Muitos programas de investigação genética são realizados para tentar compreender os genes que contribuem para um determinado processo biológico. Tal análise começa com a recolha de fenótipos mutantes relacionados, centrados nesse processo em particular. Forexample, se um geneticista estivesse interessado nos genes que determinam a locomoção no verme anematoso, a dissecação genética começaria isolando um conjunto de diferentes mutantes com locomoção defeituosa. Uma tarefa importante é determinar como os genes manydiferentes são representados pelas mutações que determinam os fenótipos relacionados, pois este número define o conjunto de genes que afetam o processo de estudo. Portanto, é necessário fazer um teste para descobrir se as mutações são iguais a um gene ou a genes diferentes. O teste de alelismo com a aplicação ampla é o teste de complementação, que é ilustrado no seguinte exemplo.

Considerar uma espécie de sino bravo (Campanula) em que a cor da flor selvagem é azul. Vamos supor que, ao aplicarmos a radiação mutagênica, tenhamos induzido três mutantes de pétalas brancas e que eles estejam disponíveis como estirpes de homozigotos. Podemos chamar as cepas mutantes de $, £, e ¥, usando os símbolos das correntes, para não prejudicar o nosso pensamento em relação à dominância. Quando cruzadas com o tipo selvagem, cada mutante dá os mesmos resultados em F1 e F2, como segue:

Em cada caso, os resultados mostram que a condição mutante é determinada pelo alelo de um único gene. No entanto, eles são três alelos de um gene? ou de dois ou três genes? A pergunta pode ser respondida perguntando se os mutantes completam outros. ed da seguinte forma:

(A demonstração da natureza recessiva dos mutantes individuais é um resultado crucial que nos permite proceder a um teste de complementação. Mutações dominantes não podem ser utilizadas em um teste de complementação.)

Em um organismo diplóide, o teste de complementação é realizado por mutantes recessivos intercruzados dois de cada vez. O próximo passo é observar se a progênie tem o fenótipo do tipo selvagem.

Isso une as duas mutações como gâmetas haplóides para formar um núcleo diplóide em onecélula (o zigoto). Se as mutações recessivas representam alelos do mesmo gene, elas não se complementarão, pois ambas as mutações representam a perda da função do gene. Tais alelos podem ser pensados geralmente como a′ e a′,usando primes para distinguir entre dois alelos mutantes diferentes de um gene cujo alelo do tipo de propulsão é a+. Esses alelos poderiam ter locais mutantes diferentes, mas seriam funcionalmente idênticos (ou seja, bothnonfuncionais). O heterozigoto a′/a′ seria:

No entanto, duas mutações recessivas em diferentes genes teriam função do tipo selvagem, proporcionada pelos respectivos alelos do tipo selvagem. Aqui podemos nomear os genes1 e a2, após seus alelos mutantes. Podemos representar os heterozigotos da seguinte forma, dependendo se os genes estão no mesmo ou em cromossomos diferentes:

Deixe-nos voltar ao exemplo dos harebell e cruzar os mutantes para unir os alelos mutantes para testar a complementação. Podemos assumir que os resultados de intercruzamento dos mutantes $, £, e ¥ são os seguintes:

Deste conjunto de resultados, podemos concluir que os mutantes $ e £ devem ser causados por alelos de um gene (digamos, w1) porque não se complementam; mas ¥ devem ser causados por um alelo mutante de outro gene (w2).

A explicação molecular de tais resultados é freqüentemente em relação às vias bioquímicas na célula. Como a complementação funciona a nível molecular? Embora a convenção seja para dizer que são os mutantes que complementam, de fato, os agentes ativos na complementação são as proteínas produzidas pelos alelos do tipo selvagem. A cor azul normal da flor é causada por um pigmento azul chamado antociânico. Os pigmentos são produtos químicos que absorvem partes do espectro visível; no sino duro, a antocianina absorve todos os comprimentos de onda exceto o azul, que é refletido no olho do observador. Entretanto, essa antocianina é feita de precursores químicos que não são pigmentos, ou seja, não absorvem luz de nenhum comprimento de onda específico e simplesmente refletem de volta a luz branca do sol para o observador, dando uma aparência branca. O pigmentis azul é o produto final de uma série de conversões bioquímicas de não-pigmentos. Cada etapa é catalisada por uma enzima específica codificada por um gene específico. Podemos acomodar os resultados com um caminho da seguinte forma:

Uma mutação em qualquer um dos genes em estado homozigoto levará à acumulação de um precursor que simplesmente tornará a planta branca. Agora as mutações poderiam ser escritas da seguinte forma:

No entanto, na prática, os símbolos subscritos seriam descartados e os genótipos escritos da seguinte forma:

Hence an F1 from $ × £ será:

que terá dois alelos defeituosos para w1 e, portanto, será bloqueado no passo 1. Mesmo que a enzima 2 seja totalmente funcional, ela não tem substrato sobre o qual agir, portanto nenhum pigmento azul será produzido e o fenótipo ficará branco.

Os F1s das outras cruzetas, no entanto, terão os alelos do tipo selvagem para ambas as enzimas necessárias para levar as interconversões para o produto azul final.Seus genótipos serão:

Hence vemos a razão pela qual a complementação é na verdade um resultado da interação cooperativa dos alelos do tipo selvagem dos dois genes. A Figura 4-1 é um diagrama sumário da interação dos mutantes brancos complementares e não complementares.

Num organismo haplóide, o teste de complementação não pode ser realizado por intercruzamento. Em fungos, uma forma alternativa de testar a complementação é fazer um heterokaryon (Figura 4-2). As células fúngicas se fundem prontamente e, quando dois trens diferentes se fundem, os núcleos haplóides das diferentes linhagens ocupam uma célula, que é chamada de heterokaryon (grego; núcleos diferentes). Os núcleos de um heterocariano geralmente não se fundem. Em certo sentido, esta condição é uma “mímica” diplóide. Assumindo que, em cepas diferentes, existem mutações em dois genes diferentes que conferem o mesmo fenótipo mutante – por exemplo, a exigência de arginina. Podemos chamar essas duas linhagens de argina-1 e arg-2. As duas linhagens, cujos genótipos podem ser representados como arga-1 – arg-2+andarg-1+ – arg-2, podem ser fundidas como um heterocarion com os dois núcleos em um citoplasma comum:

Porque a expressão gênica ocorre em um citoplasma comum, os dois alelos do tipo selvagem exercem seu efeito dominante e cooperam para produzir um heterocarion do tipo selvagem. Em outras palavras, as duas mutações se complementam, tal como aconteceria em adiploid. Se as mutações tivessem sido alelos do mesmo gene, não haveria complementação.