto um pigmento quanto o outro e possuem as penas brancas. Os periquitos amarelos são aqueles capazes de depositar psitacina, mas não melanina. E os periquitos azuis são aqueles capazes de depositar melanina, mas não psitacina (Figura 15.3).

A cor azul resulta do efeito causado pela dispersão de luz nas camadas superfi ciais das fi bras da pena contra o fundo escuro de melanina, no centro das fi bras. Esse é um efeito semelhante ao que produz a cor azul do céu e dos olhos na espécie humana.

Proporção genotípica: 1(AB) : 2 (AABb) : 1 (Ab) : 2 (AaBB) : 4 (AaBb) : 2 (Aabb) : 1(aB) : 2 (aaBb) : 1 (ab).

Proporção fenotípica: 9 (A_B_) : 3 (A_bb) : 3 (aaB_) : 1 (ab).

Figura 15.2: Periquito australiano.

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Figura 15.3: Cruzamento diíbrido a partir de duas linhagens puras de periquitos com penas verdes e brancas. O geneM é responsável pela deposição de melanina no centro das fi bras da pena, possuindo, pelo menos, dois alelos:M, que condiciona a deposição de melanina, e m, que não condiciona a deposição de melanina. O gene Pé responsável pela presença de psitacina na periferia das fi bras da pena, possuindo, pelo menos, dois alelos: o alelo P, que determina a presença de psitacina, e o alelo p, que causa a ausência da psitacina. O símbolo “ _ “ indica que o alelo nesta posição pode ser o dominante ou recessivo.

O Esquema 1 apresenta uma possível explicação para as vias metabólicas envolvidas na determinação do padrão de cor da plumagem em periquitos. Como já vimos, cada etapa de uma via metabólica é catalisada por uma enzima, que por sua vez é o produto da transcrição e tradução de um gene. Quando esse gene sofre uma mutação, seu produto, ou seja, a enzima resultante, pode não ser mais capaz de realizar a sua função e a via será interrompida na etapa correspondente.

Esquema 1:

Alelo PAlelo P Enzima P

Psitacina livre Psitacina depositada na pena

Enzima p (não funcional)

Alelo p

Alelo M Enzima M

Enzima m (não funcional) Alelo m

Melanina livre Melanina depositada na pena

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Um tipo especial de interação gênica ocorre quando o fenótipo produzido pelo alelo de um gene mascara o fenótipo produzido pelo alelo de outro gene. Esse tipo de interação é chamado epistasia. E o alelo que mascara ou bloqueia o fenótipo de outro gene é chamado alelo epistático. O termo epistático vem de uma palavra grega que quer dizer ‘por sobre’. Os alelos epistáticos podem ser dominantes ou recessivos quando consideramos sua relação com seus alelos homólogos. Vejamos alguns exemplos.

Caso 1 – epistasia recessiva

Os cães labradores possuem três cores possíveis de pelagem: preta, chocolate e dourada. Embora a cor da pelagem em cães possua uma herança bastante complexa com a participação de vários genes, essa variação na cor da pelagem dos cães labradores depende de dois genes. O geneB, que condiciona a produção de pigmentos, possui dois alelos. O aleloB produz pigmento preto e é dominante sobre o alelo b, que produz pigmento marrom. Um outro gene E controla a deposição no pêlo do pigmento produzido pelo gene B. Neste gene o alelo E é dominante sobre o alelo e, sendo que o primeiro condiciona a deposição do pigmento e o segundo, não.

O caso apresentado sobre a determinação genética da cor da pelagem nos periquitos é um caso típico de interação gênica, onde o fenótipo de uma característica é determinado pela ação conjunta de dois ou mais genes.

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