Genética: Estudo da Hereditariedade e Variação

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21/02/2022
★ Genética
○ É o estudo da hereditariedade e da variação, como:
■ características dos seres vivos são herdadas de uma geração para outra
■ os genes se organizam e se expressam
■ os genes se comportam nas populações e evoluem com o tempo
★ Histórico
○ Aproximadamente 5.000 a.C: Inúmeros relatos e registros em diversas partes do mundo
evidenciam esforços humanos para domesticar animais e plantas através de
cruzamentos de diferentes linhagens.
○ 500 a.C.: Os gregos sistematizam teorias sobre a herança de capacidades humanas.
■ teoria preformacionista: os gregos achavam que existia um “mini humano” dentro do
esperma, que iria crescendo conforme o tempo.
■
■ 1865: GREGOR MENDEL publica suas teorias sobre a hereditariedade.
■ INÍCIO DO SÉC. XX: Trabalhos de MENDEL redescobertos por 3 cientistas de forma
independente.
■ 1900: LANDSTEINER descobre o sistema ABO de grupo sanguíneo.
■ 1902: ARCHIBALD GARROD descreve a alcaptonúria como o primeiro erro inato do
metabolismo.
■ 1909: WILHELM JOHANSEN cria o termo GENE para designar a unidade básica da
hereditariedade.
■ 1944: OSWALD AVERY demonstrou que os genes são compostos de ácido
desoxirribonucleico.
■ 1953: JAMES WATSON & FRANCIS CRICK determinam a estrutura física do DNA.
■ 1997: Primeira clonagem de um mamífero a partir de uma célula adulta (ovelha Dolly)
■ 2003: Sequenciado todo o genoma humano
★ Por que estudar a genética?
○ Aprimoramento de animais e plantas
○ Prevenção e remediação de doenças genéticas
○ Medicina forense
○ Diagnóstico de doenças infecciosas
○ Biotecnologia
○ Controle epidemiológico
○ So�sticação terapêutica: farmacogenética
07/03/2022
★ DNA
○ molécula informacional (em termos funcionais)
○ polímero de nucleotídeos (em termos bioquímicos)
○ �ta dupla
○ Nucleotídeo
■ ácido fosfórico
■ pentose
● desoxirribose
■ base púrica ou pirimídica
● Púricas: adenina e guanina
● Pirimídicas: citosina e timina
○
○
★ RNA
○ molécula informacional (em termos funcionais)
○ polímero de nucleotídeos (em termos bioquímicos)
○ �ta simples
○ Nucleotídeo
■ ácido fosfórico
■ pentose
● ribose
■ base púrica ou pirimídica
● Púricas: adenina e guanina
● Pirimídicas: citosina e uracila
○
★ Processos envolvendo os ácidos nucleicos
○ Duplicação do DNA
○ Transcrição do DNA
○ Tradução do RNA
★ Duplicação do DNA
○ É semiconservativa
■ as �tas geradas contêm, cada uma delas, metade da �ta original
■ é realizada por enzimas chamadas de DNA Polimerases (DNAPol)
● Sempre no sentido 5’ para o 3’
● precisam de uma sequência inicial de nucleotídeos para começar (iniciador ou
primer)
● Há 4 DNA polimerases:
○ α e δ: replicação
○ ε e β: reparo
○ Se alguma coisa der errada no processo de duplicação, o DNA �ca com mutação. Ex:
velhice é um acúmulo de mutações
○ Tem a ver com mitose
○
★ Transcrição do DNA
○ Transcreve DNA em RNA (núcleo)
○ Existem 3 variedades principais de RNA
■ RNA mensageiro
■ RNA transportador
■ RNA ribossômico
○
○
○
○ Splicing: envolve remoção e digestão dos íntrons e junção dos éxons
○
★ Tradução do RNA
○ Acontece no citoplasma
○ é o processo pelo qual o mRNA age como molde para a síntese de uma proteína
○
○ Quando presos a �lamentos de RNA mensageiro, os ribossomos formam os
polirribossomos
★ Revisando o que são cromossomos
○ Diferentes graus de compactação da cromatina
■ DNA complexado com proteínas (principalmente histonas)
■
■
■
■
14/03/2022
★ Introdução e contexto
○ Princípio fundamental da evolução: seleção dos mais bem adaptados
○ não é interessante, para a natureza e para as populações no geral, que os indivíduos
sejam todos geneticamente iguais, já que uma grande alteração ambiental, por exemplo,
poderia causar uma extinção em massa
○ a variabilidade impede que isso ocorra, mas como promover?
■ recombinação genética
● reordenamento de genes já existentes
● informações já existem no patrimônio genético de determinada espécie
● Exemplo 1: Bactérias
○ transformação
○ conjugação→ mais comum
○ transdução
● Exemplo 2: animais - reprodução sexuada
○ segregação dos cromossomos
○ crossing over
■ mutação
● criação de uma informação nova
★ Processos envolvidos na mutação
○ Criação de uma informação nova…
■ via alterações de grandes trechos gênicos
■ via alterações pontuais
● adições
● deleções
● substituições de nucleotídeos
○ Mudança na sequência do DNA → mudança na sequência do RNA → mudança do
aminoácido → mudança da proteína → mudança do fenótipo
★ Variações na mutação
★ Células germinativas ou somáticas
○ Células germinativas → espermatozoides e óvulos
■ são as células que são passadas pra frente, a herança genética está nelas, se
reproduzem nas gerações futuras
■ em termos gerais, essas são as mutações que mais interessam, pois afetam as
espécies e os descendentes
○ Células somáticas → “lixo”, não são passadas para frente
■ os efeitos dessa mutação estarão restritos ao organismo que a contém, sem
repercussão às gerações futuras
■ exemplo: câncer de pele
★ Pontuais ou grandes trechos
○ Nucleotídeos
■ substituição → mais comum
● não alteram o fenótipo e podem ser silenciosas ou neutras
● silenciosas → altera o códon sem alterar o aminoácido que ele traduz. Em outras
palavras: não é prejudicial
● neutras → altera o códon e alteram o aminoácido que ele traduz, sem alterar a
função da proteína
■ Adição e deleção
● alteram o fenótipo
● provem as frameshift mutations (mutações que alteram o “quadro de leitura”)
● esse tipo de mutação promove alterações radicais na proteína, que perde
completamente a função
★ Espontâneas ou induzidas
○ Espontâneas
■ resultam de erros de replicação, de recombinação ou de correção do DNA
○ Induzidas
■ resultam da exposição acidental ou deliberada a agentes mutagênicos químicos ou
físicos (substâncias químicas e radiações)
■ aumenta drasticamente a taxa basal de mutações espontâneas
★ Alterar o fenótipo ou manter o fenótipo
○
★ Importância da mutação
○ Tumores
■ células somáticas
■ induzida
■ alteram o fenótipo
○ Em um organismo unicelular, há competição entre as células
○ Já em um organismo pluricelular, há cooperação entre as células
○ uma célula tumoral foge desse esquema de cooperação
■ célula em que os fatores e circunstâncias que controlam o crescimento celular estão
comprometidos
■ acúmulo de mutações no DNA da célula com o tempo vai levando a célula a perder
sua capacidade de controle da multiplicação celular
■
○ Envelhecimento
■ acúmulo de mutações
★ Agentes mutagênicos
○ físicos
■ radiações
● ionizante
○ raio X e raios gama
○ geram radicais livres, que são moléculas com elétrons não pareados e que são
altamente reativos com moléculas orgânicas. Agem no DNA causando quebras,
deleções e alterando o pareamento das bases
○ diferente das radiações UV, são extremamente penetrantes, causando danos em
tecidos internos
● não ionizante
○ ondas de rádio, ondas luminosas (luz), raios infravermelhos e raios ultravioletas
■ mais comum indutor de mutações
■ não é penetrante
■ dani�ca o DNA das células expostas, produzindo ligações entre timinas
adjacentes. Esses dímeros de timina inibem a replicação correta do DNA
durante a reprodução da célula
●
○ químicos
■ diferentes classes de agentes químicos com diferentes mecanismos de ação
■ análogos de nucleotídeos
■ indutores de inserções e deleções
■ indutores de substituições
● transversões: bases de classes diferentes: uma purina por uma pirimidina e
vice-versa
● transições: bases da mesma classe (purina por purina: A-G ou pirimidina por
pirimidina: T-C)
★ Quanti�cação do potencial mutagênico
○ Teste de Ames
○ Criado por Bruce Ames na Universidade da Califórnia no início dos anos 70
○ Quanti�car o potencial mutagênico de substâncias químicas diferentes, possibilitando
comparações entre elas
28/03/2022
★ Herança genética
○ Herança mendeliana
○ Herança não mendeliana
■ cromossomos sexuais
■ DNA mitocondrial
■ antecipação
■ imprinting
★ Herança mendeliana
○ Originalmente aplicado à herança monogênica
○ 1865: Gregor Mendel aplica suas teorias sobre a hereditariedade
○ Ele trabalhou com sete característicasdas ervilhas, cada qual determinada por um
único gene
○ A variação de cada uma dessas características era causada pela presença de diferentes
alelos em loci (lugar) individuais
○ Leis de Mendel
■ Primeira
● Cada caráter é determinado por um par de fatores que se separam na formação dos
gametas, indo um fator do par para cada gameta que é, portanto, puro
■ Segunda
● As diferenças de uma característica são herdadas independentemente das
diferenças em outras características
○ Herança autossômica
■ relacionada à todos os cromossomos, sem ser os sexuais e os mitocondriais
★ Alelo e locus
○ Alelo
■ variações de um mesmo gene que determinam características diferentes
■ cada alelo tem um lugar especí�co para o resto da vida
○ Locus
■ posição que um gene ocupa em um cromossomo (plural: loci)
★ Fenótipo e genótipo
○ Fenótipo
■ É o que é atualmente observado física ou clinicamente expresso. Resulta da interação
do genótipo com o ambiente
■ Fenótipo= gene + ambiente
○ Genótipo
■ Constituição genética individual
○ É possível ter diferentes genótipos convergindo a um mesmo fenótipo, bem como o
mesmo genótipo resultando em diferentes fenótipos, dependendo do ambiente em que
se encontra
★ Herança autossômica
○ Dominante e recessiva
○ Dominante
■ Doença X que se expressa quando o alelo dominante está presente
■
★ Quadrado de Punnet
○ desenvolvido pelo geneticista inglês Reginald Crundall Punnet (1875-1967), esse quadro é
uma espécie de tabela em que é possível separar os possíveis gametas e descobrir os
genótipos dos descendentes
11/04/2022
★ Herança não mendeliana
○ Cromossomos sexuais
○ DNA mitocondrial
○ Antecipação
○ Imprinting
★ Cromossomos sexuais (herança ligada ao sexo)
○ Cromossomo X (muito mais estudado) e cromossomo Y
■ XX = mulher
■ XY = homem
○ Existe 50% de chance de uma criança nascer menino ou menina
○ Y possui apenas algumas dúzias de genes
○ X possui importantes genes codi�cadores de proteínas
■ mulheres têm duas cópias de cada gene em relação aos homens
■ isso deveria implicar uma produção de proteínas em dobro nas fêmeas, mas não é
isso que acontece
■ Um dos cromossomos X de cada célula sofre uma inativação, como se ele fosse
silenciado (cromatina super condensada), ou seja, tanto nos machos como nas fêmeas
o X funciona igual. Os machos possuem dois cromossomos ativos (XY) e as fêmeas
apenas um (X)
■ Hipótese feita por Mary Lyon no início dos anos 60 do século XX
● essa inativação ocorre precocemente no desenvolvimento embrionário
● ocorre de forma aleatória, já que as mulheres recebem um cromossomo X da mãe e
um cromossomo X do pai, então não dá para saber qual vai ser inativado ou não
● em 50% das células da fêmea haverá um cromossomo X herdado da mãe e nos
outros 50% um cromossomo X herdado do pai
● As fêmeas são consideradas “mosaicos” para a atividade do cromossomo X, ou seja,
sempre haverá cromossomo X da mãe e do pai. Não é como se o cromossomo do pai
fosse silenciado e só existisse o da mãe, é meio que uma mistura (mosaico)
● ex: cores de pelagem de gato. 3 cores geralmente são fêmeas
● Doença relacionada ao cromossomo Y: apenas homens afetados
● Doença relacionada ao cromossomo X: dominante (mulheres afetadas) e recessivo
(homens afetados)
★ Herança mitocondrial
○ Mitocôndria é uma organela e é responsável pela geração de energia da célula, tem seu
próprio DNA
○ Uma única célula contém centenas de mitocôndrias e cada mitocôndria tem diversas
cópias de �ta do DNA mitocondrial (mtDNA)
○ mtDNA
■ não possui íntrons, totalmente codi�cante
■ não possui mecanismos de reparo
■ exposto a radicais livres de oxigênio
○ a taxa de mutação no mtDNA é 10 vezes maior que o DNA nuclear
○ por isso existem tantos DNA. Se houver erro em algum, tem outro para compensar
○ essa heterogeneidade de moléculas de mtDNA é chamada de heteroplasmia
★ Como é herdado o DNA mitocondrial?
○ das mães, não têm herança mitocondrial do pai
○ “Eva” mitocondrial
○ exclusivamente materna
○ óvulos são grandes e possuem muitas mitocôndrias dentro dele
■ não precisa se mexer
■ precisa de uma reserva nutritiva grande
■ por isso é tão grande e tem tanta mitocôndria
○ se um pai tiver herdado uma mitocôndria com problema esse problema não será passado
para frente, já que seus �lhos não herdarão suas mitocôndrias
★ Imprinting genômico
○ quando um dos alelos herdados sofre silenciamento
■ metilação
■ hipoacetilação das histonas
■ condensação da cromatina
★ Antecipações e repetições expandidas
○ Quando uma doença vai sendo precocemente expressada nos descendentes
○ alguns genes sofrem um processo de expansão e vão se replicando e há uma
instabilidade genética maior
○ esse número de cópias vão alterando os genes adjacentes, e a doença vai se antecipando
18/04/2022
➔ Heredograma
◆ diagrama que ilustra as relações de parentesco entre os membros da família e mostra
quais membros são ou não afetados por determinada condição, característica ou doença
◆
◆
➔ Herança mendeliana
◆ estudo de genes únicos que codi�cavam uma característica, muito simples
◆ monogênica → tipo “tudo ou nada” (se é uma coisa, não é outra) (qualitativa)
◆ poligênica (quantitativa)
● múltiplos genes que são herdados de forma mendeliana
● muito mais complexa, mas sua base ainda é mendeliana
● características merísticas → podem ser contadas. Exemplo: ovos ou animais por
ninhada
● características contínuas → podem ser medidas. Exemplo: peso, altura, produção de
leite
➔ Herança poligênica
◆ característica cuja variação é o resultado de efeitos combinados de vários genes
◆ Vale ressaltar que os genes individuais envolvidos em uma herança poligênica seguem
os princípios mendelianos de segregação, da mesma forma que outros genes. A única
diferença é que muitos genes atuam juntos para influenciar a característica
◆ quando se acredita que fatores ambientais também causam variações na característica
(o que geralmente ocorre), usa-se o termo multifatorial
◆ Exemplo: muitas doenças são apenas genéticas, mas existem doenças que são
influenciadas pelo ambiente
➔ Herança multifatorial
◆ herança poligênica com influência do ambiente
◆ Muitas características quantitativas (medidas em escala numérica contínua) são
multifatoriais. Exemplos: pressão arterial, altura, peso. Recebem forte influência
ambiental, muitos genes para ocasionar nessas características
◆ Tendem a seguir uma distribuição normal (Gaussiana) na população
◆
◆ muitos genes envolvidos resulta em uma grande possibilidade de variação, cada
indivíduo expressa uma pequena diferença em relação ao outro
◆ isso cria um problema: para estudar essas heranças é necessário um número muito
grande de descendentes de muitos casais
◆
➔ Modelo do limiar
◆ não é contável
◆ Algumas doenças multifatoriais não seguem uma distribuição normal. Ao invés disso,
elas parecem estar presentes ou ausentes nos indivíduos
◆ isso é explicado pelo fato de que elas precisam atingir um limiar de risco para se
manifestarem
◆ a expressão dessa doença só vai acontecer quando houver um acúmulo de genes. Não
apresenta a doença, mas carrega os genes da doença
◆
◆ ou seja, um determinado fenótipo distribui-se de maneira tudo ou nada (normal ou
afetado), mas a predisposição genética responsável por ele mostra gradação quantitativa
contínua (pois é determinada por múltiplos genes)
◆ Exemplos
● displasia coxofemural
● insu�ciência da tricúspide (dogue alemão, weimaraner)
● estenose subaórtica (pastor alemão, boxer)
● insu�ciência mitral (bulldog, chihuahua, dogue alemão)
● defeito do septo atrial (samoieda)
➔ Como estudar uma herança e expressão tão complexas?
◆ gêmeos monozigóticos
● exemplo: situação em que gêmeos são criados em famílias diferentes
◆ gêmeos dizigóticos
● diferentes geneticamente
◆ crianças adotadas
● genes de outros pais e ambiente diferente
25/04/2022
➔ “além da genética”
◆ modi�cações que estão fora do contexto que conhecemos, da sequência gênica,
transcrição e depois tradução para proteínas
◆ diferente da genética clássica
◆ modi�cação de expressão
➔ Epigenoma
◆ conjuntode “etiquetas” químicas que modi�cam o DNA e suas estruturas relacionadas
sem alterar sua sequência gênica
◆ o epigenoma integra a informação genética com a informação ambiental
◆ o epigenoma representa a habilidade de um organismo para se adaptar, através de sua
expressão genética, aos estímulos ambientais
◆ adaptação dentro de um indivíduo sem precisar de uma recombinação sexual ou
mutações, para o indivíduo conseguir sobreviver
◆ adaptação a mudanças rápidas demais
➔ Influências da epigenética (algumas)
◆ dieta
◆ clima
◆ exposição a doenças
◆ exposição a substâncias tóxicas
◆ abuso de drogas
◆ status �nanceiro
◆ prática de exercícios
◆ microbiota
◆ drogas com ações terapêuticas
◆ medicina alternativa
◆ interações sociais
◆ estado psicológico
◆ alguns são positivos e outros que sempre são negativos, já os outros afetam de formas
muito variadas, dependem muito da circunstância
◆ à medida que vivemos e nos expomos à variáveis e contextos diferentes, acabamos
modi�cando nossos genomas, não em termo de sequência, mas de expressão
◆ pode ser herdada posteriormente
➔ 3 mecanismos básicos da epigenética
◆ metilação
◆ modi�cação das histonas
◆ silenciamento de RNA
➔ Metilação
◆ mais importante
◆ pode ser herdado
◆ adição covalente de um grupo metil na posição 5 de um anel pirimidínico de uma
citosina (Cme)
◆ o gene �ca silenciado
◆ metilação = silenciamento
◆ enzimas DNA metiltransferases
◆ podem ocorrer metilações na adenina e na guanina, mas são incomuns
◆ a metilação não é ruim ou boa, depende muito do gene silenciado. Exemplo:
silenciamento de um gene que induz tumor é bom, mas se for silenciado um gene que
produz uma enzima importante é um grande prejuízo
➔ Modi�cações nas histonas
◆ não é herdado
◆ histonas = proteínas em forma de “carretel” que ajudam a organizar o DNA (o DNA se
“enrola” nas histonas)
◆ regulam a condensação do DNA, influenciando na sua transcrição ou silenciamento
◆ quanto mais condensado, mais inacessível
◆ 4 possibilidades de modi�cação
● acetilação
○ acetiltransferases histônicas abrem as histonas e a leitura �ca acessível
○ o inverso da metilação
○ permite a transcrição do DNA no trecho afetado
○ diacetilases: removem os grupos acetil, ou seja, silenciam os genes
● metilação
● fosforilação
● ubiquitinização
● processos não acontecem sobre o DNA, mas sobre a proteína que organiza o DNA
➔ Silenciamento de RNA
◆ duas categorias de RNA que não são codi�cantes
◆ microRNAs: miRNA→ representam apenas 1% do genoma, mas agem em até 30% dos
genes
◆ pequenos RNA interferentes: siRNA
◆ não são traduzidos em proteína
◆ agem regulando negativamente a expressão genética ao se ligar aos mRNA e degradá-los
◆ sequência gênica do DNA é a mesma, não está silenciado, mas quando o mRNA está indo
ao citoplasma esses RNAs grudam nele e o degradam
➔ Exemplo da “Grande fome do inverno na Holanda” (1944-1945)
◆ habitantes da Holanda passaram muita fome na época e tinham uma dieta péssima, com
pouquíssimos nutrientes
◆ crianças que nasceram durante a fome tinham maior tendência a se tornarem obesas,
tinham menos metilação no gene IGF2
◆ pode ser aplicado também em uma dieta rica em gordura saturadas ou alimentos que
são pobres em nutrientes (ex: ultraprocessados)
➔ Sistema imune
◆ resposta inata
● mais antiga
● amplamente disseminada por vertebrados e invertebrados
● inespecí�ca
● sem memória
● age rápido
● não melhora com as reexposições
● receptores �xos
◆ resposta adaptativa
● mais recente em termos evolutivos
● encontrada só em vertebrados
● especí�ca
● possui memória imunológica
● é acionada de forma lenta
● melhora a cada reexposição
● receptores variáveis
➔ Resposta adaptativa/adquirida
◆ resposta humoral
● anticorpos → combate agentes extracelulares
● anticorpos são proteínas que neutralizam antígenos (invasores)
◆ resposta celular
● Linfócito T (Th1 e Tc) → combate agentes intracelulares e tumores
➔ Imunogenética
◆ anticorpos
◆ TCRs
◆ MHC
➔ Anticorpos
◆
◆ anticorpo é uma proteína formada por vários domínios, tem um formato de “Y”, cada
retângulo é um domínio. A base é sempre igual, o que muda é a “ponta”
◆ em verde → cadeias pesadas
◆ em amarelo → cadeias leves
◆ essa é a primeira maneira de interpretar os anticorpos
◆
◆ Laranja → domínios variáveis
◆ Azul → domínios constantes
◆ Quando o anticorpo vai se ligar a um antígeno, ele se liga pela “ponta” (região laranja),
são eles que variam para se ligar aos antígenos que vão sendo encontrados no
organismo
◆ Cadeias leves → 3 segmentos gênicos
● C → constante
● V → variável
● J → juncional/união entre variável e constante
◆ Cadeias pesadas → 4 segmentos gênicos
● C → constante
● V → variável
● J → juncional/união entre variável e constante
● D → diversidade (entre a variável e de junção)
◆ Segmentos gênicos
● genes que codi�cam os anticorpos
● C → sempre o mesmo
● V → 80 segmentos para “montar” o anticorpo
● J → 6
● D → 30
◆ Recombinação somática
● a formação das imunoglobulinas é formada durante a maturação dos linfócitos B
● linfócitos não são todos iguais, pois variam na sequência gênica que codi�ca a parte
variável dos anticorpos.
● Para cada linfócito há um antígeno especí�co. Acontece na medula e sempre está
ocorrendo no corpo
● ocorre deleção de segmentos gênicos e junção dos restantes, pelas enzimas
recombinases
● diferente das outras células do corpo, o linfócito não é igual ao outro geneticamente.
Geração de linfócitos diversi�cados
● 100.000 a 1.000.000 de combinações possíveis
◆ Hipermutação somática
● o anticorpo é receptor solúvel de linfócito B
● Após o linfócito B encontrar um antígeno especí�co a ele, ele sofre a hipermutação
somática dos genes V
● linfócito B com anticorpos grudados nele
● antígeno gruda na ponta do anticorpo → célula ativada → sofre um processo de
“clonagem”, a célula vai sofrer mutação no gene V (variável), até chegar em um
anticorpo que encaixa perfeitamente com o antígeno, que vai aumentando ainda mais
o “exército”, maior (em termos de número) e melhor (em termos de “encaixe”)
● isso ocorre porque são recrutadas DNA polimerases propensas a erro e os
mecanismos de DNA são modi�cados
● quanto melhor o encaixe, melhor a resposta
● a soma de todos os mecanismos de recombinação possibilita mais de 100 bilhões de
possibilidades
➔ TCRs
◆ linfócito T, não é anticorpo
◆ receptor de célula T
◆ seguem recombinações semelhantes, mas não sofrem hipermutação somática
◆ participam da resposta imune celular (ex: célula tumoral)
➔ MHC
◆ complexo maior de histocompatibilidade
◆ conjunto de glicoproteínas de membrana que faz a apresentação de antígenos
◆ para ter uma resposta imunológica é preciso apresentar antígenos para os linfócitos,
tanto para o T celular quanto para o T citotóxico
◆
◆
◆ 6 genes que agem em codominância (não tem dominante/recessivo)
◆ região com mais alta taxa de mutação do genoma, faz com que os…
◆ …genes tenham alto grau de polimor�smo (variabilidade) - incrível variedade de alelos
◆ todas as células do corpo possuem MHC
◆ quanto pior o encaixe, mais perigoso
◆
◆ o primeiro tem mais variabilidade de receptor, essa situação é melhor
◆ o segundo tem menos variabilidade de receptor
◆ quanto mais diversi�cado o MHC, melhor para o indivíduo e para a espécie
◆ o polimor�smo é muito importante para resistir a doenças infecciosas
➔ Farmacologia + genética
➔ Farmacogenética
◆ é o estudo das variantes genéticas individuais que modi�cam as respostas a agentes
farmacológicos
◆ mais especí�co
➔ Farmacogenômica
◆ é a avaliação da ação de muitos genes que atuam simultaneamente na resposta à
fármacos
◆ mais amplo
➔ Importância da farmacogenética
◆ medicina personalizada
◆ predição de resposta a medicamentos
● resposta à droga
○ efeitos que um medicamento causa em diferentes pessoas
○ a maioria das droga tem um índice de resposta de 25% a 75%
● reações adversas graves à droga (RAGD)
○ diferentes sensibilidades das pessoas aos medicamentos
○ aproximadamente 15% das drogas estão associadas a uma incidência signi�cativa
de RAGDs
○ pessoas que podemmorrer por causa do uso correto de um medicamento
○ 100.000 pessoas morrem todos os anos em decorrência de drogas que são
administradas de forma adequada, e o estudo desse assunto poderia evitar essas
mortes
◆ a resposta de cada indivíduo a produtos químicos naturais ou sintéticos é determinada,
pelo menos em parte, por polimor�smos em genes que controlam as vias de
biotransformação e o alvo do produto químico
◆ diferenças genéticas de cada indivíduo
◆ importante frisar que muitos produtos naturais podem ser tóxicos
➔ Exemplos de drogas
◆ Clopidogrel
● gene: CYP2C19
● efeito desejado: após cirurgia de artéria, com o objetivo de evitar o entupimento da
artéria, evita coágulos, geralmente seu uso é para o resto da vida
● efeito do polimor�smo: reduz sua metabolização, aumentando o risco cardíaco, pois a
pró-droga não se transforma no composto ativo
● ↑pró droga → ↓metabolização → ↓droga ativa
● A droga precisa ser metabolizada para fazer efeito, mas quando há erro no gene e a
metabolização é mais lenta, há o acúmulo da pró-droga e baixa quantidade da droga
ativa. A pessoa está usando o medicamento do jeito correto, mas o medicamento não
está fazendo o efeito correto, então a artéria poderá entupir
● ausência de efeito farmacológico desejado
◆ Voriconazol
● gene: CYP2C19
● efeito desejado: antifúngico com maior espectro de ação entre os azóis (grupo de
antifúngicos)
● efeito do polimor�smo: reduz sua metabolização, expondo o usuário ao risco de sua
toxicidade
● ↑droga ativa → ↓metabolização → ↓derivado/produto para excreção
● Quando a metabolização é lenta, há o aumento da quantidade de droga ativa
circulando. A droga atua contra o fungo, só que é tóxica demais. A droga não é
excretada, �ca no organismo, e é extremamente tóxico
➔ SNP (Single Nucleotide Polymorphism)
◆ variações de um nucleotídeo único
◆ mais comum
◆ sequência de DNA que tem um nucleotídeo (letra) trocado
◆ ATCCGTACACATTGGAGACT
◆ ATCCGTACACTTTGGAGACT
➔ Conclusão
◆ Testes genéticos para polimor�smos associados à variação no metabolismo ou e�cácia
de fármacos podem levar a melhores predições da resposta de um indivíduo a drogas e
pode reduzir a incidência de efeitos colaterais relacionados a drogas
◆ ser humano sofreu um gargalo evolutivo e tem uma homogeneidade genética maior que
outras espécies
➔ Polimerase Chain Reaction - Reação em Cadeia da Polimerase
◆ PCR surge em 1986, por Kary Mullis
➔ Aplicações do PCR
◆ Detecção de patógenos
● exemplo: COVID-19
● diagnóstico microbiológico de patologias infecciosas
◆ Rastreamento de mutações
● em genomas, via ampli�cação de DNA
◆ Sequenciamento de genomas
◆ Medicina forense: testes de paternidade e identi�cação de criminosos
◆ Estudos �logenéticos
● estudos “genealógicos” de uma determinada forma de vida
● exemplo: o descobrimento que o SARS-COV-2 veio do morcego
◆ Monitoramento de organismos geneticamente modi�cados
◆ Rastreamento de trá�co de material biológico
◆ Arqueologia e paleontologia
● exemplo: Jurassic Park
◆ Testes preditivos de doenças genéticas
◆ Transplantes (testes de histocompatibilidade)
➔ Componentes típicos de uma reação de PCR
◆ Tris HCl
◆ Cloreto de magnésio
◆ Cloreto de potássio
◆ Gelatina ou albumina bovina
◆ Primers (iniciadores)
◆ Desoxirribonucleotídeos (dNTPs)
◆ Taq polimerase (Thermophilus aquaticus)
◆ Molde-alvo do DNA
➔ Primers (iniciadores)
◆ Sequências curtas de DNA de �ta simples (normalmente com 20 nucleotídeos) usados na
reação de PCR. Usam-se 2 primers que englobem a região de interesse para ampli�cação
◆ precisa ter um conhecimento prévio da amostra, para o DNA grudar e se ampli�car
◆ Características do primer ideal
● ter de 15 a 30 bases
● composição de 50 a 60% de guanina+citosina
● evitar repetições de base acima de 4 (ex: ACAGGTTTTT)
● não devem ter estrutura complementar entre si
● não devem ter sequências palindrômicas (palavra que pode ser lida tanto da
esquerda/direita quanto direita/esquerda)
➔ Desoxirribonucleotídeos (dNTPs)
◆ Nucleotídeo
● ácido fosfórico+pentose+base púrica ou pirimídica
➔ Taq polimerase (Thermophilus aquaticus)
◆ polimerase que veio de uma bactéria, que foi isolada de parques que tinham água em
temperaturas muito altas
◆ enzimas muito diferentes, resistentes a altas temperaturas
➔ Molde-alvo do DNA
◆ é o DNA da amostra que pretende-se ampli�car
➔ Etapas
◆ Desnaturação
● a solução é aquecida a 94°C de 20 a 30 segundos, para que as �tas de DNA se separem
completamente
● ligações fracas
◆ Anelamento
● a solução vai a 55°C de 20 a 40 segundos para que ocorra o anelamento dos primers
com a molécula molde de DNA
◆ Extensão
● a temperatura sobe para 72°C de 30 a 60 segundos para que haja a construção das
�tas complementares
◆ Essas etapas são repetidas muitas vezes (20 a 30 ciclos)
◆
➔ Gel de agarose
◆ “colchão” de gel com buracos, a amostra é colocada nesses buraquinhos, e esse gel é
colocado em uma cuba e é submetido a uma corrente elétrica
◆ isso fará com que os produtos caminhem pelo gel, se distribuam
➔ Controles positivo e negativo
◆ acompanhar a qualidade da reação
➔ RT-PCR
◆ Reverse Transcriptase PCR
◆ enzima transcriptase reversa
◆ Técnica usada para o COVID-19
◆ usado para vírus RNA
◆ usado para estudos em expressão gênica
➔ Nested PCR
◆ sensibilidade maior
◆ ampli�cação mais geral
◆ usado primers mais especí�cos
➔ Multiplex PCR
◆ vários iniciadores na mesma reação
➔ Real time PCR
◆ PCR em tempo real (quantitativo)
◆ moderno
➔ Problemas
◆ problemas na extração de DNA
◆ degradação ou perda do DNA
◆ problemas na ampli�cação propriamente dita
◆ fácil contaminação de amostras