Bases moleculares das doenças genéticas Hemoglobinopatias

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Maria Cecília Moscardini-CMMG 2º período 
Genética 
Bases moleculares das doenças genéticas – 
Hemoglobinopatias 
Aula 10 
Doença molecular 
»Alteração herdada ou adquirida que 
afeta um gene suas estruturas e/ou sua 
expressão 
»A doença pode ser ocasionada quando 
há uma alteração no DNA de um gene 
essencial ou uma alteração de RNA não 
codificante. 
O efeito das mutações sobre a 
função proteica 
 
Perda de função 
»Efeito mais comum 
»Pode ocorrer devido a uma alteração 
na sequência codificante, reguladora ou 
de outras sequencias críticas devido a 
substituições, deleções, inserções ou 
rearranjos da sequência nucleotidica 
»Exemplo clinico: alfa-talassemia 
(deleção no gene da alfa-globina) 
-Síndrome de Turner (perda 
cromossômica) 
»A severidade da doença está 
relacionada com a quantidade da função 
perdida 
Ganho de função 
Mutações que aumentam a produção 
de proteína normal 
»A proteína está normalmente 
presente, mas há o aumento da 
produção dela 
»Resulta em um aumento da dosagem 
genica, o que é ocasionado pela 
duplicação de um cromossomo inteiro 
ou parte dele 
»Exemplo clinico: Trissomia 21, que se 
deve à presença de três cópias do 
cromossomo 21 
 
Mutações que intensificam uma 
função normal de uma proteína 
Genética 
 
Maria Cecília Moscardini-CMMG 2º período 
»Aumenta a capacidade de a molécula 
de proteína executar uma ou mais das 
suas funções normais 
»Exemplo clinico: mutação missense, 
que cria a hemoglobina Kempsey. Essa 
hemoglobina permanece no seu estado 
de alta afinidade por oxigênio, reduzindo 
a distribuição de O2 para os tecidos. 
-Acondroplasia 
Novas Propriedades 
»Mudança na sequência de aminoácidos 
que conferem novas propriedades a 
uma proteína, sem necessariamente 
alterar suas funções normais 
»Exemplo clinico: anemia falciforme. À 
substituição de um aminoácido, que não 
possui efeito sobre a capacidade de 
transporte de oxigênio da hemoglobina 
falciforme, ou seja, conseguem 
transportar o oxigênio normalmente. 
Entretanto, quando estão 
desoxigenadas, as cadeias da 
hemoglobina falciforme se agregam e 
causam uma deformação das hemácias. 
Expressão Gênica 
Heterocrônica ou Ectópica 
»Relacionada com uma expressão 
inapropriada no gene momento errado 
(heterocrônica) e/ou no local errado 
(ectópica) 
»Geralmente ocorrem em regiões 
reguladoras do gene 
»Exemplo clinico: câncer – expressão 
de oncogene em células onde 
normalmente não é expresso 
Relação entre genótipo e fenótipo 
nas doenças genéticas 
Heterogeneidade alélica 
»Mutações diferentes em um lócus, 
resultando em um mesmo fenótipo 
(diferentes gravidades) 
»Exemplo clinico: Fibrose cística – são 
conhecidas quase 1400 mutações 
diferentes no gene CFTR que causam 
o quadro clinico e que levam a uma 
condição fenotípica diferente. 
Heterogeneidade de lócus 
»Mutações em lócus diferentes que 
resulta em condições clinicas especificas 
»Exemplo clinico: hiperfenilalaninemia – 
mutações que afetam qualquer um dos 
5 genes importantes da via, podem 
levar a doença, mas com níveis de 
comprometimento distintos 
-Talassemia pode resultar de mutações 
tanto na cadeia de β-globina quanto na 
de α-globina 
Heterogeneidade clínica 
ou fenotípica 
»Diferentes mutações em um gene 
podem resultar em fenótipos distintos 
Maria Cecília Moscardini-CMMG 2º período 
»Exemplo clinico: anemia falciforme e 
beta-talassemia – resultam de distintas 
mutações no gene da beta-globina 
Hemoglobinas 
 »Proteína responsável pelo transporte 
de oxigênio dos pulmões para os 
tecidos, pelos glóbulos vermelhos 
»Cada molécula de Hb tem 4 
subunidades: 2 alfa-globina + 2 beta-
globina 
»Casa subunidade de hemoglobina: 
globina + heme 
»Hemoglobina predominante nos 
adultos: HbA = α2β2 
»Hemoglobinas humanas: 
Genes de Globina 
» Os Genes para as cadeias α e do tipo 
α são reunidos em um arranjo em 
tandem no cromossomo 16. 
»Genes do tipo 
β globina, 
localizados no 
cromossomo 11 
e possuem a 
gama, beta e 
delta 
»Ocorre uma alteração na expressão 
dessas globinas com o desenvolvimento, 
o globin switching 
Regulação da expressão da 
beta globina 
»Existe uma região controladora do 
lócus (LCR) 
»Se um individuo possui deleção dessa 
região ele não conseguirá expressar 
nenhuma das globinas. 
 »Exemplo clinico: talassemia hispânica 
Dosagem Gênica, Expressão 
de Globinas no 
Desenvolvimento e Doença 
Clínica 
»Mutações na beta-globina comumente 
causam mais doenças que mutações na 
alfa-globina 
»As mutações na beta-globina 
comumente causam mais doenças que 
mutações na alfa-globina 
-Única mutação na beta – afeta 50% 
das cadeias beta 
Maria Cecília Moscardini-CMMG 2º período 
-Única mutação na alfa – afeta 25% das 
cadeias alfa possui alfa 1 e alfa 2) 
»Mutações na beta-globina não tem 
consequências pré-natais 
-A gama (y) globina é a principal tipo 
beta antes do nascimento 
Hemoglobinopatias 
»Os distúrbios hereditários da 
hemoglobina podem ser divididos em 
três grandes grupos, que em alguns 
casos se sobrepõem: 
Persistência hereditária 
da hemoglobina fetal 
»Condições clinicamente benignas que 
impede a troca perinatal da síntese de 
gama-globina pela beta-globina. 
»Exemplo clinico: Uma deleção, 
encontrada em afro-americanos, que 
remove ambos os genes da δ- e β-
globina, mas leva à expressão pós-natal 
continuada dos genes de γ	globina, para 
produzir Hb F, que é uma 
transportadora efetiva de oxigênio 
Variantes estruturais 
»Alteram a sequencia de aminoácidos 
da globina, alterando sua capacidade de 
transportar o oxigênio ou sua 
estabilidade 
»Exemplo clinico: anemia falciforme 
»As variantes estruturais da 
hemoglobina podem ser separadas 
dependendo do fenótipo clínico: 
Variantes que causam anemia 
hemolítica 
®Anemia falciforme 
»A doença resulta da substituição de 
um único nucleotídeo que muda o 
códon do sexto aminoácido da β-globina 
de ácido glutâmico para valina (GAG → 
GTG; Glu6Val) 
»Hemácias em forma de foice em 
condições de baixa pressão de oxigênio 
»Doença autossômica recessiva 
-Heterozigotos (HbA HbS) ® traço 
falciforme. Em geral clinicamente 
normais, mas suas hemácias podem 
mudar para forma de foice quando eles 
são submetidos à baixa pressão de 
oxigênio in vitro 
-Homozigotos (HbS HbS) ® possui a 
doença. Risco de infarto esplênico (em 
grandes altitudes, por exemplo) 
»Normal (HbA HbA) 
»Hemoglobina falciforme: α2β2S 
»Patogênese da anemia falciforme: 
-Normais na capacidade de ligação ao 
oxigênio. 
-Em baixas tensões de oxigênio a HbS 
se agrega em polímeros 
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-Esses bastões distorcem para formato 
de foice e bloqueiam o fluxo sanguíneo 
-Pode ocasionar o rompimento da 
hemácia com liberação de Hb livre. 
-Altos níveis de HbF do paciente estão 
associados com menor morbidade e 
mortalidade. 
-Potencial Terapêutico: suprimir 
modificadores genéticos como BCL 11A, 
que silencia expressão da gamma-
globina. Para que haja mais HbF/gama 
globina 
®Hemoglobinas instáveis 
»Mutações pontuais que causam 
desnaturação do tetrâmero de 
hemoglobina em hemácias maduras 
»Os tetrâmeros de hemoglobina 
desnaturados são insolúveis e 
precipitam-se 
formando inclusões 
(corpos de Heinz) que 
contribuem para 
danificar a membrana 
das hemácias, 
causando hemólise 
das hemácias 
maduras. 
Variantes com Transporte de Oxigênio 
Alterado 
»Raras 
»Afetam a capacidade da hemoglobina 
transportar oxigênio 
»Mutação que impede uma função 
proteica 
®Meta-hemoglobina 
» A 
oxiemoglobina é a forma de 
hemoglobina com capacidade de 
oxigenação reversível 
» O ferro da heme tende a se oxidar 
espontaneamente à forma férrica, e a 
molécula resultante, chamada de meta-
hemoglobina 
» A meta-hemoglobina é incapaz de 
oxigenação reversível – o acumulo de 
meta hemoglobina resulta em cianose 
»A manutenção do ferro no seu estado 
reduzido é feita pela 
enzima meta-hemoglobina 
redutase 
»Quandoindivíduos possuem mutações 
que afetam a ação da meta-Hb 
redutase, ocorre o aumento da meta-
Hb 
»Exemplo clinico: Hb Hyde Park 
® Hb com afinidade alterada pelo 
oxigênio 
»Na HbA (normal) ocorre 
movimentação significativa entra as 
cadeias, quando muda do estado 
oxigenado (relaxado) para desoxigenado 
(tenso) 
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»Em mutações que alteram essa 
movimentação entra as cadeias, há o 
“bloqueio” da Hb no seu estado de alta 
afinidade, reduzindo a distribuição de 
oxigênio. 
»Exemplo clinico: Hb Kempsey 
 
Talassemias 
»Doenças resultantes do decréscimo na 
abundancia de uma ou mais cadeias de 
globina, podendo resultar da produção 
reduzida de uma cadeia de globina ou 
de uma variante estrutural que 
desestabiliza a cadeia (menos comum) 
»Exemplo clinico: Mutações no 
promotor que diminuem a expressão 
do RNAm da β-globina e causam a β-
talassemia. 
»Grupo heterogêneo de doenças da 
síntese de hemoglobinas, nas quais as 
mutações reduzem a síntese ou 
estabilidade da cadeia de α-globina ou 
de β-globina, causando αtalassemia ou 
β-talassemia, respectivamente. 
»O desequilíbrio na razão de cadeias 
α:β é a base da fisiopatologia 
»Cadeia que é produzida a uma taxa 
normal fica em excesso 
»O excesso eventualmente precipita na 
célula, danificando a membrana e 
levando a destruição da hemácia 
	
α-Talassemias 
»Causa doenças intrauterinas e pós-
natais 
»A hemoglobina com a composição γ4 
é chamada de Hb de Bart, causa uma 
hipóxia intrauterina severa, e nascem 
com acúmulo disseminado de fluidos, 
uma condição conhecida como 
hidropsia fetal 
»O tetrâmero de β4 é chamado de Hb 
H. formação de inclusões de Hb H em 
hemácias maduras e a remoção dessas 
inclusões pelo baço danificam as células, 
levando à sua destruição prematura. 
»Diagnostico por 
eletroforese 
®Deleções em 
Genes de α-Globina 
»As formas mais comuns de α-
talassemia são resultado de deleções 
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gênicas. Isso se deve a presença de dois 
genes idênticos de alfa-globina em cada 
cromossomo 16 
»O arranjo em tandem de genes 
homólogos de alfa-globina facilita o 
alinhamento incorreto durante o 
pareamento de homólogos e a 
subsequente recombinação entre o 
domínio gênico α1 de um cromossomo 
com a região gênica α2 
correspondente do outro cromossomo 
»Deleções e outras alterações de uma, 
duas, três ou todas as quatro cópias dos 
genes de α-globina causam 
anormalidades hematológicas 
proporcionalmente severas 
β-Talassemias 
»Decréscimo na produção de beta-
globina 
»Anemia homocrômica (diminuição na 
taxa de hemoglobina) 
»O surgimento da β-talassemia não é 
aparente até poucos meses após o 
nascimento, quando a β-globina 
normalmente substitui a γ-globina como 
a principal cadeia não α 
»Excesso de cadeia alfa (insolúveis, 
precipitando) 
»Anemia 
microcítica 
(hemácias 
menores) 
»Normalmente resultado de substituição 
de único par de bases (não de deleções) 
»Indivíduos com dois alelos mutados à 
talassemia maior 
»Doença autossômica recessiva 
»Tratamento consiste na correção da 
anemia, transfusões sanguíneas e 
administração de agentes quelantes 
(excesso de ferro) 
»Portadores de um alelo mutante à 
talassemia menor (clinicamente normais) 
-Anemia leve, hemácias hipocromicas e 
microcíticas 
-Diagnostico pela eletroforese de Hb – 
aumento no nível de HbA2 (α 2 δ 2) 
®Beta-talassemias simples: 
»Apenas produção da beta-globina 
afetada 
»A maioria das mutações que causam a 
β-talassemia simples leva a um 
decréscimo na abundância do RNAm da 
β-globina e inclui mutantes na região 
promotora, mutantes do splicing de 
RNA(os mais comuns), mutantes 
relativos à adição do cap e da cauda 
poli(A) do RNAm, e mutações de 
mudança de matriz de leitura 
(frameshift) e sem sentido (nonsense) 
que introduzem códons de término 
prematuros dentro da região codificante 
do gene. 
Maria Cecília Moscardini-CMMG 2º período 
 
 
 
 
®Talassemias complexas: 
»Tanto o gene da beta-globina como 
um ou mais de outros genes é afetado 
(exemplo: LCR afetado) 
»Indivíduos afetados possuem 
expressão reduzida de β-globina e de 
uma ou mais cadeias do tipo β. 
 
®Persistência hereditária da HbF 
Sintomas da Talassemia 
»Falta de apetite 
»Palidez 
»Irritabilidade 
»Sistema imune fraco 
»Atraso no crescimento 
»Sonolência 
®Sinais e sintomas em lactentes 
»Fadiga, sensibilidade e irritabilidade 
»Falta de ar 
»Palidez cutânea 
»Icterícia 
»Esplenomegalia 
»Urina escura 
»Déficit de crescimento 
»Falta de apetite 
Alterações nos exames laboratoriais 
»Anemia homocrômica microcítica 
importante 
»Presença de hemoglobina fetal sem 
hemoglobina 1 na talassemia beta maior 
»Presença de hemoglobina fetal 
variando entre 10-100% com 
hemoglobina A2 > 4% na talassemia 
intermediaria 
»Presença de hemoglobina H na alfa 
talassemia