Conceito de Polimorfismo Genético

Prévia do material em texto

Conceito de Polimorfismo Genético
Quando a sequência exatamente da mesma região do DNA situação em uma certa posição de um cromossomo é determinada em um grande número de cromossomos portador por muitas pessoas diferentes do mundo, um nível marcantemente alto de similaridade é observado. 
Qualquer segmento específico do DNA humano com cerca de 1000 pares de bases de tamanho contém, em média, apenas um par de bases que varia entre dois indivíduos na população. 
Como vimos, diferentes versões de uma certa sequência de DNA em um determinado local cromossômico (locus) são chamados de alelos. 
Quando os alelos são tão comuns que são encontrados em mais de 1% dos cromossomos na população em geral, os alelos constituem o que é conhecido como polimorfismo genético. Em contrate, os alelos com frequência de menos de 1% são, por convenção, chamados de variantes raras. 
Alguns alelos representam uma mudança na sequência de DNA situada entre os genes ou dentro dos íntros e não têm consequência para o funcionamento de qualquer gene, podendo ser detectados pela análise direta do DNA. 
Outras mudanças de sequência estão situadas na sequencia codificantes próprios genes e podem resultar em variantes proteicas diferentes, que podem levar, por sua vez, a fenótipos nitidamente distintos.
A maioria das mutações deletérias que levam a uma doença genética é de variantes raras. 
Embora todo polimorfismo seja, em última análise, o resultado de diferenças na sequência de DNA, alguns loci polimórficos foram estudados examinando-se a variação nas proteínas codificadas pelos alelos em vez de examinando-se as diferenças na sequência de DNA dos próprios alelos. 
Polimorfismos de significado médico: grupo sanguíneo ABO e Rh, sistema alfa, antitripsina sérica. 
Estudar a variação nas proteínas em vez de estudar o DNA que as codifica: é o produto proteico de um alelo polimórfico, e não a própria mudança da sequência de DNA, que em geral é responsável por fenótipos diferentes e, portanto, provavelmente dita como algumas variações genéticas afetam a interação dos indivíduos com o ambiente. 
Os alelos polimórficos em regiões reguladores também podem ser importantes na determinação do fenótipo, afetando a regulação transcricional dos genes. 
Qualquer pessoa tem a possibilidade de ser heterozigota para alelos que determinam polipeptídios estruturalmente diferentes em cerca de 20% de todos os loci. Quando comparamos pessoas de grupos éticos diferentes, e mesmo frações maiores de proteínas, observados que elas exibem polimorfismos detectáveis. 
Individualidade genética: um grau marcante de individualidade bioquímica existe dentro da espécie humano em sua constituição de enzimas e outros produtos gênicos. Além disso, como os produtos de muitas das vias bioquímicas codificadas interagem, podem concluir que cada pessoa, independentemente de seu estado de saúde, tem uma constituição única geneticamente determinada e, portanto, responde de modo único a influencias ambientais, dietéticas e farmacológicas. 
Variação Herdada e Polimorfismo no DNA
A parte anterior concentrou-se nas mutações e nos polimorfismos em partes do genoma que codificam proteínas, estimadas como 5% do DNA genômico total. 
E os outros 95% restantes do genoma humano? Nos grandes levantamentos nos quais foram sequenciados os mesmos segmentos de DNA de muitas pessoas, como já mencionado, a proporção total de posições de bases polimórficas foram estimadas como sendo cerca de 1 em 1000 pares de bases para qualquer trecho de DNA escolhido aleatoriamente no genoma. Este dado é cerca de 2,5 vezes mais alto que a proporção de nucleotídeos heterozigotos estimados para regiões codificantes de proteínas do genoma. Parece que a regiões codificantes de proteínas estejam sob uma pressão seletiva mais rígida e, assim, a incidência de mutações nestas regiões durante a evolução deve ser mais baixa. 
Polimorfismos de Comprimento de Fragmentos de Restrição 
As enzimas de restrição têm sequencia específicas de reconhecimento no DNA e, consequentemente, as mudanças no DNA genômico levam à criação ou à eliminação de determinados sítios clivagem, alterando, assim, o tamanho de um ou mais fragmentos de DNA que surgem após a transferência de Southern e a hibridização com uma sonda de DNA clonado. 
As variações no DNA nos sítios de restrição detectados pela transferência de Southern são chamadas de polimorfismos de comprimento de fragmento de restrição (RFLPs). Os diferentes comprimentos de fragmentos de restrição constituem alelos co-dominantes em um locus de DNA. Assim, podemos facilmente examinar uma transferência de Southern e ler diretamente todos os diferentes comprimentos de fragmentos como um reflexo do genótipo (a sequência de DNA) em um determinado sítio de restrição. 
Os RFLPs também podem surgir de deleções ou inserções de DNA em vez de mudanças de nucleotídeos únicos. Se um segmento de DNA entre dois sítios de restrição for deletado ou inserido, o tamanho do fragmento de restrição resultando será diferente. 
Os RFLPs devido a mudanças em determinados sítios de clivagem de endonuclease são um pequeno subgrupo de uma classe mais geral de polimorfismo, conhecida como polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs). Os modernos métodos de detecção de sequência de DNA permitem a detecção de qualquer SNPs e não apenas daqueles que alteram um sítio de enzima de restrição. Os SNPs são várias ordem de magnitude mais frequentes que os VNTRs ou polimorfismos de microssatélites e são uniformemente distribuídos por todo o genoma. Estas características os tornam excelentes marcadores para gerar mapas genéticos bem densos, tais como os necessários para avaliar a contribuição potencial de um terminado gene para um distúrbio complexo. Os RFLs usualmente têm apenas dois alelos correspondendo a duas bases diferentes que ocupam uma determinada posição. 
A descoberta dos SNPs aumentou muito a extensão do reconhecimento dos quais cópias individuais de determinados genes são verdadeiramente únicas. 
Os polimorfismos de DNA são simplesmente a manifestação molecular da variação no genoma que há muito é aparente pelos estudos dos polimorfismos de proteínas. 
Continua 
Polimorfismos de Minissatélite e Microssatélite
Polimorfismos de VNTR
Alguns RFLPs são baseados na inserção ou deleção de uma quantidade variável de DNA e vez de na perda ou no ganho de um sitio de reconhecimento de endonuclease de restrição. Por exemplo: uma classe especial de polimorfismos resulta da inserção de múltiplas copias de uma sequência de DNA com 10 a 100 pares de bases de tamanho, conhecida como minissatélite, no DNA entre dois sítios de restrição. Esta classe de RFLP, conhecida como um polimorfismo de número variável de repetições em tandem (VNTR), é caracterizada por muitos alelos, pois o tamanho de um fragmento de restrição contendo sequência de minissatélite difere dependendo de quantas cópias do minissatélite estejam presentes. Os marcadores mais informativos têm várias dúzias ou mais alelos e, assim, nenhum par de indivíduos não-aparentados tem probabilidade de compartilhar os mesmos alelos. 
As sequencias minissatélite repetidas encontradas em muitos polimorfismos diferentes do tipo VNTR em geral são suficientemente similares para possibilitar a detecção simultânea de muitos loci diferentes usando um fragmento de minissatélite como sonda em uma única hibridização de transferência de Southern. Apenas os gêmeos idênticos apresentam um padrão indistinguível e, portanto, a detecção simultânea de vários polimorfismos de VNTR tem tido chamada de DNA fingerprinting. Os VNTR marcadores foram amplamente superados pelos marcadores microssatélites, mas ainda são muito usados para identificação individual, como na comparação do DNA de um suspeito que cometeu um crime e testes de paternidade. 
Marcadores Microssatélite
Mais frequentes e polimórficos que os loci minissatélites de VNI são os loci de microssatélites. 
Os microssatélites são trechos de DNA que consistem em unidades repetidas de dois,três ou quatro nucleotídeos. 
O número de unidades de nucleotídeos repedidos contidos dentro de qualquer microssatélite pode diferir entre os dois cromossomos homólogos de uma pessoa e entre pessoas na população. 
Um determinado satélite é, portanto, um locus polimórfico, e os diferentes números de unidades repetidas em um determinado microssatélite constituem os alelos deste locus.
Três características de marcadores microssatélites os tornam muito uteis para os estudos de ligação genética:
Um locus de microssatélite em geral tem muitos alelos (tamanhos de repetição) presentes na população, criando a probabilidade de que uma pessoa seja heterozigota em geral em mais de 70%;
A genotipagem dos alelos de microssatélites não requer o uso das técnicas de transferência de Southern. O uso de primers de PCR complementares a sequencias únicas de DNA flanqueadoras de microssatélites gera fragmentos que diferem em tamanho dependendo de quantas repetições estejam presentes. 
Dezenas de milhares de loci polimórficos de microssatélites já foram identificados ao longo do genoma humano, de modo que quase nenhuma região do genoma não pode ser mapeada pelos métodos de ligação genética usando estes marcadores.
USO DE POLIMORFISMOS EM GENÉTICA MÉDICA
Os polimorfismos são elementos importantes em todas as pesquisas de genética humana. 
A habilidade de distinguir formas herdadas diferentes de um gene ou segmento diferentes do genoma fornecem ferramentas que são cruciais para uma ampla gama de aplicações. 
Os marcadores genéticos são de enorme uso pratico em genética medica para o seguinte: mapeamento de um gene em uma determinada região de um cromossomo pela análise de ligação; diagnósticos pré natal de doenças genéticas; avaliação de pessoas com risco alto e baixo de predisposição a distúrbios adultos comuns, tais como doença coronariana, câncer e diabetes; testes de paternidade e aplicações forenses na identificação de restos de vítimas de crime ou comparação do DNA de um suspeito de crime, e tipagem tissular para transplante de órgãos.