Marcadores moleculares

     Para que se possa empreender um estudo de QTLs, é fundamental que se disponha de um conjunto de marcadores genéticos. No caso da estratégia dos locos candidatos, além do conhecimento prévio da função dos genes envolvidos na característica fenotípica que se deseja estudar, é fundamental que se disponha de meios para a caracterização dos alelos desses locos que estejam segregando na população ou linhagens estudadas.
     Atualmente se dispõe de um grande arsenal de métodos para a análise de marcadores moleculares, entretanto, falaremos apenas sobre aqueles que são mais empregados. A maioria dos métodos de detecção de polimorfismos moleculares emprega a técnica de eletroforese, cujos princípios estão ilustrados na figura abaixo:
 
 

     Na figura acima estão representadas as diferentes propriedades das macromoléculas e como estas influem na migração sob um campo elétrico em um meio gelatinoso ou poroso.  Diferenças de tamanho, carga elétrica ou forma podem ser responsáveis por diferenças em migração.
    A migração de moléculas que diferem em tamanho e com forma semelhante (esférica, no caso) pode ser simulada assim:

Polimorfismos proteicos.

     As proteínas podem apresentar variações alélicas em populações. Um caso bastante clássico de um polimorfismo proteico é aquele que é apresentado pelas hemoglobinas na espécie humana. Existe a hemoglobina A, também chamada de hemoglobina normal e a hemoglobina S, que em indivíduos homozigotos para essa forma apresentam a anemia falciforme (em inglês, sickle cell anemia, daí o S). A eletroforese permite distinguir as duas formas e a identificação é imediata, pois a hemoglobina é muito abundante no sangue e tem coloração avermelhada. As duas formas diferem em um aminoácido que apresenta carga elétrica diferente, o que resulta, como mostrado acima, em taxas de migração diferentes sob um campo elétrico. Em geral a aplicação desse método é restrita aos casos em que as diferentes formas sejam detectáveis por eletroforese (substituição de aminoácidos com a mesma propriedade podem resultar em diferenças crípticas, ou seja, em diferenças que não podem ser detectadas). Outra restrição diz respeito ao método de detecção, pois os tecidos geralmente têm muitas proteínas diferentes. Esses podem ser diretos (como no caso da hemoglobina ou do citocromo) ou indiretos, através de colorações específicas empregando, por exemplo, associações de anticorpos específicos com corantes. O resultado de um experimento de eletroforese, assim como sua interpretação em termos de genótipo, aparece como a figura abaixo:

     Na figura acima há evidências de segregação de três alelos distinguíveis pela migração.

Polimorfismos de isozimas.

     As isozimas são formas diferentes de enzimas. Existem várias origens diferentes para as isozimas, mas a que pode ser empregada para estudos de segragação são aquelas originadas por diferentes formas alélicas. As isozimas dessa classe podem também ser denominadas pelo nome alozimas. Como as enzimas apresentam a propriedade de catalisar uma determinada reação química, isso propicia uma maneira de detectar a presença da própria enzima. Na figura abaixo está esquematizado um método de detecção de enzima que produz uma substância colorida:
 
 

     Depois de corrida a eletroforese, o gel é tratado com o substrato específico da enzima e uma substãncia que reage com o produto da reação com a formação de uma substância colorida. A vantagem de se analisar polimorfismos de enzimas é que estas têm seu papel fisiológico em geral conhecido podendo participar da composição do fenótipo que se deseja estudar. Entretanto, como no caso das proteinas, as enzimas (que também são proteínas) apresentam polimorfismos crípticos. Com o emprego de gel de amido, para uma única eletroforese podemos estudar diferentes enzimas pois esse tipo de gel permite seu fatiamento como abaixo:

Polimorfismos de DNA

     Com o advento da tecnologia do DNA recombinante e da amplificação enzimática de DNA por PCR, existe agora uma série de métodos que permitem a caracterização de polimorfismos moleculares com a utilização de DNA. A novidade mais importante para a área é que os marcadores obtidos com tecnologia de DNA tendem a ser muito mais polimórficos que os marcadores proteicos. Com isso, o potencial do uso de marcadores é atualmente ilimitado.

A técnica de PCR

     A técnica de PCR (do inglês Polimerase Chain Reaction, reação em cadeia da polimerase) consiste numa reação em que uma pequena  e específica região do genoma é amplificada por síntese pela Polimerase do DNA.
     A PCR ocorre em vários ciclos, onde, em cada um deles, a cadeia específica teoricamente dobra de tamanho. Atenção: a frase "reação de PCR" é redundante, significa reação de reação em cadeia da polimerase! Abaixo está representado um ciclo de uma PCR, onde a polimerase do DNA é uma esfera verde, a cadeia "antiga" é azul, um primer é azul claro e o outro é verde, os nucleotídeos são vermelhos, assim como a cadeia sintetizada no presente ciclo:

 
 

     Abaixo, está representada uma PCR nos seus primeiros ciclos:

     Após a PCR, os produtos da reação podem ser analisados por eletroforese, que aparece como abaixo:

     Note que nessa eletroforese aparecem diferenças em cada uma das linhas verticais, podendo haver detecção de um polimorismo em um loco específico.

Microssatélites

     Microssatélites, também conhecidos como polimorfismos VNTR (do inglês Variable Number of Tandem Repeats, número variável de repetiçoes em tandem) do tipo STR (do inglês Short Tandem Repeats, repetiçoes pequenas em tandem) são os marcadores moleculares mais empregados em estudos de QTLs pois são fáceis de se estudar por PCR e existem em vários organismos de interesse para melhoramento genético. Apresentam um nome esquisito por razões históricas. Quando se fazia a análise de DNA por ultracentrifuçação em gradiente de Cloreto de Césio (que separa o DNA por sua densidade) apareciam bandas que ficavam ao lado da banda principal. A essas bandas foi atribuído o nome de DNA satélite, pos pareciam pequenos satélites ao lado de um planeta. Mais tarde esse DNA foi caracterizado como constituíndo-se de DNA repetitivo. Depois se descobriu que as repetições podiam ser longas (satélites), curtas (minissatélites) ou muito curtas (microssatélites). Apesar de serem fáceis de se analisar, o procedimento para podermos conseguir uma série de marcadores de microssatélites para uma espécie onde isso não tenha sido feito é muito trabalhoso.
Vamos mostrar as etapas através das ilustrações abaixo.




     Normalmente aparecem "sombras" tal como na autorradiografia esquematizada acima pois a polimerase "erra" às vezes pois "escorrega" em regiões repetitivas. Mas o mais importante dos microssatélites é que, após feitos os procedimentos para obter primers adequados, e se estes estiverem publicados, um laboratório modestamente equipado pode proceder com estudos de variação genética. No caso de haver disponibilidade de analisadores automáticos, um grande número de análises podem ser feitas, e o resultado é representado da seguinte forma:

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