Genética do desenvolvimento

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GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO- UEMA
CENTRO DE ESTUDOS SUPERIORES DE CAXIAS- CESC
CURSO DE MEDICINA
DISCIPLINA: GENÉTICA HUMANA
PROFESSORA: MARIA CLAUDENE BARROS
DISCENTES: LARA BIANCA CARDOSO, BEATRIZ MELO, KALIL DOUDEMENT, BIANCA SANTOS
CAXIAS-MA
2019
Caso clínico
Casal que perde seu primeiro filho ao nascer;
A gestação foi normal, o cariótipo da criança era normal, mas apresentava malformações;
Diagnóstico: holoprosencefalia.
Caso clínico
Casal submeteu-se a um exame clínico minucioso:
Ausência do frênulo do lábio superior;
Presença de leve hipotelorismo no pai do bebê.
Caso clínico
Essas observações sugerem um distúrbio no desenvolvimento, possivelmente autossômico dominante;
Exame molecular: confirmação de que o pai do bebê tinha uma mutação no gene SHH, responsável por esse defeito congênito.
PRINCIPAIS EVENTOS DO DESENVOLVIMENTO HUMANO PRÉ-NATAL
O desenvolvimento humano normal envolve dois processos principais:
O problema genético fundamental durante o desenvolvimento embrionário é a DIFERENCIAÇÃO; 
Diferenciação
Crescimento
O desenvolvimento pré-natal é dividido geralmente em dois estágios:
 
 Estágio embrionário: da formação do zigoto até aproximadamente a oitava semana; 
 Estágio fetal: da nona semana até o nascimento. 
Estágio embrionário
 Fertilização:
 
Em geral, apenas um espermatozoide penetra no ovócito;
Um processo denominado CAPACITAÇÃO ativa quimicamente os espermatozoides;
A fertilização começa quando as membranas mais externas do espermatozoide e do ovócito entram em contato.
Estágio embrionário
Após a penetração, dois conjuntos de cromossomos aproximam-se um do outro:
A fertilização se completa quando os dois conjuntos cromossômicos se encontram;
O óvulo assim fertilizado passa a se chamar zigoto.
Pró-núcleos masculino
Pró-núcleos feminino
ZIGOTO
2n=46
Clivagem e implantação
Clivagem e implantação
OBSERVAÇÕES:
As organelas e as moléculas citoplasmáticas do óvulo ainda controlam a atividade celular;
Alguns dos genes do embrião começam a funcionar;
O embrioblasto dará origem ao embrião;
O trofoblasto dará origem ao córion;
Clivagem e implantação
Uma semana após a concepção, o blastocisto começa a nidificar no endométrio;
Início do evento denominado implantação;
Trofoblasto secreta o hormônio gonadotropina coriônica humana (hCG)
Formação do embrião
O indivíduo em formação é agora considerado um embrião;
Quando as camadas germinativas se formam são determinados os destinos das células;
Formação do embrião
Membranas fetais
Córion
Vilosidades coriônicas
Placenta
Saco vitelino
Alantoide
Cordão umbilical
Cavidade amniótica
Desenvolvimento do embrião
Organogênese: descreve a transformação das três camadas germinativas do embrião em diferentes órgãos;
Durante a terceira semana do desenvolvimento pré-natal:
Aparecimento da linha primitiva
Notocorda
Tubo neural oco
Desenvolvimento do embrião
Quarta semana
Surgem os pulmões e os rins imaturos;
As células sanguíneas começam a originar-se;
Quinta e sexta semanas
Cabeça do embrião parece ser demasiadamente grande em relação ao resto do corpo;
Olhos abertos, mas sem pálpebras e íris;
Sétima e oitava semanas
Já existe um esqueleto cartilaginoso;
Apresenta rudimento de todas as estruturas que estarão presentes ao nascimento.
Desenvolvimento fetal 
ESTÁGIO EMBRIONÁRIO: até a 8ª sem. 
Muitas estruturas já foram formadas 
ESTÁGIO FETAL: 61 dias até o parto 
PERÍODO DE CRESCIMENTO : Aproximação gradativa das dimensoes fetais com as dimensoes de um RN 
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Orelhas de baixa implantação, olhos espaçados 
Ossos começam a substituir as cartilagens moles 
Coordenação de músculos e nervos 
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Visualização de osteogênese
 imperfeita 
Terceiro mês
Sucção do polegar 
Dentes decíduos 
Ingere e expele líquido aminiótico
Quarto mês 
Quarto e quinto mês 
Pregas vocais estão formadas 
Posição fetal
Último trimestre 
Células encefálicas formam redes 
Elaboração e crescimento dos órgãos
3º : chuta, faz careta (movimentos ainda não são sentidos pela gestante);
4º:  feto caracterizado por ter cabelos, sobrancelhas, cílios, mamilos, unhas
Osteog. Anormalidades no crânio e costela, ossos de membros encurtados e deformados 
6º: pele enrugada (s/gordura) e rosada (vascul)
Sist. Resp e digest. São os últimos a serem formados (prematuros) 
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Aspectos moleculares do desenvolvimento 
Fatores genéticos na embriogênese humana 
Produção de proteínas chamadas fatores de transcrição 
A partir de estudos genéticos em outros organismos: foram identificadas várias famílias de genes que desempenham um papel importante na embriologia
A maior parte desses genes atuam na produção de proteínas que atuam como fatores de transcrição
F. trans. Ligando a reg. Promotora: formação de complexo que permite o início da ação da DNA polimerase >> transcrição >> prod de caract.
F trans. Ativam ou reprimem genes > controle da exp gênica > permite a diferenciação celular para formação de cada estrutura 
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Morfogênese e crescimento
Prolif. - mitose (multiplicação)
Migra.- células se movim. no embrião 
Indução- céls sofre influência de outras céls ou elementos da matriz 
Difer.- adquirem novas estruturas e funções 
Segmen.- formação estrut. especializadas diferentes 
Apopt- junto com a mitose promove o equilíbrio tecidual 
Exemplo da cel. totipotente 
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Regulação desses processos embrionários 
Proliferação 
Migração 
Indução 
Diferenciação 
Segmentação 
Apoptose 
Morfogênese e crescimento
Fatores de cresc.- agem como sinalizadores entre as cels., promovendo diferenc. E crescimento (ex: citocinas prod pelos linfócitos) 
Sinalizadores intracel.- decodificar sinais externos do ambiente em que stão inseridos (resp. Hormônios, luz) (cessa cresc por barreira fisica) 
Receptores celulares: detecção dos sinais 
Transdução de sinal: resposta ao estímulo 
Subs. Morfogênicas: subs quimicas ou similares que determ. Um processo de desenvolvimento 
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Fatores de crescimento 
Substâncias morfogênicas 
Moléculas de sinalização 
Proteínas de transdução de sinal 
Receptores celulares 
Genes do desenvolvimento em humanos 
Genes são reguladores primários
Mutações: alteração do curso normal do  desenvolvimento
Tem a capacidade de controlar a diferenciação celular por meio da expr gênica
Faz parte do desenvolvimento humano normal 
Como qualquer genes, estão sujeitos a mutações
Tabela: genes envolvidos com a embriogênese que podem gerar anormalidades quando sofrem mutações 
podem resultar em malformações isoladas ou síndromes com anomalias congênitas.
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Classificação 
Genes de segmentação e polaridade 
Genes homebox ou homeóticos 
Genes de boxes pareados 
Genes SOX
Genes TBX 
Genes de dedo de zinco 
Genes de transdução de sinal 
Genes de segmentação e polaridade 
Observação nos insetos: corpos se segmentava em peq partes que se diferenciavam estruturas de acordo com sua localização 
Possibilitada a partir da prod de subs morfogênicas 
Em mamíferos existem três proteínas trans de sinais homologos: induz os tipos de cels e os limites dos tecidos 
Holoprosencefalia: mutação de perda de função ou deleção 
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Produção de substâncias morfogênicas 
Proteínas morfogênicas transmissoras de sinal homológos são produzidas pelos genes: SHH, DHH, IHH 
SHH: desenvolvimento do tubo neural ventral 
Holoprosencefalia: malformação frequentemente letal
HOLOPROSENCEFALIA: decorrente clivagem incompleta do prosencéfalo  em hemisférios e ventrículos separados 
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Holoprosencefalia 
Substituição de sentido trocado
Expressividade variável 
Em um dos casosde holoprosencefalia, a perda de função pode ocorrer por uma substituição de sentido trocado (a troca de um nucleotídeo resulta em um novo AA) 
Exp variável- grau com que um gene se expressa (exemp da podactilia) 
Mãe pode apresentar uma unica manifestação ( inciso sup central unico) e filha pode ser gravemente afetada (microcefalia, desenv anormal do cerebro,  hipotelorismo ocular e fenda palatina) 
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2,4,5,7,9: causadas genes de outras famílias 
10: corresponde a uma síndrome de delação 
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Genes homeobox (HOX)
Suas proteínas são fatores de transcrição 
Homeodomínio 
Papel crítico na morfogênese 
Fatores de transcrição que possuem um domínio de ligação ao DNA (homodomínio) 
Irão especificar o destino da cel. 
São genes envolvidos com a divisão, adesão, migração e morte celular > papel crítico na morfog. 
Tabela: 4 tipos de HOX relacionados a espécie humana 
HOXA E HOXB: atuam ao longo do eixo rostro caudal  > determinam a identid de cada vertebra 
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Mutações sem sentido do gene HOXA13 
Sídrome denominada mão-pé-genital 
SEM SENTIDO: substituição de um nucleot gera um codon de terminação 
Herança autossomica dominante
Encurtamento do 1º e 5º dedo 
Hipospadia nos homens: a abertura da uretra se encontra na face inferior ou ventral do pênis 
Útero bicórneo nas mulheres: uma membrana dividindo o útero em dois lados, na parte interna.
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Mutações de ganho de função do gene HOXD13
Simpolidactilia
Herança autossomica dominante 
Ganho de uma nova função 
Inserção de um dedo adicional entre o terceiro e o quarto dedo, que são unidos
Poucas sindromes associadas ao HOX (decorrente de que muitas das suas mutações não são compatíveis com a vida) 
Redundância funcional 
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Genes de boxes pareados (PAX)
Regulador de transcrição 
Relacionados com o desenvolvimento ocular, principalmente 
Mutação de perda de função nos genes PAX3 e PAX6 causam síndrome de Waardenburg tipo 1 e aniridia, respectivamente 
síndrome de Waardenburg tipo 1: 
perda sensorioneuronal da audição
áreas de despigmentação no cabelo e na pele 
Angulos internos dos olhos amplamente afastados 
Heterocromatina da iris 
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Genes SOX 
O sexo é determinado na concepção e as caristic. Masc. São determinadas pela presença do gene SRY >  induz a produção do fator de cresc. Dos testic. (formação das caracteristicas masc) 
DISPLASIA CAMPOMÉLICA: 
Gene SOX9 é expresso no tec esquel primordial, nas cristas genitais e gônodas do embriao 
Arqueamento dos ossos longos (imagem > ossos longos curvados) 
Heran. Autos. Domin. 
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Homologia com o gene SRY
Reguladores de transcrição 
Mutação do gene SOX9: displasia campomélica 
Gene TBX
Forma o mesoderma e atua na diferenciação da notocorda em camundongos
Cromossomo 12 do genoma humano contém TBX3 e TBX5
Mutação em TBX5 ( Síndrome Holt-Oram)
Mutação em TBX3 (Síndrome ulnar mamária)
Genes com “dedos de zinco”
 Projeção de uma alça em forma de dedo
Cromossomo 7, gene GLI3 (Cefalopolissindactilia de Greig e/ou Síndrome de Pallister-Hall)
Cromossomo 11, gene WT1 (Síndrome de Denys-Drach)
Genes de transdução do sinal
Fatores de crescimento extracelulares regulam o crescimento e diferenciação celular
Complexidade das reações genéticas 
Malignidade
Exemplos: Proto-oncogene RET e Fator de crescimento fibroblástico (FGFs) 
Genes de transdução do sinal
Proto-oncogene RET
Cromossomo 10q 11.2
50% dos casos de familiares da doença de Hirschsprung
Genes de transdução do sinal
Fator de Crescimento Fibroblástico (FGFs)
A transdução do sinal do FGFs extracelular é mediada por uma família de 4 receptores transmembrânicos de tirosinoquinase.
Genes de transdução do sinal
Mutações nos genes que codificam os FGRFs
Genes do desenvolvimento e câncer
Relação entre genes da embriogênese e genes do câncer
Genes do desenvolvimento expressos em processos como o da transdução dos sinais
Exemplos: 
 Genes RET (carcinoma de tireoide)
 PAX3 (rabdomiossarcoma alveolar)
Genes do desenvolvimento e câncer
Mutação de perda de função versus ganho de função e rearranjos somáticos
Molas Hidatiformes
Gravidez anormal em que a placenta vira uma massa desorganizada (parcial ou completa)
Parcial 
69 cromossomos, 23 da mãe e 46 do pai. Como isso ocorre?
Dispermia ou endorreduplicação
Completa
- 46 cromossomos exclusivos paternos 
- Maior potencial de malignização
Expressão diferencial dos cromossomos parentais em trofoblastos e embrioblastos
Determinação e diferenciação sexual
 Determinação do sexo
 	Regiões homólogas entre os cromossomos X e Y 
	A diferenciação sexual se dá na quarta semana
	A diferenciação gonadal se dá na sexta semana
	Duetos de Muller(estruturas femininas)
	Ductos de Wolff(estruturas masculinas)
Determinação e diferenciação sexual
Fator determinante testicular
Haviam 3 canditados: HYS, ZFY e SRY.
SRY, em Yp11.32
Por que acreditar?
Sequências de ampla conservação evolutiva.
Possui gene homólogo presente no cromossomo Y de marsupiais.
Localiza-se na menor região do cromossomo Y que é determinante do sexo.
Presentes em homens(46,XY) que possuem testículos pequenos e são estéreis.
Camundongos transgênicos XX que têm um pequeno segmento do cromossomo Y contendo a região SRY desenvolve-se em machos com testículos, embora estéreis.
Fator determinante testicular
SRY – gene localizado fora da região pseudoautossômica do cromossomo Y
Fenômeno do Homem 46 XX
Fenômeno Mulher 46 XY
PRINCIPAIS ETAPAS 
DE DETERMINAÇÃO DO SEXO
primeiros meses de desenvolvimento (8-9 sem): desenvolvimento idêntico
Expressão de SRY desencadeia uma cascata de eventos envolvendo outros genes
SOX 9 (cromossomo 17)
TESTICULO: CÉLULAS DE LEYDING VAO SE DESENVOLVER E PRODUZIR TESTOSTERONA
ESTIMULA DUCTOS (RECEPTORES ANDRÓGENOS)
NOS TESTICULOS: CELULAS DE SARTOLI PRODUZEM HORMONIO ANTI-MULLERIANO
MULHER: SEM ESTIMULO DO SRY
DIFERENCIAÇÃO FINALIZADA: 12-14 sem
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PRINCIPAIS ETAPAS DE DETERMINAÇÃO DO SEXO
HOMOLOGIA ENTRE OS ORGÃOS GENITAIS
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REGIÃO PSEUDO AUTOSSÔMICA DOS CROMOSSOMOS X E Y
Extremidade dos braços curtos de X e Y
Possibilitam pareamento e recombinação
Assegura segregação correta na gametogênese
Fora das regiões pseudoautossômicas: gene ZFY e gene da amelogenina 
EXEMPLOS DE GENES PSEUDO AUTOSSOMICOS:
 MIC 2- codifica um antígeno de superfície reconhecido pelo anticorpo monoclonal 12E7
CSF2RA- codifica a subunidade alfa do receptor GM-CFS
XE7- codifica splicing alternativo do RNA
        
Corresponde a quase todo o braco curto de Y e 27 do braco curto de X
Regioes homologas, que tem mesmo locus
A falta de homologia nas outras regioes preserva papel do Y
ZFY zinco finger 
Estudos mais recentes: homologia entre outros bracos 
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A REGIÃO DA ESPERMATOGÊNESE EM Yq
Deleção de pelo menos um gene DAZcausa azoospermia ou oligospermia
Região é pré requisito para espermatogenese normal
SINDROME DE SARTOLI: não são visiveis espermaozoides nos tubulos seminiferos
CATSPER: não responde à progesterona (se perde na fertilização)
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Evidencia região especial devido a correlação entre o cariótipo e fenótipo de pacientes com deleções em Yq
Região AZF (região do fator de azoospermia) possui quatro genes DAZ 
DAZ codificam proteínas de ligação do RNA com papel na espermatogênese normal
DELEÇÃO = Oligospermia ou azoospermia não obstrutiva ligada ao Y
Síndrome de células de Sertoli ligada ao Y (diagnosticada via biopsia testicular- túbulos seminiferos)
Mutações na proteína da membrana de CatSper (cauda do espermatozoide)
OS DIFERENTES NÍVEIS DE IDENTIDADE SEXUAL
Fatores determinantes 
Sentimento em relãção á indentidade 
Devido a complexidade de eventos há variação nos caracteres sexuais
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Depende de: cromossomos sexuais, hormônios, fatores biológicos e fatores socioculturais
Complexidade do nivel do sexo gonadal: Intersexo
MUTAÇÕES NO GENE SRY
A proteína SRY apresenta um domínio de ligação com o DNA denominado box HMG
No box HMG é onde ocorre a maioria das mutações (novas)
Surgimento de códons de finalização e deleções
Desenvolvimentoanormal masculino: mulheres XY
HEMAFRODISMO VERDADEIRO
Cromossomo X de origem paterna portador de sequências especiais do cromossomo Y (crossing over distal)
Genitália feminina e masculina 
Maioria dos pacientes com cariótipo: 46, XX
Síndrome da reversão sexual masculina XX
Síndrome da reversão sexual feminina XY
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HEMAFRODISMO VERDADEIRO
Genitália ambígua
PSEUDO-HEMAFRODISMO MASCULINO
PSEUDO HEMAFRODISMO: Tecido gonadal de um único sexo, mas genitália pode ser ambígua ou do sexo oposto ao cromossômico
Cariótipo masculino 46, XY e genitália externa feminina
Insensibilidade androgênica OU erro na biossíntese de andrógenos
PSEUDO-HEMAFRODISMO MASCULINO RELACIONADO AOS RECEPTORES DE ANDROGENOS
Insensibilidade dos orgãos alvo
Abdome: hernia inguinal 
Criado como femea
Diagnostico: CARACTERISTICAS 2DARIAS NÃO APARECEM ATE OS 14 ANOS , TESTICULOS VÃO PARA OS GRANDES LABIOS
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Síndrome de feminização testicular:
Insensibilidade dos receptores aos andrógenos- proteína codificada por gene em Xq
Testículos no abdome
Vagina de fundo cego
Útero e tubas ausentes
Ductos de Woff não se diferenciam
Genital externa feminina 
DIAGNÓSTICO: Amenorréia primária, deslocamento dos testiculos
PSEUDO-HEMAFRODISMO MASCULINO RELACIONADO AOS RECEPTORES DE ANDROGENOS
VARIABILIDADE DA SIND DE FEMINIZAÇÃO
ABERTURA DA URETRA NA FACE INFERIOR OU VENTRAL DO PENIS
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Síndrome de Reifenstein (variabilidade):
Insensibilidade incompleta aos hôrmonios andrógenos
Hipospadia
Micropênis
Ginecomastia
PSEUDO-HEMAFRODISMO MASCULINO RELACIONADO COM BIOSSÍNTESE DE ANDRÓGENOS
O HORMONIO É NECESSARIO DURANTE O DESENVOLVIMENTO DO FETO MASC PARA PRODUZIR ORGÃOS GENITAIS EXTERNOS. NA PUBERDADE, O DESENVOLVIMENTO DA GENITALIA EXTERNA E CARACTERISTICAS SEXUAIS APENAS DA TESTOSTERONA
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Hipospadia pseudovaginal perineoescrotal:
Mutações em gene autossômico recessivo
CARIÓTIPO: 46, XY
Genitália ambígua ao nascer
Hipospadias perineais
Testículos na região inguinal ou grandes lábios 
Ductos de Woff bem diferenciados
Puberdade: virilização, pênis cresce, massa muscular, voz grave, sem ginecomastia
Deficiência da enzima 5-alfa-redutase 2  (testosterona 5-alfa-di-hidrotestosterona)
PSEUDO-HEMAFRODISMO MASCULINO RELACIONADO COM BIOSSÍNTESE DE ANDRÓGENOS
SRY LEVA A FORMAÇÃO DE GENITALIA INTERNA E EXERNA MASCULIA
COLESTEROL É A PRINCIPAL FONTE DOS HORMONIOS SEXUAIS
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Pseudo hemafrodismo por mosaicismo cromossomico
45, X / 46, XY
A maioria é do sexo masculino normal, mas uma pequena parte apresenta genitália externa ambígua ou feminina
Outros tipos de pseudohemafrodismo masculino
Displasia campomélica- mutação em SOX9
Síndrome de-Lemli-Opitz- deficiência na biossintese do colesterol
PSEUDO-HEMAFRODISMO FEMININO
A MUTAÇÃO E AUMENTO DOS HORMONIOS CAUSA O AUMENTO DO DO CORTEX DA SUPRARRENAL
A SINTESE DE CORTISOL E ALDOSTERONA É TROCADA PELA PRODUÇÃO DA ROTA ADROGENICA 
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Hiperplasia adrenal congênita ou Síndrome adrenogenital:
Cariótipo feminino 46, XX
Mutações no gene CYP21 = bloqueio da biossíntese de cortisol e aldosterona e aumento de hormônio adrenocorticotrófico
Sintomas associados: anorexia e vômitos
Reposição de cortisol necessária
Genitália externa ambígua ou virilizada 
Autossômica recessiva
OBRIGADO!