Intera¸c˜oes gene×ambiente

O estudo do efeito de pleiotropia (um mesmo gene controlando v´arios tra¸cos) pode ser estendido (ou tem um paralelo) ao estudo de intera¸c˜oes entre gene e ambiente. O fen´otipo de um indiv´ıduo depende de componentes gen´eticos e residuais (incluindo o ambiente) como representado na express˜ao 2.6. Os fatores ambientais apesar de n˜ao serem transmitidos atrav´es das gera¸c˜oes, devem ser considerados para a determina¸c˜ao precisa do valor gen´etico do indiv´ıduo, pois a a¸c˜ao de muitos genes ´e disparada a partir da exposi¸c˜ao ao ambiente. A influˆencia de fatores ambientais pode ser menor ou maior, dependendo da carater´ıstica em quest˜ao. No caso do sistema sang¨u´ıneo ABO, os fatores ambientais tˆem importˆancia desprez´ıvel, entretanto, um indiv´ıduo que, por exemplo, tenha predisposi¸c˜ao gen´etica para doen¸cas card´ıacas, poder´a evitar um infarto de cora¸c˜ao se mantiver uma dieta saud´avel, baixa em colesterol e praticar exerc´ıcios (Farah, 1997).

Um mesmo gen´otipo pode responder de maneira diferenciada de acordo com o ambiente em que se encontra. Essa resposta diferencial dos efeitos genot´ıpicos em resposta ao am- biente no desenvolvimento dos organismos d´a origem ao importante conceito conhecido como intera¸c˜ao gene×ambiente. Quando existe intera¸c˜ao entre genes e fatores ambientais o efeito do gene sobre o fen´otipo na presen¸ca de uma condi¸c˜ao ambiental espec´ıfica pode ser inibido, ativado, reduzido ou potencializado.

Para medir essa sensibilidade do gene ao ambiente ´e que os fen´otipos s˜ao avaliados em diferentes condi¸c˜oes ambientais de interesse. Sabe-se que ambientes espec´ıficos devem ser mais ou menos favor´aveis para a express˜ao de fen´otipos (Falconer & Mackay, 1996). Como exemplo desta intera¸c˜ao pode-se citar o estudo da altura de uma variedade espec´ıfica de plantas cultivadas em diferentes climas, em diferentes lugares e sob diferentes condi¸c˜oes nutricionais do solo, neste caso cada condi¸c˜ao ambiental pode interferir de maneira es- pec´ıfica no efeito do gene sobre a altura da planta. Um outro exemplo ´e a situa¸c˜ao de dados gerados de delineamentos longitudinais onde o interesse ´e entender como o gene responde por exemplo `a modifica¸c˜ao na idade do indiv´ıduo. Estes casos refletem situa¸c˜oes de mapeamento onde modela-se intera¸c˜oes gene×ambiente. Fazendo um paralelo com

2.7 Modelagem gen´etica 25

os delineamentos comumente usados para o estudo de pleiotropia (avalia¸c˜ao de muitos fen´otipos em um ´unico corte da popula¸c˜ao), no caso de intera¸c˜ao gene×ambiente pode- se ter o seguimento de um ´unico fen´otipo nos mesmos indiv´ıduos em diferentes cortes transversais da popula¸c˜ao (perfil longitudinal).

No presente estudo trata-se, especificamente, de como o sal pode interferir nos efeitos dos genes que regulam a press˜ao arterial assim como tamb´em se o medicamento Captopril interfere ou n˜ao na express˜ao dos genes reguladores da press˜ao arterial sist´olica.

Uma ampla variedade de novos m´etodos estat´ısticos em gen´etica est˜ao sendo desen- volvidos (em resposta `a necessidade de ferramentas anal´ıticas adequadas) para as an´alises gen´eticas das caracter´ısticas complexas dos indiv´ıduos, contemplando tanto estudos de pleiotropia como de intera¸c˜ao gene×ambiente, al´em de epistasia. Estima-se que uma alta porcentagem dos indiv´ıduos da popula¸c˜ao geral sofram de uma ou mais doen¸cas com- plexas durante suas vidas e muitas das doen¸cas comuns, tais como hipertens˜ao, doen¸ca coron´aria, depress˜ao, esquizofrenia, diabetes, etc, constituem exemplos de doen¸cas com componentes gen´eticos comuns e intera¸c˜oes entre os genes e de genes com o ambiente (Almasy & Blangero, 2000).

Neste trabalho ser˜ao apresentados modelos estat´ısticos que podem ser adotados tanto para o estudo de pleiotropia como de intera¸c˜ao gene×ambiente e tamb´em explora-se o uso de alguns modelos mais espec´ıficos como ´e o caso da an´alise medida resumo diferen¸ca entre fen´otipos que ´e mais apropriada para o caso de intera¸c˜ao gene×ambiente.

Cap´ıtulo 3

M´etodos de Mapeamento gen´etico

Uma vez que cada gene ocupa uma determinada posi¸c˜ao dentro do genoma, a qual ´e conhecida como loco, ´e poss´ıvel, ent˜ao, construir uma identidade genˆomica localizando cada gene pelo seu “endere¸co”, ou seja, conhecer exatamente sua posi¸c˜ao no genoma. Contudo, lembrando que os genes nas diversas esp´ecies representam uma porcentagem pequena do genoma (de 3 a 5% da mol´ecula de DNA ´e constitu´ıda por genes), pode- se vislumbrar a dificuldade enfrentada para se localizar precisamente um gene em uma posi¸c˜ao espec´ıfica. Mesmo assim, o mapeamento gen´etico ´e uma ´area que tem evolu´ıdo muito nos ´ultimos anos. Tamanho esfor¸co, colocado nesse tipo de pesquisa, deve-se aos benef´ıcios que poder˜ao ser colhidos em rela¸c˜ao ao diagn´ostico, preven¸c˜ao e cura de doen¸cas gen´eticas, ao isolamento de genes de importˆancia na agricultura e agropecu´aria e, em geral, `a compreens˜ao do papel de cada gene na organiza¸c˜ao geral do organismo (Farah, 1997).

Os estudos para o mapeamento de QTL’s s˜ao realizados atrav´es das estimativas obtidas da informa¸c˜ao de locos marcadores, os quais correspondem a seq¨uˆencias de DNA cuja localiza¸c˜ao e genotipagem pode ser obtida por meio de t´ecnicas moleculares. Os locos marcadores s˜ao geralmente neutros, n˜ao prejudicam qualquer fun¸c˜ao vital nem apresentam efeito sobre o fen´otipo de um indiv´ıduo (Farah, 1997).

A informa¸c˜ao de marcadores moleculares ´e descrita na forma de mapa gen´etico1 as- sociado ao genoma de um organismo, com a finalidade de detectar regi˜oes reguladoras de uma caracter´ıstica espec´ıfica de interesse. O genoma para cada esp´ecie ´e diferente,

1 _{Formado pela seq¨uˆencia ordenada dos marcadores moleculares e genes conhecidos de uma esp´ecie, assim}

como por todas as distˆancias que existem entre eles. Os mapas gen´eticos s˜ao espec´ıficos relativamente a esp´ecies e, muitas vezes, tamb´em ao fen´otipo de interesse.

3.1 Modelos de mapeamento gen´etico 27

por exemplo, o genoma nos humanos cont´em 23 pares de cromossomos, o genoma dos ratos ´e formado por 21 pares de cromossomos, entre outras muitas esp´ecies. Os avan¸cos de t´ecnicas moleculares tˆem possibilitado a obten¸c˜ao de mapas de marcadores das mais variadas esp´ecies, os quais s˜ao a base fundamental para o mapeamento gen´etico de QTL’s. Como ilustra¸c˜ao, na Figura 3.1 ´e apresentado um mapa de marcadores moleculares do genoma dos ratos composto por 20 cromossomos (na figura n˜ao est´a inclu´ıdo o cromos- somo sexual). Observa-se que cada cromossomo ´e representado por um arranjo linear de marcadores cuja distˆancia entre eles ´e dada em cM, cada marcador ocupa um posi¸c˜ao fixa no cromossomo e tem um nome espec´ıfico.

Nas se¸c˜oes seguintes deste cap´ıtulo s˜ao descritos alguns modelos e m´etodos estat´ısticos nos quais a utiliza¸c˜ao de um mapa de marcadores ´e relevante na identifica¸c˜ao de genes (QTL’s) reguladores de fen´otipos de interesse. Neste trabalho ser´a utilizado o mapa de marcadores apresentado na Figura 3.1 com o intuito de encontrar genes (QTL’s) regu- ladores da press˜ao arterial de ratos.

3.1 Modelos de mapeamento gen´etico

As metodologias estat´ısticas utilizadas no mapeamento de QTL’s exploram os conceitos de desequil´ıbrio de liga¸c˜ao e de liga¸c˜ao entre os locos marcadores e os poss´ıveis QTL’s dispersos em posi¸c˜oes espec´ıficas ao longo do mapa.

Nesta se¸c˜ao, ser˜ao revisadas da literatura v´arias t´ecnicas utilizadas na formula¸c˜ao de modelos e procedimentos de inferˆencias no mapeamento de QTL’s. Dentre os diversos m´etodos de mapeamentos propostos, destacam-se: a an´alise utilizando um marcador de cada vez, o mapeamento por intervalo, o mapeamento por intervalo composto (Lander & Botstein, 1989; Jansen & Stam, 1994; Zeng, 1994) e mapeamento por intervalo m´ultiplo (Kao et al. 1999).

3.1 Modelos de mapeamento gen´etico 28

Figura 3.1 Mapa de marcadores moleculares ´uteis na identifica¸c˜ao de QTL’s.