Interação Gênica para o vestibular

A identificação de um gene importante que controle um determinado caráter não significa que ele seja o único responsável por tal característica.

Um organismo existe graças a interação entre os seus genes (o seu genoma) e o ambiente.

Diferentes genes irão interagir em maior ou em menor grau, por meio de seus produtos (proteínas, enzimas, hormônios etc).

Um gene não age de maneira isolada e os seus efeitos dependem não só de suas próprias funções, mas também das funções de outros genes, bem como da ação do próprio ambiente interno (células, tecidos, órgãos etc) e externo (a fonte de alimento, estresse ambiental, parasitas etc) ao organismo.

As interações complexas de dois ou mais genes principais podem ser detectados pela análise genética.

Esse modo de interação, também chamado de interação não alélica (tendo em vista que, neste caso a interação ocorre entre alelos de locos diferentes). Acaba sendo revelado na prole de determinados cruzamentos, que irão apresentar proporções mendelianas diferentes das tradicionais.

A interação gênica pode acontecer de duas maneiras principais:

Interação gênica do tipo não epistática:quando dois ou mais locos interagem entre si para formar o fenótipo dos indivíduos, sem que nenhum um alelo de um loco impeça a expressão dos alelos dos outros locos.

Interação gênica do tipo epistática: quando dois ou mais locos interagem entre si para formar o fenótipo dos indivíduos, mas um ou mais alelos destes locos impedem a expressão dos alelos do outro loco. Esse tipo de interação gênica também é chamada de epistasia.

Neste caso,

O gene que inibe a expressão é chamado de epistático e o que

É inibido é chamado de hipostático.

EXEMPLO:

A cor do fruto do pimentão (Capsicum annuum) pode ser vermelha, marrom, amarela ou verde. Plantas homozigotas para a cor vermelha foram cruzadas com plantas homozigotas para a cor verde, produzindo uma F₁ de frutos vermelhos. As plantas F₁ cruzadas entre si produziram a seguinte F₂:

360 plantas produtoras de pimentões vermelhos.

115 plantas produtoras de pimentões marrons.

128 plantas produtoras de pimentões amarelos.

47 plantas produtoras de pimentões verdes.

REPRESENTAÇÃO:

Plantas vermelhas (homozigotas) x plantas verdes (homozigotas)

↓

F₁ 100% vermelha (heterozigotas) x F₁ 100% vermelha (heterozigotas)

↓

360 plantas produtoras de pimentões vermelhos

115 plantas produtoras de pimentões marrons

128 plantas produtoras de pimentões amarelos

47 plantas produtoras de pimentões verdes

HIPÓTESES:

Poderíamos suspeitar de um único loco controlando a cor dos frutos, sendo o alelo para a cor vermelha dominante sobre a verde.

O problema é que um único loco não consegue explicar a proporção fenotípica encontrada na F₂, uma vez que nela, além de pimentões vermelhos e verdes, apareceram os amarelos e marrons.

Poderíamos continuar sugerindo um único loco com interação do tipo dominância incompleta, mas aí não explicaríamos a F₁ híbrida e vermelha igual a um dos progenitores.

E, neste caso, aínda sobraria uma cor (ou a marrom ou a amarela) sem explicação plausível para o seu aparecimento.

Também poderíamos pensar em polialelismo, ou seja, 3 ou mais alelos para esse loco.

O problema é que, as duas linhagens que começam esse acasalamento são homozigotas, portanto, não seria possível haver mais de dois alelos segregando na sua prole.

Assim, como o padrão de herança desse caráter não pode ser explicada por um único loco, podemos suspeitar da interação entre dois locos independentes:

Neste caso, começamos aplicando o padrão clássico de herança encontrado na segunda lei de Mendel, ou seja, dois locos, cada um com dois alelos, sendo um dominante e o outro recessivo.

A diferença é que agora vamos considerar a herança de uma única característica (a cor dos pimentões) e não de duas (com a cor e o formato da sementes das ervilhas).

Analisando a F1, parece que a cor vermelha é dominante sobre a verde.

 Isso é reforçado na F2, onde a maioria dos frutos foram vermelhos.

Voltando as proporções na F2, podemos dividir as cores em 3 grupos, em termos de proporções encontradas:

- Grupo de maior proporção: 360 plantas produtoras de pimentões vermelhos

- Grupo intermediário: 115 plantas produtoras de pimentões marrons

- Grupo intermediário: 128 plantas produtoras de pimentões amarelos

- Grupo de menor proporção: 47 plantas produtoras de pimentões verdes

Como seria definidos os diferentes genótipos desses pimentões?

Trabalhando com um caráter cuja herança envolve interação gênica do tipo não epistática:

Na F₁, todas os pimentões foram vermelhos e, na F₂, eles foram maioria. Então podemos considerar que, para produzir pimentões vermelhos, é necessário que a planta herde dois alelos dominantes, um do loco 1 e o outro do loco 2 (Y_R_).

Como os pimentões de cor verde foram minoria na geração F₂, isso seria compatível com o genótipo duplo recessivo (yyrr).

Já, para as cores  amarela e marrom, podemos considerar que as plantas produzirão esse tipo de pimentões quando apenas um dos dois locos tiver um alelo dominante.

Por exemplo

As plantas de genótipo Y_rr produzirão pimentões amarelos e as de genótipo yyR_ desenvolverão pimentões marrons.

Como explicaríamos bioquimicamente o mecanismo de herança da cor dos pimentões?

Estudos indicam que o loco Y, que controla a degradação da clorofila nos frutos do pimentão pode interferir na sua coloração, que é controlada pelo loco R.

Plantas Y_R_ degradarão a clorofila e produzirão caroteno de cor vermelha.

Plantas yyR_ não degradarão a clorofila que, junto com o caroteno de cor vermelha, resultarão em frutos de cor marrom.

Plantas Y_rr  degradarão a clorofila, permitindo observar o caroteno de cor amarela acumulado em seus frutos.

 Plantas yyrr não degradarão a clorofila e produzirão caroteno de cor amarela; este último então ficará mascarado pela cor verde da clorofila.

Trabalhando com um caráter cuja herança envolve interação gênica do tipo epistática:

Duas linhagens puras de plantas, de coloração branca, produziram uma F1 100% vermelha. Na F2, foi observada uma proporção de 9 plantas vermelhas para 7 brancas.

Representando os cruzamentos:

Progenitores: linhagem pura de flores brancas x linhagem pura de flores brancas

F1: 100% plantas de flores vermelhas

F2: 9 (plantas vermelhas) : (7 plantas brancas)

Analisando a F2, percebemos que 9 + 7 = 16:

Ou seja, este parece ser um padrão variante da proporção conhecida de 9 + 3 + 3 + 1 = 16 da segunda Lei de Mendel.

Então, devem ser dois locos envolvidos na produção das cores vermelhas e brancas dessas flores

Analisando um pouco mais esse cruzamento, vemos que nenhum dos progenitores produz pigmento colorido, mas este aparece na F1. Ou seja, é como se os progenitores fossem incapazes de produzir pigmento vermelho e a F1 restaurasse essa habilidade.

Então, até agora temos um caráter governado por dois locos, progenitores brancos, uma F1 100% vermelha e uma F2 com 9/16 indivíduos vermelhos para 7/16 brancos.

 É  justamente a F2 que nos ajuda a resolver esse cruzamento:

Em um padrão de herança convencional, para dois locos com dois alelos (por exemplo, X/x e Z/z) os 9/16 indivíduos vermelhos da F2 deverão ter um genótipo do tipo (X_Z_).

Assim os 7/16 indivíduos deverão ser 3/16 (X_zz), 3/16 (xxZ_) e 1/16 (xxzz)

Portanto, para que uma planta produza flores vermelhas, é preciso que ela possua ao menos uma cópia do alelo dominante X e uma cópia do alelo dominante Z.

Logo, como os progenitores produzem flores brancas e a F1, flores vermelhas, cada progenitor deve ter somente um dos dois alelos dominantes destes locos.

Representação  dos genótipos de todas as gerações desse nosso exemplo:

Progenitores: branca (XXzz) x branca (xxZZ)

F1: vermelha (XxZz)

F2: 9 vermelha (X_Z_): 7 branca (3 X_zz + 3 xxZ_ + 1 xxzz)

Como esse tipo de interação gênica é conhecida?

Neste exemplo temos um caso conhecido como interação gênica com epistasia recessiva dupla:

O gene alelo dominante Z define a manifestação da cor vermelha e o seu alelo z não leva a produção de nenhum pigmento colorido.

Porém, o substrato usado pelo alelo dominante do loco Z precisa ser produzido pelo alelo dominante do loco X para que ocorra a manifestação da cor vermelha.

Justamente por não levar a produção desse substrato é que o alelo x é chamado de epistático sobre o alelo Z.

E como explicar a cor branca das flores xxZ_, xxzz e X_zz?

Neste caso, deve existir um terceiro loco que define a produção do pigmento branco em todos os indivíduos.

Assim, somente nos indivíduos X_Z_, que produzem pigmento vermelho, os pigmentos brancos ficarão mascarados nas pétalas.