Resumo - Genética - USP

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS
LGN 5799 – Seminários em Genética e Melhoramento de Plantas
Departamento de Genética
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“MARCADORES MOLECULARES BASEADOS EM MICROARRANJOS: DArT E SFP”
Doutoranda: Larissa DI Cássia Laperuta
Orientadora: Profa. Dra. Maria Lúcia Carneiro Vieira
O desenvolvimento de marcadores moleculares para a detecção de polimorfismos de DNA é um
dos recursos mais importantes que têm permitido o avanço da genética molecular. Já foram descritos,
na literatura, vários tipos de marcadores moleculares, sendo que estes podem ser divididos em duas
classes: os que derivam de restrição, seguida ou não de amplificação, e os que derivam exclusivamente
da PCR. Na primeira classe, os mais utilizados são RFLP, VNTR, AFLP e CAPS, enquanto na segunda
classe, tem‐se RAPD, SSR, e SCAR. Há também aqueles que dependem de seqüenciamento, como o
SNP. Mais recentemente, foram desenvolvidos dois novos marcadores moleculares baseados na técnica
de hibridização por microarranjo: DArT e SFP. Essa técnica permite a observação simultânea de várias
centenas de locos polimórficos espalhados pelo genoma.
O marcador DArT (Diversity Arrays Technology) apresenta grande potencial para estudos de
diversidade genética e de mapeamento, demonstra alta informação de polimorfismos e revela relações
genéticas consistentes entre amostras. Alguns estudos sugerem que a tecnologia DArT apresenta
vantagens sobre as tecnologias existentes em termos custo e velocidade na detecção de
polimorfismos. Os marcadores DArT podem ser utilizados também para a genotipagem de grandes
coleções de germoplasma. Para cada amostra de DNA individual que é estudada, são desenvolvidas
representações genômicas através da digestão do DNA genômico com enzimas de restrição e posterior
ligação de adaptadores aos fragmentos digeridos. Posteriormente, é feita uma PCR onde são utilizados
primers complementares à seqüência dos adaptadores para reduzir a complexidade do genoma. Os
fragmentos amplificados são clonados. Esses insertos clonados são novamente amplificados,
purificados e arranjados em um suporte sólido (microarranjo), resultando em um “discovery array”.
Representações genômicas preparadas a partir de genomas individuais alvos de estudo são hibridizados
a esse “discovery array” para identificação de polimorfismos. Os clones polimórficos (marcadores DArT)
mostram intensidade de sinais de hibridização variáveis para diferentes indivíduos conforme os
diferentes genótipos.
SFPs (Single Feature Polymorphisms) foram primeiramente identificados em leveduras como
diferenças significativas na intensidade de hibridização quando o DNA genômico de diferentes
linhagens era hibridizado com arranjos de oligonucleotídeos de expressão de alta densidade. Os SFPs

podem ser considerados como uma alternativa viável para os SNPs (Single‐Nucleotide Polymorphisms)
em estudos de associação de uma grande variedade de genomas, principalmente em organismos
modelo, como Arabidopsis thaliana. Nesses organismos existe uma taxa muito alta de desequilíbrio de
ligação, o que pode levar à interferência de um marcador sobre o comportamento de um marcador
vizinho. Tal fato é compensado nessa técnica através do uso de marcadores com densidades mais
elevadas. O DNA genômico total do indivíduo ou da variedade que se quer estudar é marcado e
hibridizado a um Chip de expressão de outro indivíduo ou de outra variedade ao qual se queira
comparar. Os polimorfismos detectados por essa técnica são conseqüência de variações alélicas que
vão desde polimorfismos em um único nucleotídeo até grandes deleções existentes. A grande
vantagem do SFP é a facilidade da genotipagem, que é feita in loco nos arranjos de expressão além de
não exigir conhecimento prévio das seqüências a serem analisadas.
De qualquer forma, a existência de vários tipos de marcadores moleculares e a diferença em
seus princípios, metodologias e aplicações requerem alguns cuidados quanto à escolha de um ou mais
métodos a serem utilizados. Assim, deve‐se avaliar qual ou quais são os marcadores mais apropriados
de acordo com o projeto a ser realizado, uma vez que não há nenhum marcador molecular que
preencha satisfatoriamente todas as necessidades dos pesquisadores.
Referências:
Borevitz, J.O.; Liang, D.; Plouffe, D.; Chang, H.; Zhu, T.; Weigel, D.; Berry, C.C.; Winzeler, E.; Chory, J.
Large‐scale identification of single‐feature polymorphisms in complex genomes. Genome
Research, v.13, p.513–523. 2003.
Jaccoud, D.; Peng, K.; Feinstein, D.; Kilian, A. Diversity arrays: a solid state technology for sequence
information independent genotyping. Nucleic Acids Research, v.29, n.4, e.25, p.1‐7. 2001.
Rostoks, N.; Borevitz, J. O.; Hedley, P. E.; Russell, J.; Mudie, S.; Morris, J.; Cardle, L.; Marshall, D.F.;
Waugh, R. Single‐feature polymorphism discovery in the barley transcriptome. Genome Biology,
v.6, R54. 2005.
Semagn, K.; Bjornstad, A.; Ndjiondjop, M.N. An overview of molecular marker methods for plants.
African Journal of Biotechnology, v.5, n.25, p. 2540‐2568. 2006.
Wenzl, P.; Carling, J.; Kudrna, D.; Jaccoud, D.; Huttner, E.; Kleinhofs, A.; Kilian, A. Diversity Arrays
Technology (DArT) for whole‐genome profiling of barley. Proceedings of the National Academy
Sciences, v101, n.26, p.9915‐9920. 2004.
Winzeler, E.A.; Richards, D.R.; Conway, A.R.; Goldstein, A.L.; Kalman, S.; McCullough, M.J.; McCusker,
J.H.; Stevens, D.A.; Wodicka, L.; Lockhart, D.J.; Davis, R.W. Direct allelic variation scanning of the
yeast genome. Science, v.281, p.1194–1197. 1998.
Xia, L.; Peng, K.; Yang, S.; Wenzl, P.; de Vicente, M.C.; Fregene, M.; Kilian, A. DArT for high‐throughput
genotyping of Cassava (Manihot esculenta) and its wild relatives. Theoretical and Applied
Genetics, v.110, p.1092‐1098. 2005.