O processo de exclusão que ocorre espontaneamente deve incluir duas quebras cromossômicas para cortar o segmento intermediário. Se as duas extremidades se juntam e uma delas carrega o centro, o resultado é um cromossomo encurtado, que supostamente carrega uma deleção. O fragmento excluído é acêntrico; conseqüentemente, está imóvel e se perderá. Um mutagênico eficaz para induzir rearranjos cromossômicos de todos os tipos é a radiação ionizante. Esse tipo de radiação, da qual os raios X e os raios γ são exemplos, é altamente energética e causa quebras cromossômicas. A maneira como as quebras rejuntas determina o tipo de rearranjo produzido. Dois tipos de exclusão são possíveis. Duas quebras podem produzir uma exclusão intersticial, conforme mostrado na Figura 17-2. Em princípio, uma única quebra pode causar uma exclusão terminal; mas, devido à necessidade de pontas cromossômicas especiais (telômeros), é provável que deleções aparentemente terminais incluam duas quebras, uma próxima ao telômero.

Os efeitos das exclusões dependem de seu tamanho. Uma pequena deleção dentro de um gene, chamada deleção intragênica, inativa o gene e tem o mesmo efeito que outras mutações nulas desse gene. Se o fenótipo nulo homozigoto for viável (como, por exemplo, no albinismo humano), então a deleção homozigótica também será viável. Deleções intragênicas podem ser distinguidas de alterações de nucleotídeo único porque são não reversíveis.

Para a maioria dos nesta seção, estaremos lidando com deleções multigênicas, aquelas que removem de dois a vários milhares de genes. As deleções multigênicas têm consequências graves. Se, por consanguinidade, tal deleção se torna homozigótica (isto é, se ambos os homólogos têm a mesma deleção), então a combinação é quase sempre letal. Esse resultado sugere que a maioria das regiões dos cromossomos são essenciais para a viabilidade normal e que a eliminação completa de qualquer segmento do genoma é deletéria. Mesmo indivíduos heterozigotos para uma deleção multigênica – aqueles com homólogo onenormal e que carrega a deleção – podem não sobreviver. Existem várias razões possíveis para essa falha em sobreviver. Primeiro, um genoma foi “ajustado” durante a evolução para exigir um equilíbrio específico de genes, e a exclusão perturba esse equilíbrio. Encontraremos essa noção de equilíbrio várias vezes neste capítulo e no próximo, porque vários tipos diferentes de mutações cromossômicas alteram a relação, ou equilíbrio, de genes em um genoma. Em segundo lugar, em muitos organismos há mutações letais recessivas e outras mutações deletérias em todo o genoma. Se “coberto” por alelos de tipo selvagem no outro homólogo, esses recessivos não são expressos. No entanto, uma deleção pode “descobrir” recessivos, permitindo sua expressão no nível fenotípico.

No entanto, algumas pequenas deleções são viáveis em combinação com um homólogo normal. Nesses casos, a exclusão às vezes pode ser identificada por análise citogenética. Se os cromossomos meióticos são examinados em um indivíduo portador Em uma deleção heterozigótica, a região da deleção pode ser determinada pela falha do segmento correspondente no homólogo normal para emparelhar, resultando em uma alça de deleção (Figura 17-3a). Em insetos, os loops de deleção são detectados nos cromossomos politênicos, nos quais os homólogos são fundidos (Figura 17-3b). Uma exclusão pode ser atribuída a um local específico do cromossomo determinando qual cromossomo mostra o loop de exclusão e a posição do loop ao longo do cromossomo.

Deleções de algumas regiões cromossômicas produzem seus próprios fenótipos únicos. Um bom exemplo é a deleção de uma pequena região cromossômica específica de Drosophila. Quando um homólogo carrega a exclusão, a mosca mostra um fenótipo notch-wing único, portanto, a exclusão atua como uma mutação dominante a esse respeito. Mas a deleção é letal quando homozigótica e, portanto, atua como uma recessão em relação ao seu efeito letal. O efeito fenotípico dominante específico de certas deleções pode ser causado por uma das quebras cromossômicas estar dentro da ágena, que, quando interrompida, agirá como uma mutação dominante.

Quais são as propriedades genéticas das deleções?Além dos critérios citogenéticos, existem vários critérios puramente genéticos para inferir a presença de uma deleção. Esses critérios são particularmente úteis em espécies cujos cromossomos não são facilmente analisados citogeneticamente.

Dois critérios genéticos que já encontramos. O primeiro é o fracasso do cromossomo em sobreviver como homozigoto; entretanto, este efeito também pode ser produzido por qualquer mutação letal. Em segundo lugar, os cromossomos com deleções nunca podem reverter para uma condição normal. Este critério é útil apenas se houver algum fenótipo específico associado à deleção.

Um terceiro critério é que, nas deleções heterozigotas, as frequências recombinantes entre os genes que flanqueiam a deleção são mais baixas do que nos cruzamentos de controle. Isso faz sentido porque parte da região contém uma região cromossômica não pareada, que não pode participar do crossing-over. Veremos que as inversões têm um efeito semelhante nas frequências recombinantes, mas podem ser distinguidas de outras maneiras.

Um quarto critério para inferir a presença de uma deleção é que a deleção de um segmento em um homólogo às vezes desmascara alelos recessivos presentes em o outro homólogo, levando à sua expressão inesperada. Considere, por exemplo, as exclusões mostradas no diagrama a seguir:

Neste caso, nenhum dos seis alelos recessivos é esperado a ser expresso, mas, se b e c forem expressos, sugere-se que uma deleção tenha ocorrido no outro homólogo abrangendo os loci b + e c +. Como em tais casos parece que os alelos recessivos estão mostrando dominância, o efeito é denominado pseudodominância.

O efeito da pseudodominância também pode ser usado na direção oposta. Um conjunto conhecido de deleções sobrepostas é usado para localizar as posições do mapa de novos alelos mutantes. Esse procedimento é chamado de mapeamento de exclusão. Um exemplo da mosca da fruta Drosophila é mostrado na Figura 17-4. Neste diagrama, o mapa de recombinação é mostrado na parte superior, marcado com distâncias em unidades de mapa da extremidade esquerda. As barras horizontais abaixo do cromossomo mostram a extensão das deleções identificadas à esquerda. O mutationprune (pn), por exemplo, mostra pseudodominância apenas com deleção264-38, o que determina sua localização na região 2D-4 a 3A-2. No entanto, fa mostra pseudodominância com todas as exclusões, exceto duas, de modo que sua posição pode ser identificada na banda 3C-7.

A análise de deleção torna possível comparar um mapa de ligação baseado na frequência recombinante com o mapa de cromossomos baseado no mapeamento de deleção. Em geral, onde essa comparação foi feita, os mapas correspondem bem – um endosso citológico satisfatório de uma criação puramente genética.

Além disso, a pseudodominância pode ser usada para mapear uma pequena deleção que não pode ser visualizado microscopicamente. Vamos considerar um cromossomo X em Drosophila que carrega um letal recessivo suspeito de ser adeleção; chamamos esse cromossomo de “X *”. Podemos cruzar fêmeas portadoras de X * com machos portadores de alelos recessivos de loci naquele cromossomo. Por exemplo, um mapa de loci na região da ponta é

Suponha que obtivemos todas as moscas do tipo selvagem em cruzamentos entre X * / X fêmeas e machos carregando y, dor, br, gt, rst e vt, mas obtivemos a pseudodominância de swa e w com X * (ou seja, X * / swa mostra o fenótipo swa recessivo e X * / w mostra o fenótipo w recessivo). Então, temos boas evidências genéticas para uma deleção do cromossomo que inclui pelo menos os loci weswa e w, mas não gt orrst.

Os médicos regularmente encontram deleções em cromossomos humanos. Na maioria dos casos, as exclusões são relativamente pequenas, mas, no entanto, têm um efeito fenotípico adverso, mesmo sendo heterozigotos. regiões cromossômicas humanas causam síndromes únicas de anormalidades fenotípicas. Um exemplo é a síndrome cri duchat, causada por uma deleção heterozigótica da ponta do braço curto do cromossomo 5 (Figura 17-5). É a convenção chamar o braço curto de um cromossomo p e o braço longoq. As bandas específicas excluídas na síndrome de cri du chat são 5p15.2 e 5p15.3, as duas bandas mais distais identificáveis em 5p.O fenótipo mais característico dessa síndrome é aquele que lhe dá o nome, o característico choro felino feito por bebês com essa deleção. Outras manifestações fenotípicas da síndrome são microencefalia (cabeça anormalmente pequena) e uma face semelhante à lua. Como as síndromes causadas por outras exclusões, a síndrome do cri du chat também inclui retardo mental.

A maioria das deleções humanas, como aquelas que acabamos de considerar surgem espontaneamente na linha germinativa de um pai normal de uma pessoa afetada; portanto, nenhum sinal das lesões é encontrado nos cromossomos somáticos dos pais. No entanto, como veremos em uma seção posterior, algumas deleções humanas são produzidas por irregularidades meióticas em um pai heterozigoto para outro tipo de rearranjo. A síndrome de Cri du chat, por exemplo, pode resultar de um pai heterozigoto para uma translocação.

Os geneticistas mapearam genes humanos de deleções usando uma técnica molecular chamada de hibridização in situ. Essa técnica foi apresentada nos Capítulos 3 e 6, mas por enquanto podemos revisar os fundamentos para mostrar a utilidade das exclusões. Se um gene interessante ou outro fragmento de DNA foi isolado com o uso de tecnologia molecular moderna, ele pode ser marcado com um marcador radioativo ou químico e, em seguida, adicionado a uma preparação cromossômica sob microscópio. Em tal situação, o DNA reconhece e se liga fisicamente a sua contraparte cromossômica normal por emparelhamento de nucleotídeos e é reconhecido como um ponto de radioatividade ou corante. A localização precisa de tais pontos é difícil de correlacionar com bandas específicas, mas a técnica de deleção vem em seu socorro. Se uma deleção acontecer para abranger o locus em questão, nenhum ponto aparecerá quando o teste for executado com o cromossomo que carrega a deleção, porque a região para ligação simplesmente não está presente (Figura 17-6). Ao salvar linhas celulares de pacientes com deleções, os geneticistas desenvolvem painéis de teste de sobreposições de deleções abrangendo regiões cromossômicas específicas, e esses painéis de teste podem ser usados para identificar a posição de um gene. Um exemplo do cromossomo 11 é mostrado na Figura 17-7. A extensão das deleções no painel de teste são mostradas como barras verticais, e os fragmentos de DNA codificados sob teste são mostrados à direita. Se o fragmento 270, por exemplo, não conseguiu se ligar às deleções 35, 8, 10, 7, 9, 23, 24, A2, 27A e 4D, mas se ligou às outras deleções, pode-se inferir que este pedaço de DNA veio originalmente de a região abrangeu 11q13.5 e 11q21.

Mutações cromossômicas freqüentemente surgem em células cancerosas, e veremos vários casos neste capítulo e no próximo. Como exemplo, a Figura 17-8 mostra algumas deleções consistentemente encontradas em tumores sólidos. Nem todas as células em um tumor mostram a deleção indicada e, freqüentemente, uma mistura de diferentes mutações cromossômicas pode ser encontrada em um tumor. A contribuição de tais mudanças para o fenótipo do câncer não é compreendida.

Uma diferença interessante entre animais e plantas é revelada por deleções. Um animal que é heterozigoto para um cromossomo de deleção e um normal produz espermatozoides funcionais carregando cada um dos dois cromossomos em números aproximadamente iguais. Em outras palavras, os espermatozoides parecem funcionar até certo ponto, independentemente de seu conteúdo genético. Em plantas diplóides, por outro lado, o pólen produzido pelo heterozigoto de adeleção é de dois tipos: (1) pólen funcional carregando o cromossomo normal e (2) pólen não funcional (ou abortado) carregando o homólogo deficiente. Assim, as células polínicas parecem ser sensível a mudanças na quantidade de material cromossômico, e essa sensibilidade pode atuar para eliminar deleções. A situação é um tanto diferente para as plantas poliplóides, que são muito mais tolerantes a polendeleções. Essa tolerância se deve ao fato de que mesmo o pólen carrega vários conjuntos de cromossomos, e a perda de um segmento em um desses conjuntos é menos crucial do que seria em uma célula de pólen haplóide.Os óvulos em plantas diplóides ou poliplóides também são bastante tolerantes a deleções, provavelmente por causa do efeito estimulante dos tecidos maternos circundantes.