Introdução à Genética
Do QTL ao gene
FIGURA 19.15 Gráfico de Lod scores de varreduras genômicas para QTL. A. Resultados de uma varredura para QTL do tempo de floração no milho. B. Resultados de uma varredura para QTL da densidade mineral óssea em camundongos. (A. Dados de E. S. Buckler et al., Science 325, 2009, 714-718; B. Dados de N. Ishimori et al., J. Bone Min. Res. 23, 2008, 1529-1537.)
Do QTL ao gene
O mapeamento de QTL tipicamente não revela a identidade do(s) gene(s) no QTL. No melhor caso, a resolução do mapeamento de QTL está na ordem de 1 a 10 cM, o tamanho de uma região que pode conter 100 ou mais genes. O direcionamento do QTL para um gene único requer experimentos adicionais para o mapeamento fino de um QTL. Para tanto, o pesquisador cria um conjunto de estoques genéticos homozigotos (também denominados linhagens), cada um com um crossing over próximo do QTL. Esses estoques ou linhagens diferem entre si próximo do QTL, mas são idênticos uns aos outros (isogênicos) em todo o restante de seus genomas. As linhagens que são idênticas em seus genomas inteiros, com exceção de uma pequena região de interesse, são denominadas linhagens congênicas ou quase isogênicas. O isolamento de QTL em um contexto isogênico é crítico, tem em vista que apenas a única região do QTL difere entre as linhagens congênicas. Portanto, a utilização de linhagens congênicas elimina as complicações causadas pela presença de múltiplos QTL que segregam ao mesmo tempo.
Com a utilização do exemplo anterior do peso do fruto do tomate, a região cromossômica de
um conjunto das referidas linhagens congênicas está demonstrada na Figura 19.16. Os genes (flc, arf4,…) estão demonstrados na parte superior e a localização de cada crossing over está indicada pela alteração da cor, do vermelho (genótipo Beefmaster) para o amarelo (genótipo Sungold). O peso médio do fruto em relação às linhagens congênicas que carregam esses
cromossomos recombinantes está indicado à direita. Ao inspecionar a Figura 19.16, você observará que todas as linhagens com alelo Beefmaster de kin1 (um gene de quinase) apresentam frutos de aproximadamente 180 g, enquanto aquelas com o alelo Sungold de kin1 apresentam frutos de aproximadamente 170 g. Nenhum dos outros genes está associado ao peso dos frutos dessa maneira. Se confirmado por meio de testes estatísticos apropriados, esse resultado possibilita que identifiquemos o kin1 como o gene subjacente a esse QTL.
A Tabela 19.7 lista uma pequena amostra de centenas de genes ou QTL que afetam a
variação quantitativa de diferentes espécies que foram identificados. A lista inclui o gene em
relação ao tempo de floração do milho, Vgt, que é a base de um dos picos de Lod na Figura
19.15 A. Um aspecto notável dessa lista é a diversidade de funções gênicas. Aparentemente não existe uma regra no sentido de que apenas tipos de genes em particular possam ser um QTL. A maior parte dos genes nos genomas dos organismos, se não todos, provavelmente contribui para uma variação quantitativa nas populações.
CONCEITO-CHAVE O mapeamento de locus de traço quantitativo (QTL) é um procedimento para a identi cação das
localizações genômicas dos genes (QTL) que controlam a variação em relação aos traços quantitativos ou complexos. O
mapeamento de QTL avalia a progênie de cruzamentos controlados em relação aos seus genótipos em marcadores
moleculares e em relação aos seus valores de traço. Se os diferentes genótipos em um locus marcador apresentarem
diferentes valores médios para o traço, existe então evidência de um QTL próximo do marcador. Após uma região do
genoma que contém um QTL ter sido identi cada, o QTL pode ser mapeado até genes únicos com a utilização de
linhagens congênicas.
FIGURA 19.16 Um segmento cromossômico de tomate para um conjunto de 10 linhagens congênicas que apresentam crossing overs próximos de um QTL para peso do fruto. Os segmentos cromossômicos vermelhos são derivados da linhagem Beefmaster e os segmentos amarelos, da linhagem Sungold. Diferenças no peso do fruto entre as linhagens tornam possível a identificação do gene kin1 como o gene subjacente a esse QTL.
Tabela 19.7 Alguns genes que contribuem para a variação quantitativa e que foram identi cados pela primeira vez com a utilização do mapeamento de QTL.
Organismo Traço Gene Função gênica
Levedura Crescimento em alta RHO2 GTPase
temperatura
Arabidopsis Tempo para oração CRY2 Criptocromo
Milho Rami cação Tb1 Fator de transcrição
Milho Tempo para oração Vgt Fator de transcrição
Arroz Sensibilidade ao fotoperíodo Hd1 Fator de transcrição
Arroz Sensibilidade ao fotoperíodo CK2α Subunidade α da
caseinoquinase
Tomate Conteúdo de açúcar do fruto Brix9-2-5 Invertase
Tomate Peso do fruto Fw2.2 Sinalização entre células
Drosophila Número de cerdas Scabrous Glicoproteína secretada
Vaca Produção leiteira DGAT1 Diacilglicerol acetiltransferase
Camundongos Câncer de cólon Mom1 Modi cador de um gene
supressor de tumor