Seleção Assistida por Marcadores Moleculares

A maior parte das características de importância econômica em produção animal são classificadas como características quantitativas, também chamadas de poligênicas ou de herança complexa. Estas características apresentam distribuição contínua. Na tentativa de explicar a variação genética observada nestas características, dois modelos foram propostos, o modelo infinitesimal e o modelo de loci finito (finite loci model).

O modelo infinitesimal assume que as características são determinadas por um número infinito de loci, cada um com efeitos infinitesimalmente pequenos, independentes e aditivos. Este modelo tem sido excepcionalmente valioso para o melhoramento animal e forma a base da teoria de estimação de valores genéticos.

No entanto, a existência de uma quantidade finita de material geneticamente herdável (o genoma), indica que deve haver um número finito de loci controlando a variação das características quantitativas. Na verdade, tem crescido o número de evidências de que a distribuição dos efeitos destes loci, em características quantitativas acontece de forma que há poucos genes com grande efeito e muitos de pequeno efeito. Qualquer locus com um efeito sobre uma característica quantitativa é chamado de QTL (Quantitative Trait Locus).

O conceito de utilizar marcadores genéticos para incrementar o ganho genético de características produtivas não é novo. Na década de 60 foi sugerido que se um gene de um caráter de herança complexa estivesse ligado a um gene de herança simples, os efeitos fenotípicos do primeiro poderiam ser indiretamente estudados com base nos efeitos do gene vizinho.

Assim, com o advento dos marcadores moleculares, o número de associações entre esses marcadores e caracteres de herança poligênica foi ampliado significativamente. Métodos para estimar os efeitos de marcadores genéticos sobre características quantitativas têm sido propostos desde a década de 70. Mais recentemente a Seleção Assistida por Marcadores (MAS) tem sido proposta e, estudos apontam que a sua vantagem sobre a seleção tradicional é proporcional à percentagem da variância genética explicada pelo marcador.

Um marcador de DNA é um local físico identificável num cromossomo, cuja herança pode ser monitorizada. Os marcadores podem ser regiões de expressão no DNA (genes) ou mais frequentemente algum segmento de DNA sem função de codificação conhecida, mas cujo padrão de hereditariedade pode ser determinado.

Quando marcadores de DNA estão disponíveis, eles podem ser usados para determinar se a variação no nível molecular (variação alélica em loci do marcador ao longo do mapa de ligação) é ligada a variação da característica quantitativa. Se este for o caso, o marcador está ligado a, ou no mesmo cromossomo, como, um locus da característica quantitativa ou QTL, que tem variantes alélicas, provocando variações na característica quantitativa.

A questão mais importante em seleção assistida por marcadores é determinar quantos QTLs são responsáveis pela variação das características quantitativas e quantos destes QTLs são necessários para explicar a maior parte da variância genética para uma característica quantitativa. Na prática, a maioria destes marcadores explica muito pouco da variância genética e, portanto, o ganho em utilizá-los, em geral, é muito pequeno.

A maior vantagem para o uso de marcadores moleculares está na seleção de características de difícil ou custosa medição, herdabilidade baixa, de expressão tardia no animal ou expressa em apenas um dos sexos, sendo necessário validar os marcadores em uma população diferente daquela onde foi descoberto o marcador, para que seu uso seja efetivo.

Duas metodologias foram usadas para descobrir QTL. A metodologia do gene candidato assume que um gene envolvido na fisiologia da característica pode abrigar uma mutação, causando variação nessa característica. O gene, ou partes do gene, são sequenciados num número de diferentes animais, e quaisquer variações encontradas nas sequências de DNA, são testadas para a associação com a variação da característica fenotípica.

Na metodologia de mapeamento de QTL as regiões cromossômicas associadas com a variação em características fenotípicas são identificadas. O mapeamento de QTL assume que os genes reais que afetam uma característica quantitativa não são conhecidos. Em vez disso, esta abordagem usa marcadores de DNA neutros e olha para as associações entre variações alélicas no marcador e variação de características quantitativas.

Uma alternativa, se marcadores densos estão disponíveis, seria a de explorar o desequilíbrio de ligação (DL) para mapear QTL. O desequilíbrio de ligação é definido como associação não-aleatória de alelos em dois ou mais loci, não necessariamente no mesmo cromossomo. Eventos capazes de alterar a frequência genica e genotípica de populações, como migração, mutação e seleção, assim como o tamanho efetivo da população, são causadores de variação no DL.

A realização de experimentos para mapear QTL no genoma, usando LD recentemente se tornou possível devido à disponibilidade de milhares de polimorfismo de nucleotídeo único (marcadores SNP) em bovinos, suínos, aves e ovelhas em um futuro próximo.

Os SNP são um tipo de polimorfismo em que há alteração de um único nucleotídeo. De todos os marcadores genéticos, os mais abundantes são os SNP, uma vez que estão distribuídos homogeneamente ao longo de todo genoma, sendo responsáveis por 90% de toda a variação genética humana.

O desenvolvimento de metodologias para genotipagem de milhares de SNP simultaneamente, deu origem aos chips de SNP que permitiram maior acesso aos diferentes polimorfismos em animais de produção, tornando realidade o uso destes marcadores de forma ampla em modelos de predição.

 

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Sobre Lenice Mendonça de Menezes

Lenice Mendonça de Menezes
Possui Graduação em Zootecnia pela Universidade Federal da Paraíba, Mestrado em Genética e Melhoramento Animal pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho/FCAV - Jaboticabal e Doutorado em Zootecnia pela Universidade Federal da Paraíba, onde tem trabalhado com Melhoramento Genético de Caprinos e Ovinos de Corte. Atualmente é bolsista de Iniciação Tecnológica e Industrial do CNPq, atuando no desenvolvimento de projetos de Pesquisa e Extensão, na Empresa Estadual de Pesquisa Agropecuária da Paraíba (EMEPA-PB). Tem experiência na área de Melhoramento Genético de Bovinos, Caprinos e Ovinos de Corte.

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