Ligação gênica

Ligação gênica – Definição

A ligação, relacionada à genética e à genômica, refere-se à proximidade de genes ou outras sequências de DNA entre si no mesmo cromossomo.

Quanto mais próximos dois genes ou sequências estiverem um do outro em um cromossomo, maior a probabilidade de serem herdados juntos.

A ligação genética pode ser definida como a tendência de alelos próximos no mesmo cromossomo serem transmitidos juntos como uma unidade intacta através da meiose.

Genes ligados são genes que provavelmente serão herdados juntos porque estão fisicamente próximos um do outro no mesmo cromossomo. Durante a meiose, os cromossomos são recombinados, resultando em trocas de genes entre cromossomos homólogos. Se os genes estiverem próximos, as chances de serem recombinados são maiores do que se estiverem distantes um do outro.

É impossível que genes ligados estejam em cromossomos diferentes.

Ligação gênica – O que é

Ligação gênica são ligações, simplificando, são a localização próxima de genes ou outros marcadores de DNA entre si nos cromossomos.

Quanto mais próximos os genes estiverem uns dos outros em um cromossomo, maior a probabilidade de estarem ligados ou herdados de pais para filhos.

Genes intimamente ligados são menos propensos a experimentar recombinação ou cruzamento entre eles durante a meiose, que é a produção de espermatozóides ou óvulos.

Menos distância entre dois genes significa que há menos espaço físico em um cromossomo para que ocorra o processo biológico de troca de DNA.

Ligação gênica – História

A ligação genética descreve a maneira pela qual dois genes localizados próximos um do outro em um cromossomo são frequentemente herdados juntos.

Em 1905, William Bateson, Edith Rebecca Saunders e Reginald C. Punnett observaram que as características da cor da flor e da forma do pólen em plantas de ervilha-de-cheiro pareciam estar ligadas.

Alguns anos depois, em 1911, Thomas Hunt Morgan, que estudava a hereditariedade em moscas-das-frutas, notou que a cor dos olhos de uma mosca estava associada ao sexo da mosca e levantou a hipótese de que as duas características estavam ligadas.

Essas observações levaram ao conceito de ligação genética, que descreve como dois genes que estão intimamente associados no mesmo cromossomo são frequentemente herdados juntos.

De fato, quanto mais próximos dois genes estiverem um do outro em um cromossomo, maiores serão suas chances de serem herdados juntos ou ligados. Em contraste, genes localizados mais distantes uns dos outros no mesmo cromossomo são mais propensos a serem separados durante a recombinação, o processo que recombina o DNA durante a meiose.

A força da ligação entre dois genes, portanto, depende da distância entre os genes no cromossomo.

Ligação gênica – Cromossomo

Os genes ligados ficam próximos em um cromossomo, tornando provável que sejam herdados juntos.

Vinculado

Genes em cromossomos separados nunca estão ligados.

Não Vinculado

Mas nem todos os genes em um cromossomo estão ligados.

Os genes que estão mais distantes um do outro são mais propensos a serem separados durante um processo chamado recombinação homóloga.

Não Vinculado

Recombinação Homóloga

Os cromossomos são recombinados durante a meiose. Durante a recombinação homóloga, os cromossomos podem ser “cortados” em pontos aleatórios, após o que são combinados com outra cópia de um cromossomo homólogo que foi cortado no mesmo ponto. Dessa forma, o DNA de um cromossomo acaba em outro cromossomo homólogo.

Vamos dar uma olhada mais de perto nisso.

Os cromossomos são fitas de DNA contendo centenas ou mesmo milhares de genes. A maioria dos organismos que se envolvem na reprodução sexual tem duas cópias de cada cromossomo.

Considerando que ambas as cópias de cada cromossomo têm os genes para a mesma característica (por exemplo, cor do cabelo), cada cópia do cromossomo pode conter um alelo diferente (por exemplo, uma cópia pode codificar para cabelos pretos e a outra cópia para cabelos ruivos). Dois cromossomos com os mesmos genes, mesmo que tenham alelos diferentes, são chamados de cromossomos homólogos.

Existe, no entanto, um tipo de células que possuem apenas uma cópia de cada cromossomo em vez de duas: gametas (óvulos e espermatozóides no caso dos humanos).

Para formar gametas, as células sofrem meiose, que consiste na divisão celular em que as células filhas obtêm uma cópia de cada cromossomo em vez de duas. É durante a meiose que ocorre a recombinação homóloga.

A figura a seguir mostra como a recombinação homóloga ocorre durante a meiose:

Nesta figura, a célula da esquerda tem originalmente duas cópias diferentes (cinza e rosa) de dois cromossomos diferentes (grande e pequeno). Cada cópia tem os mesmos genes que a outra cópia, mas é muito provável que tenha alelos diferentes; é por isso que eles são mostrados em cores diferentes.

A célula então faz uma cópia idêntica de cada cópia (segundo painel na figura). Existem agora dois pares de cromossomos homólogos, todos ligados a uma cópia idêntica.

Cada cópia idêntica também é chamada de cromátide irmã. Existem, portanto, quatro pares de cromátides irmãs.

No terceiro painel da figura, podemos ver que cada par de cromátides irmãs fica alinhado ao lado do outro par de cromátides irmãs, ou seja, cromossomos homólogos estão alinhados.

Este é o momento em que a recombinação ocorre.

A recombinação ocorre no quarto painel da figura: o DNA de duas cromátides irmãs homólogas é cortado e reunido.

Esta etapa também é ilustrada e pode ser vista mais claramente aqui:

Um pedaço do DNA foi trocado entre cromossomos homólogos, resultando em uma nova combinação de alelos. É importante ressaltar que o local em que esse corte de DNA ocorre é principalmente aleatório.

Além disso, a meiose ocorre toda vez que novos gametas são formados; portanto, o corte está em um local diferente ao longo do DNA, levando a inúmeras combinações possíveis.

Na próxima etapa (quinto painel da figura), a célula se divide em duas, com as duas células filhas recebendo duas cópias de cada cromossomo, cada cópia carregando alelos diferentes e também o DNA recombinado.

Na última etapa (sexto painel), as duas células filhas se dividem novamente sem replicar seu DNA, dando origem a quatro células filhas, cada uma com uma cópia de cada cromossomo.

Observe como o DNA recombinado torna as células filhas diferentes umas das outras.

Recombinação de genes ligados

É essencial entender a recombinação homóloga para compreender os genes ligados. Agora que sabemos que os cromossomos são cortados em lugares aleatórios durante a recombinação homóloga, podemos ver como os genes ligados são herdados juntos.

Vamos dar um exemplo real para entender melhor: sardas e cabelos ruivos.

É muito comum encontrar pessoas com sardas e cabelos ruivos. Na verdade, isso ocorre com muito mais frequência do que por acaso; caso contrário, muitas pessoas loiras ou morenas teriam sardas com mais frequência e menos pessoas ruivas teriam sardas.

Isso acontece porque os genes que codificam as sardas e os genes que codificam os cabelos ruivos ficam próximos no mesmo cromossomo. Quando ocorre recombinação homóloga, é muito improvável que o DNA seja cortado entre os dois genes. Embora a recombinação homóloga aconteça várias vezes, essas duas características são herdadas juntas na maioria das vezes porque as chances de que o DNA que codifica esses dois genes seja dividido são muito baixas, consequentemente levando os genes a serem herdados juntos na maioria das vezes.

Mapas de genes

Os cientistas desenvolveram maneiras de descobrir onde os genes estão localizados com base nas frequências de recombinação. Isso é feito analisando a prole de um organismo como a mosca da fruta (Drosophila melanogaster).

Se dois genes diferentes estiverem em dois cromossomos separados, a prole herdará os quatro alelos (dois alelos para cada gene) em porcentagens iguais: 25% herdarão o alelo A do cromossomo 1 e o alelo A do cromossomo 2, 25% herdarão o alelo B do cromossomo 1 e alelo A do cromossomo 2, 25% herdarão o alelo A do cromossomo 1 e o alelo B do cromossomo 2, e 25% herdarão o alelo B do cromossomo 1 e o alelo B do cromossomo 2. é em termos dos alelos compartilhados com os organismos progenitores. Nesse caso, 50% herdariam os genes parentais e os outros 50% herdariam uma combinação dos genes parentais.

Se, por outro lado, os dois genes diferentes estiverem no mesmo cromossomo, a prole herdará os quatro alelos em porcentagens diferentes. A porcentagem de descendentes herdando os genes parentais será maior que 50%, enquanto a porcentagem de descendentes herdando uma combinação dos genes parentais será menor que 50%. Se a porcentagem for menor, mas ainda próxima dos 50% esperados de genes parentais combinados, então os genes estão no mesmo cromossomo, mas distantes, talvez um em cada lado do cromossomo, de modo que é muito provável que o DNA entre eles será cortado durante a recombinação. Se a percentagem da descendência com genes parentais combinados em vez de genes parentais for muito baixa, e. 4%, então os genes ficam muito próximos no cromossomo.

Ligação de genes

Os genes que estão localizados no mesmo cromossomo são chamados de genes ligados. Os alelos para esses genes tendem a segregar juntos durante a meiose, a menos que sejam separados por cruzamento.

O cruzamento ocorre quando dois cromossomos homólogos trocam material genético durante a meiose I. Quanto mais próximos dois genes estiverem em um cromossomo, menor a probabilidade de seus alelos serão separados por cruzamento.

A ligação explica por que certas características são frequentemente herdadas juntas. Por exemplo, os genes para cor do cabelo e cor dos olhos estão ligados, então certas cores do cabelo e dos olhos tendem a ser herdadas juntas, como cabelos loiros com olhos azuis e cabelos castanhos com olhos castanhos.

Fonte: learn.genetics.utah.edu/www.genome.gov/www.nature.com/biologydictionary.net