Aula 7 - Genética de populações

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Genética de populações
Profª Sara Tatiana Moreira
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Genética de populações
Qual a função da genética médica?
Lidar com diagnóstico, tratamento e controle dos distúrbios/doenças hereditárias;
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Genética de populações
Disciplinas dentro da genética médica e humana:
Farmacogenômica - procura entender como uma associação particular de alelos é capaz de definir parâmetros importantes na ação de drogas, levando, em última instância, a uma terapêutica personalizada;
Citogenética - o estudo dos cromossomos;
Genética molecular e bioquímica - o estudo da estrutura e da função de genes individuais;
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Genética de populações
Genômica - o estudo do genoma, sua organização e funcionamento;
Genética do desenvolvimento - o estudo dos mecanismos genéticos que controlam o desenvolvimento do indivíduo, dentro e fora do útero e mesmo na fase adulta. 
Genética clínica - a aplicação da genética ao diagnóstico e aos cuidados com o paciente (que se ampliam aos seus familiares e, com interface com a saúde pública, a população). 
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Genética de populações
Consulta genética (aconselhamento genético) - uma nova profissão em saúde, que resultou do amálgama de diversas áreas, como a genética clínica, a psicologia e a assistência social, e que demanda uma equipe completa par assistência ao paciente, e não apenas o médico.
Genética de populações - o estudo da distribuição dos genes nas populações humanas e os fatores que determinam a alteração de suas freqüências alélicas e genotípicas;
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Genética de populações
População mundial ~ 6,8 bilhões
Separada em populações distinguíveis:
O que é população?
Grupo de indivíduos de uma mesma espécie vivendo numa mesma área, ao mesmo tempo.
Esquimós do leste da Sibéria
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Genética de populações
 Judeus Ashkenazi 
 Iapenses
Rabii Metzger
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Genética de populações
Em cada população diferente, a freqüência dos alelos é diferente.
Ex: cor dos olhos.
Ex: doenças.
Doença de Tay-Sachs (autoss recess)→ 100x mais freqüente entre judeus Ashkenazi que em outras populações.
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Genética de populações
Estudos antropológicos  origem ancestral humana na África.
Diversas ondas de migração  espalharam-se pelo resto do mundo.
Mutações X Seleções.
Diferentes freqüências alélicas entre populações.
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Genética de populações
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Genética de populações
Fenótipo - Resultado da interação do genótipo + influência do meio ambiente.
Genótipo - Constituição genética de um indivíduo (Aa, BB...)
Alelo - Genes situados no mesmo lócus de cromossomos homólogos (A ou a; B ou b....)
Freqüência fenotípica
Freqüência genotípica
Freqüência alélica/gênica
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Genética de populações
Ex: Genética da resistência ao vírus da AIDS
Gene CCR5 - ΔCCR5
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Genética de populações
F genotípica = nº indivíduos com o genótipo / nº total de indivíduos
F alélica = nº indivíduos com os alelos / nº total de indivíduos x 2
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Genética de populações
No exemplo anterior obteve-se as freqüências alélicas a partir das freqüências genotípicas.
FG  FA
Como obter as freqüências genotípicas a partir das freqüências alélicas?
FA  FG
Lei de Hardy-Weinberg
Mostra a relação entre freqüências alélicas e genotípicas em uma população diplóide.
Geoffrey Hardy (matemático inglês) e Wilhelm Weinberg (médico alemão) formularam-na independentemente em 1908. 
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Genética de populações
Condições para que a população esteja em Equilíbrio de HW:
População diplóide;
Reprodução sexuada;
Gerações não sobrepostas;
Cruzamentos ao acaso;
Todos os membros da população são férteis;
População não sujeita a fatores evolutivos (mutação, seleção, migração, população de tamanho infinito).
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Genética de populações
Caso todas estas condições ocorram, as freqüências não devem mudar de geração para geração.
Se as freqüências mudam de geração para geração  Desvio no equilíbrio  indica:
Ação de fatores evolutivos;
Casamentos preferenciais
Casamentos consangüíneos;
Erros de tipagem e interpretação dos resultados.
Caso esses fatores sejam removidos, a população voltará ao equilíbrio após 1 geração.
Desvio 
Desvio 
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Genética de populações
p = freqüência do alelo A
q = freqüência do alelo a
Sendo que p + q = 1
A chance de um genótipo AA é p2
A chance de um genótipo aa é q2
A chance do genótipo Aa é 2.p.q
As freqüências dos três genótipos são dadas pela expressão binomial: (p+q)2 = p2 + 2.p.q + q2
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Genética de populações
Aplicando a expressão binomial ao exemplo anterior:
 CCR5 = 0,906 = p
 ΔCCR5 = 0,094 = q
 (p+q)2 = p2 + 2.p.q + q2
 (p+q)2 = (0,906)2 + 2.(0,906).(0,094) + (0,094)2
p2 = 0,821 (CCR5/CCR5)
2. p.q = 0,170 (CCR5/ΔCCR5)
q2 = 0,009 (ΔCCR5/ΔCCR5)
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Genética de populações
Ex: Genética da resistência ao vírus da AIDS
Gene CCR5 - ΔCCR5
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Genética de populações
Freqüência observada:
CCR5/CCR5 = 0,821
CCR5/ΔCCR5 = 0,170
ΔCCR5/ΔCCR5 = 0,009
Freqüência esperada:
CCR5/CCR5 = 0,821
CCR5/ΔCCR5 = 0,170
ΔCCR5/ΔCCR5 = 0,009
Equilíbrio de HW?
X2 = (FO AA – FE AA)2 + (FO Aa – FE Aa)2 + (FO aa – FE aa)2 
 FE AA FE Aa FE aa
Se X2 ≤ 3,84  População em equilíbrio HW
Se X2 > 3,84  População não está em equilíbrio HW
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Genética de populações
Se para cada locus há 2 alelos: (p+q)2
Se há 3 alelos: (p+q+r)2.........
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Genética de populações
Uso da Lei de Hardy Weinberg:
Fenilcetonúria (autoss recess):
aa – fenilcetonúricos
Aa – portadores
AA – saudáveis
Freqüência de aa na população é fácil saber.
Mas, e a freqüência dos demais genótipos?
Lei de Hardy Weinberg
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Genética de populações
Freqüência da fenilcetonúria na Irlanda: 1/4500
 aa = q2 = 1/4500
 q = √ 1/4500 = 0,015
 p = 1-0,015 = 0,985
 2.p.q = 2. (0,985) . (0,015) = 0,029 ou ~ 3%
A chance de um portador irlandês de PKU casar-se com outro portador irlandês é de 3%.
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Genética de populações
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Genética de populações
Freqüência de alelos e genótipos ligados ao X:
♀ - 3 genótipos
♂ - 2 genótipos
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Genética de populações
Fatores evolutivos:
Mutação;
Seleção;
Migração = Fluxo gênico;
Deriva genética = população de tamanho finito.
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Genética de populações
Mutação:
Alteração do material genético. Atua como fator evolutivo APENAS quando passado à próxima geração.
Seleção:
Sobrevivência e reprodução diferenciada (). Genótipos com maior habilidade de sobreviver e reproduzir-se num dado ambiente deixam maior descendência.
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Genética de populações
Fluxo gênico:
Migração, miscigenação, fusão de populações.
Deriva genética:
Alterações das freqüências alélicas ao longo das gerações, resultante do acaso (ex: nem todos os indivíduos se reproduzem).
 Em população de tamanho infinito, não é notada.
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APLICAÇÕES DO TEOREMA DE HARDY-WEINBERG
1.Estimativas de freqüências alélicas: genes co-dominantes
Exemplo
Com o emprego dos soros anti-M e anti-N foram determinados os grupos sangüíneos M, MN e N de uma amostra aleatória de 100 indivíduos de uma população, encontrando-se os seguintes valores:
M=30% 	MN=50%	 e	 N=20%
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a) Quais as freqüências dos alelos M e N dessa amostra?
b) Pode-se considerar que essa amostra está em equilíbrio de Hardy-Weinberg com relação aos grupos sangüíneos M, MN e N?
c) Qual o percentual de casais heterozigotos MN x MN que devemos esperar na população representada pela amostra?
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SOLUÇÃO
a) Quais as freqüências dos alelos M e N dessa amostra?
	MM MN NN TOTAL
 	 30
50 20	 100 
	 60	 100	 40		 200
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b) Pode-se considerar que essa amostra está em equilíbrio de Hardy-Weinberg com relação aos grupos sangüíneos M, MN e N?
		Grupo
		Observ.
		Freq. Genotípica Esperada
		Esperado
		M
		30
		P2=(0,552)=0,3025
		Np2=100(0,552)=30,25
		MN
		50
		2pq=2(0,55)(0,45)=0,4950
		N2pq=49,50
		N
		20
		q2=(0,45) 2=0,2025
		Nq2=20,25
		Total
		100
		1
		100,00
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c) Qual o percentual de casais heterozigotos MN x MN que devemos esperar na população representada pela amostra?
MN = 2pq = 2(0,55)(0,45) = 0,4950
MN x MN = 0,495 x 0,495 = 0,2450
Resposta: 24,50%
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2. Estimativas de freqüência alélicas com dominância
Exemplo
Calcular a porcentagem de indivíduos heterozigotos (2pq), em uma população humana de casamentos ao acaso, onde a freqüência do fenótipo recessivo é de 0,09.
 A_		 aa		Total
p2+2pq		 q2	 1,00
 0,91		0,09 1,00
f(a)=q, f(A)=p; q2=0,09; q=0,3 e p=0,7
H=2pq=2(0,7)(0,3)=0,42
Resposta: 42%
Esquimós são povos indígenas que habitam tradicionalmente as regiões em torno do Círculo Polar Ártico, no extremo norte da Terra, como o leste da Sibéria, o norte do Alasca e do Canadá e a Groenlândia. Vivem da pesca e da caça, retirando a gordura de baleias, focas e ursos para usar como alimento e combustível para seus trenós. 
Há doenças para as quais não conhecemos o (s) gene (s) causador (es). Podemos calcular apenas a freqüência fenotípica.