Interação gênica

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Interação gênica

Embora as leis de Mendel da segregação e da transmissão independente tivessem sido confirmadas imediatamente após a sua redescoberta em 1900, não estava provado que estas leis tivessem aplicação universal na herança de todos os organismos. Na verdade, a herança mendeliana parecia ser a exceção e, no geral, a herança parecia ser do tipo mesclado, em que as heranças de ambos os parentais se misturavam nos descendentes. Inclusive, as proporções mendelianas típicas, tais como 3 : 1 ou 9 : 3 : 3 : 1, não se apresentavam em todos os cruzamentos.

Contudo, logo se percebeu que a maior parte das aparentes exceções podiam ser explicadas admitindo-se que muitos dos caracteres estavam sendo determinados por dois ou mais pares de genes, que para se expressarem interagiam entre si. Dependendo da forma de interação, as proporções fenotípicas se modificam de diferentes maneiras, porém as leis fundamentais da transmissão hereditária continuam sendo as mesmas.

Esquematicamente temos:

Herança Mendeliana clássica:

1 caráter → 1 para de genes

Interação Gênica:

1 caráter  2 ou mais pares de genes

Definição

Na interação gênica, temos a participação conjunta de dois ou mais pares de genes na determinação de um fenótipo.

A crista em galinhas

Em 1905, Bateson e Punnett descobriram um caso clássico de dois genes que interagem para determinar o mesmo caráter, a forma da crista de galinhas. Cada variedade de galinha possui um tipo de crista característico: na linhagem Wyandotte aparece a crista “rosa”; na variedade Brahma ocorre a crista “ervilha”; as Leghorn apresentam crista “simples”. Cada um destes tipos pode ser obtido puro.

As galinhas de crista rosa quando cruzadas com galinhas de crista simples, produzem uma F1 com descendentes de crista rosa na frequência de 100%, evidenciando que rosa é dominante sobre simples. Quando os descendentes F1 são intercruzados produzem a geração F2 com descendentes rosa e simples, na proporção 3 : 1, respectivamente.

Cruzando-se galinhas de crista ervilha com galinhas de crista simples, todos F1 apresentam crista ervilha, mostrando haver dominâncias de ervilha em relação a simples. Intercruzando os F1, ervilha, aparece um F2 descendente de crista ervilha e simples, na proporção de 3 : 1, respectivamente.

Quando cruzamos galinhas de crista rosa com galinhas de crista ervilha, obtemos em F1, galinhas com crista noz, tipo diferente da encontrada nos parentais. Intercruzando-se as galinhas de F1, de crista noz, obtemos a geração F2 com 4 classes fenotípicas:

Noz, Rosa, Ervilha e Simples, nas proporções de 9 : 3 : 3 : 1 respectivamente.

Essa proporção demonstra haver distribuição independente de dois pares de genes, porém difere dos obtidos no di-hibridismo por serem os F1 diferentes dos parentais e, aparecerem em F2 novos tipos (noz e simples).

Os resultados obtidos em F2 podem ser explicados admitindo-se que a forma noz é condicionada por dois genes dominantes, R e E, que interagem no mesmo genótipo. Assim, quando num genótipo ocorre só um desses genes dominantes R ou E, a crista será rosa ou ervilha e a interação de dois pares de genes recessivos, rr ee, condiciona a forma simples de crista.

  • R_E_- crista noz
  • R_ee - crista rosa
  • rrE_ - crista ervilha
  • rree - crista simples

Estas peculiaridades não são devidas a um novo modo de herança, mas simplesmente à circunstância de os dois genes que intervêm se expressarem na mesma parte do organismo, neste caso na crista.

Genes complementares para a cor do milho

A cor do milho representa um caso de interação gênica, onde os pares de genes se assemelham em seus efeitos individuais, mas, em conjunto produzem um fenótipo diferente.

Bateson e Punnett descreveram esse tipo de interação em ervilhas, em relação a cor da flor, que pode ser púrpura ou branca. Para a manifestação da cor é necessária a presença de dois genes: P e C.

A ausência de um deles acarretará a cor branca da flor.

P

sementes brancas puras

x

sementes brancas puras

genótipos

CC pp

 

cc PP

 
 
 

gametas

C p

 

c P

F1

Cc Pp (100% púrpura)

cruzamento

púrpura F1 (Cc Pp)

x

púrpura F1 (Cc Pp)

Cruzando-se ervilhas de flor púrpura, heterozigota (F1), teremos: 9 coloridas e 7 brancas.

Resultado  9 púrpuras : 7 brancas :

C_ P_ >

:

C_ pp

:

cc P_

:

cc pp

9

:

3

:

3

:

1

púrpura

 

branca

 

branca

 

branca

Conforme a previsão da 2a lei de Mendel, para dois pares de genes independentes entre si, o resultado fenotípico deveria ser 9 : 3 : 3 : 1 e “foi” , porém, com a alteração provocada pela interação entre os dois genes complementares.

Atavismo ou reversão

A herança da cor das sementes no milho e situações semelhantes observadas em outros organismos sugerem uma explicação dos numerosos exemplos que existem entre os animais domésticos e as plantas cultivadas em que os cruzamentos entre variedades de linhagem pura produzem descendência parecida com um antepassado remoto e não parecida com seus parentais.

A reaparição de um velho caráter pode ser devido à união de dois ou mais genes necessários para a sua produção e que haviam se separado na história da espécie.

Epistasia

Devido à dominância, a presença de um alelo recessivo no heterozigoto pode ficar mascarada ou escondida. Há situações onde dois genes diferentes e pertencentes a cromossomos não homólogos, os quais determinam ambos a mesma parte ou caráter de um organismo, em que a expressão de um esconde ou inibe a expressão do outro. Um gene que mascara ou impede desta maneira a expressão de outro é chamado epistático, enquanto o gene que está inibido é chamado de hipostático.

Diferença entre Dominância e Epistasia:

Dominância: Efeito de um gene sobre seu alelo.

Epistasia: Efeito de um gene sobre outro, não alelo.

As complicações devidas à epistasia são comparáveis às produzidas pela dominância, isto é, dois ou mais genótipos não podem ser distinguidos exteriormente. Nos casos de epistasia, contudo, intervêm sempre dois ou mais genes, que afetam a mesma parte do organismo. Isso também ocorre nos casos de interação como a forma da crista em galinhas, porém neste caso ambos os genes se expressam, produzindo uma forma nova ou diferente do órgão. Na epistasia, pelo contrário, a competição entre dois genes para manifestar-se num mesmo órgão resulta do triunfo de um e da supressão do outro, de maneira que os caracteres originais reaparecem, porém em proporções modificadas.

Epistasia Dominante

Representada por casos onde apenas a presença de um gene, epistático é suficiente para inibir o efeito do outro. Um bom exemplo é o caso da cor da plumagem em galinhas domésticas, onde a cor é determinada por dois pares de genes. As aves sem cor são aves geneticamente com cor, porém não podem desenvolvê-la.

Um gene C determina a coloração e seu alelo, recessivo, em dose dupla, o fenótipo branco (cc). Interagindo com este par de genes, temos outro par, não alelo I e i. O gene I é epistático em relação ao gene C e o gene i permite a manifestação da cor.

C - colorido
I - epistático, inibe C
c - branco
i - permite a manifestação de C

Analisemos os cruzamentos:

P

Leghorn branca pura

x

Wyandotte branca pura

genótipos

II CC

 

ii cc

 
 
 

gametas

I C

 

i c

F1

Ii Cc (100% brancas)

cruzamento

branca F1 (Ii Cc)

x

branca F1 (Ii Cc)

Quadrado de Punnett – previsão dos resultados de F2

tipos de
gametas

¼
I C

¼
I c

¼
i C

¼
i c

¼
I C

II CC
branca

II Cc
branca

Ii CC
branca

Ii Cc
branca

¼
I c

II Cc
branca

II cc
branca

Ii Cc
branca

Ii cc
branca

¼
i C

Ii CC
branca

Ii Cc
branca

ii CC
colorida

ii Cc
colorida

¼
i c

Ii Cc
branca

Ii cc
branca

ii Cc
colorida

ii cc
branca

Conforme a previsão da 2a lei de Mendel, para dois pares de genes independentes entre si, o resultado previsto para as classes fenotípicas seria 9 : 3 : 3 : 1 e “foi” , porém, com a alteração provocada pela interação entre os dois genes epistáticos e hipostáticos.

Resultado ⇒ 13 brancas : 3 coloridas:

I _ C_

:

I_ cc

:

ii C_

:

ii cc

9

:

3

:

3

:

1

branca

 

branca

 

colorida

 

branca

Epistasia recessiva

Representada por casos onde o gene epistático é recessivo, atuando em dose dupla, para inibir o efeito de outro gene não alelo.

Como exemplo, analisaremos a cor da pelagem de ratos que depende da atuação de dois pares de genes Cc e Aa.

O gene C produz pigmento preto e seu alelo recessivo c, em homozigose condiciona o albinismo (ausência de pigmento). O gene A produz pigmento amarelo e seu alelo, a, não.

O genótipo C - A - produz pigmento tanto preto como amarelo tendo a coloração pardo-cinzenta (aguti). Como o par cc é epistático em relação ao gene A, não ocorre pigmentação amarela entre os ratos.

Quando os ratos negros são cruzados com os albinos, a descendência se apresenta 100% aguti. Quando esses aguti da geração F1 cruzam entre si, sua descendência aparece na proporção de 9/16 aguti : 3/16 negros : 4/16 albinos.

Observe o cruzamento de dois ratos aguti diíbridos:

P

aguti

x

aguti

 
 
 
 

genótipos

Cc Aa

 

Cc Aa

 
 
 
 

F1

C_ A_

:

C_ aa

:

cc C_

:

cc aa

 
 

9

:

3

:

3

:

1

 
 

aguti

 

albino

 

negro

 

albino

Essa variação em relação ao esperado 9 : 3 : 3 : 1, indica uma interação, com epistasia recessiva, entre os pares de genes: o gene C é responsável pela produção de pigmento negro; seu alelo recessivo c, quando em homozigose (cc), funciona epistaticamente inibindo a produção de pigmento, portanto, apresenta-se albino.

Correspondência entre os genótipos por interação de dois pares de genes:

Pleiotropia

De maneira geral, estudamos com a expressão de um determinado caráter está condicionado à ocorrência de um par de genes, ou, como vimos anteriormente a interação de dois ou mais pares de genes não alelos (interação gênica). Em muitos casos, um mesmo gene pode ser responsável pela expressão de dois ou mais caráteres. Assim, quando um alelo ou alelos produzem modificações em dois ou fenótipos (caracteres) que estejam relacionados, o gene se denomina pleiotrópico ou se diz que tem efeitos múltiplos.

Interação Gênica:
1 carácter → dois ou mais pares de genes

Pleiotropia:
1 par de genes  dois ou mais caracteres

Sumário

- Interação gênica i. A crista em galinhas
ii. Genes complementares para a cor do milho
- Atavismo ou reversão
- Epistasia
i. Epistasia dominante
ii. Epistasia recessiva
- Pleiotropia

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