Biologia I

Mendel implicava que apenas dois alelos, um dominante e um recessivo, poderiam existir para um determinado gene. Sabemos agora que isto é uma simplificação excessiva. Embora humanos individuais (e todos os organismos diplóides) possam ter apenas dois alelos para um determinado gene, podem existir múltiplos alelos a nível populacional, de modo que muitas combinações de dois alelos são observadas. Note que quando existem muitos alelos para o mesmo gene, a convenção é denotar o fenótipo ou genótipo mais comum entre animais selvagens como o tipo selvagem (muitas vezes abreviado “+”); isto é considerado o padrão ou norma. Todos os outros fenótipos ou genótipos são considerados variantes deste padrão, o que significa que se desviam do tipo selvagem. A variante pode ser recessiva ou dominante para o alelo do tipo selvagem.

Um exemplo de alelos múltiplos é a cor do pêlo em coelhos (Figura 1). Aqui, quatro alelas existem para o gene c. A versão do tipo selvagem, C+C+, é expressa como pelagem marrom. O fenótipo chinchila, cchcch, é expresso como pelagem branca com pêlo preto. O fenótipo do Himalaia, chch, tem pêlo preto nas extremidades e pêlo branco em outros lugares. Finalmente, o fenótipo albino, ou fenótipo “incolor”, cc, é expresso como pele branca. Em casos de alelos múltiplos, podem existir hierarquias de dominância. Neste caso, o alelo do tipo selvagem é dominante sobre todos os outros, a chinchila é incompletamente dominante sobre o Himalaia e o albino, e o Himalaia é dominante sobre o albino. Esta hierarquia, ou série alélica, foi revelada pela observação dos fenótipos de cada possível descendência heterozigótica.

Figure 1. Existem quatro alelos diferentes para a cor da pelagem do coelho (C) gene.

Figure 2. Como visto ao comparar o tipo selvagem Drosophila (esquerda) e o mutante Antennapedia (direita), o mutante Antennapedia tem pernas na cabeça no lugar das antenas.

A dominância completa de um fenótipo do tipo selvagem sobre todos os outros mutantes freqüentemente ocorre como um efeito de “dosagem” de um produto genético específico, de tal forma que o alelo do tipo selvagem fornece a quantidade correta do produto genético, enquanto os alelos mutantes não podem. Para as séries alélicas em coelhos, o alelo do tipo selvagem pode fornecer uma determinada dosagem de pigmento de pele, enquanto que os mutantes fornecem uma dosagem menor ou nenhuma. Curiosamente, o fenótipo do Himalaia é o resultado de um alelo que produz um produto genético sensível à temperatura que só produz pigmento nas extremidades mais frias do corpo do coelho.

Alternativamente, um alelo mutante pode ser dominante sobre todos os outros fenótipos, incluindo o tipo selvagem. Isto pode ocorrer quando o alelo mutante interfere de alguma forma com a mensagem genética, de modo que mesmo um heterozigoto com uma cópia do alelo do tipo selvagem expressa o fenótipo mutante. Uma maneira pela qual o alelo mutante pode interferir é melhorando a função do produto genético do tipo selvagem ou mudando sua distribuição no corpo.

Um exemplo disso é a mutação Antennapedia em Drosophila (Figura 2). Neste caso, o alelo mutante expande a distribuição do produto genético, e como resultado, o heterozigoto Antennapedia desenvolve pernas na cabeça onde suas antenas devem estar.

Multiple Alleles Confer Drug Resistance in the Malaria Parasite

Malaria é uma doença parasitária em humanos que é transmitida por mosquitos fêmeas infectadas, incluindo Anopheles gambiae (Figura 3a), e é caracterizada por febres altas cíclicas, calafrios, sintomas semelhantes aos da gripe, e anemia grave. Plasmodium falciparum e P. vivax são os agentes causais mais comuns do paludismo, e o P. falciparum é o mais mortal (Figura 3b). Quando pronta e correctamente tratado, o P. falciparummalaria tem uma taxa de mortalidade de 0,1 por cento. Contudo, em algumas partes do mundo, o parasita desenvolveu resistência aos tratamentos maláricos mais comuns, pelo que os tratamentos maláricos mais eficazes podem variar por região geográfica.

Figure 3. O (a) Anopheles gambiae, ou mosquito africano da malária, age como um vetor na transmissão ao homem do parasita causador da malária (b) Plasmodium falciparum, aqui visualizado usando microscopia eletrônica de transmissão de falsa cor. (crédito a: James D. Gathany; crédito b: Ute Frevert; falsa cor por Margaret Shear; dados da barra de escalas de Matt Russell)

No sudeste da Ásia, África e América do Sul, P. falciparum desenvolveu resistência aos anti-maláricos cloroquina, mefloquina e sulfadoxina-pirimetamina. O P. falciparum, que é haplóide durante a fase de vida em que é infeccioso para os humanos, desenvolveu múltiplos alelos mutantes resistentes a drogas do gene dhps. Os graus variáveis de resistência à sulfadoxina estão associados a cada um destes alelos. Sendo haplóide, P. falciparum precisa de apenas um alelo resistente a drogas para expressar essa característica.

No sudeste da Ásia, diferentes alelos resistentes a sulfadoxina do gene dhps estão localizados em diferentes regiões geográficas. Este é um fenômeno evolutivo comum que ocorre porque mutantes resistentes a drogas surgem em uma população e intercruzam com outros isolados de P. falciparum em estreita proximidade. Os parasitas resistentes à sulfadoxina causam dificuldades humanas consideráveis em regiões onde esta droga é amplamente utilizada como remédio contra a malária de venda livre. Como é comum com patógenos que se multiplicam a grandes números dentro de um ciclo infeccioso, o P. falciparum evolui relativamente rápido (mais de uma década) em resposta à pressão selectiva de medicamentos anti-maláricos comummente usados. Por esta razão, os cientistas devem trabalhar constantemente para desenvolver novos medicamentos ou combinações de medicamentos para combater a carga mundial da malária.

Multiple Alleles (ABO Tipos de Sangue) e Punnett Squares