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FACULDADE SUDOESTE PAULISTA PADRÕES NÃO CLÁSSICOS DE HERANÇA, GENÉTICA DE POPULAÇÕES E HEMOGLOBINOPATIAS. MARÍLIA RODRIGUES SILVA – RA: 010718 BIOMEDICINA 4º TERMO NOTURNO 2015 PROFESSOR PAULO ITAPETININGA 2 MARÍLIA RODRIGUES SILVA – RA:010718 PADRÕES NÃO CLÁSSICOS DE HERANÇA, GENÉTICA DE POPULAÇÕES E HEMOGLOBINOPATIAS. ITAPETININGA 2015 Trabalho apresentado à disciplina de Genética Humana, do curso de Biomedicina, 4º termo, período noturno, da Faculdade Sudoeste Paulista. Orientador: Prof. Paulo 3 SUMÁRIO GENÉTICA DE POPULAÇÕES .................................................................................... 4 Fontes de variação e equilíbrio Handy-Weinberg ........................................ 4 HEMOGLOBINOPATIAS .............................................................................................. 6 PADRÕES NÃO CLÁSSICOS DE HERANÇA .............................................................. 8 Mosaicismo, Dissomia Uniparental e Imprinting ........................................... 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 9 4 GENÉTICA DE POPULAÇÕES Fontes de variação e equilíbrio Handy-Weinberg População é um conjunto de indivíduos de uma mesma espécie que vivem em determinado ecossistema e a genética de populações estuda a distribuição da variação genética e o que a determina em tal população. Para que isso seja possível, é necessário entender qual é a frequência de alelos e genótipos na população, quais as consequências dos tipos de cruzamento que ocorrem nela e as fontes responsáveis. A análise do DNA é usada para identificar quais os padrões de sequência que se repetem múltiplas vezes, chamados de motif, e onde ocorre polimorfismos de nucleotídeo único (SNP), variação mais simples de todas onde apenas um nucleotídeo está substituído por outro em determinado lócus. O SNP pode ocorrer em genes com variadas funções, mas quando ocorre em regiões codificadoras de proteínas pode ter ação sinônima, quando a mudança não afeta a proteína produzida, não sinônima quando o aminoácido formado é diferente e sem sentido quando um alelo codificava um códon de parada e o outro codifica um aminoácido, assim pode-se associar o SNP a qualquer alteração funcional proteica ou no fenótipo e utiliza-lo como marcador nas questões de fluxo gênico entre populações, por exemplo. As variações que ocorrem nos organismos são consequências de processos individuais que atuam para aumentar ou diminuir indivíduos de cada genótipo e podem ser estudadas através da frequência genotípica e, com isso, a frequência alélica, que se baseia na probabilidade de determinado alelo em ser escolhido dentro de um conjunto gênico para a formação de um ovócito ou espermatozoide. Esse cálculo é feito através da lei de Handy-Weinberg, que determina a frequência genotípica na geração seguinte a partir da frequência alélica na geração atual ou a frequência alélica a partir da genotípica em uma geração, mas isso corre o risco de não corresponder a realidade pois a lei de Handy-Weinberg supõe que o cruzamento é aleatório para o gene em questão, também supõe a não mudança na frequência de determinado genótipo pela 5 morte do indivíduo, supõe que a população não ficará isolada parcial ou completamente afetando a frequência de novos indivíduos e só se aplica a populações grandes, por conta do acaso para a reprodução da geração seguinte a amostragem. É importante ressaltar que a lei de Handy-Weinberg afirma que a variação genética não é aumentada nem diminuída pela transmissão de um gene para as gerações seguintes, associando a população onde esses princípios são respeitados a ocorrência do equilíbro Handy-Weinberg, onde a proporção de homozigotos e heterozigotos será a mesma nas gerações seguintes, mas como esses princípios podem não ocorrer na prática, a lei de Handy-Weinberg sofre alterações para compensar. Os sistemas de cruzamento são os principais responsáveis por alterações nas proporções da lei de Handy-Weinberg, por conta de três tipos de desvios: cruzamento preferencial, o isolamento pela distância e o endocruzamento. O cruzamento preferencial ocorre pela escolha de parceiros para o acasalamento por semelhanças consigo mesmo, sendo positivo quando ocorre em indivíduos parecidos, podendo citar como exemplo pessoas altas que escolhem parceiros altos para a reprodução, e sendo negativo quando ocorre em indivíduos com características opostas. O isolamento pela distância acaba por formar subpopulações e com a reprodução dos indivíduos a proporção de homozigotos na população como um todo será maior que a expectativa da lei de Handy- Weinberg por apresentar estrutura populacional. O endocruzamento ocorre pela tendência de acasalamento em indivíduos aparentados, que causa o aumento na chance de homozigotos na população, aumentando também a chance de homozigose para alelos deletérios que alterariam o número final de indivíduos na nova geração, resultando em depressão por endocruzamento, porém ainda existem vantagens nesse tipo de cruzamento para espécies de plantas que fazem autofecundação, pela facilidade maior de reprodução com esse processo. Além de alterações na reprodução, existem três fontes de variação para determinada população: mutação, recombinação e migração. A mutação é uma variação genética já conhecida, mas o que realmente interessa na visão da genética de populações é a taxa de mutação, que corresponde a probabilidade de uma forma alélica mudar para alguma outra forma em uma geração, podendo ser usada para calcular a quanto tempo esse tipo de variação está acontecendo na população ao se conhecer a taxa e o número de diferenças com a nova forma 6 alélica. Sem ser por mutação, só podem ocorrer variações em uma população através da migração ou fluxo gênico, que corresponde a entrada de novos gametas na população vindos de alguma subpopulação que sofria de isolamento por distância, gerando uma mistura genética, ou seja, indivíduos com ancestrais de mais de uma subpopulação da mesma espécie. A mutação e a recombinação trabalham em conjunto para que ocorra a variabilidade da espécie, já que a mutação modifica o DNA e a recombinação reúne as partes modificadas de dois organismos, ou seja, a mutação cria uma diferença e a recombinação amplifica esse efeito por reunir muitas modificações em um único organismo. Apesar de toda variação que causam, a recombinação e a migração por si só não são origem de variação sozinhos, visto que não adianta ocorrer recombinação sem uma mutação ter ocorrido antes e não modifica em nada a migração se todos os indivíduos forem homozigotos para determinado alelo, portanto a fonte principal e responsável por toda variação é, primeiramente, a mutação. HEMOGLOBINOPATIAS As hemoglobinopatias são distúrbios herdados recessivamente, por isso os portadores não apresentam nenhum sintoma, mas suas proles podem apresentar de doenças assintomáticas à letais, por isso é necessário um trabalho especifico de aconselhamento genético após a detecção de pais portadores de genes para esses distúrbios. A hemoglobina é a proteína mais estudada do ponto de vista fisiológico, genético e bioquímico atualmente, por ser responsável pelo transporte de oxigênio nas hemácias, com isso sabe-se que existem seis variações normais, sendo a mais comum nos adultosa Hb A que possui na sua estrutura duas cadeias alfa de proteínas ligadas a duas cadeias beta, cada uma delas com sua cadeia polipeptídica globina juntamente com um grupo prostético heme, região onde está o ferro que se ligará ao oxigênio. Os outros tipos de hemoglobina diferem-se dessa pelo tipo de cadeias que se unem, podendo ser gama e alfa, por exemplo. 7 Os genes determinantes das hemoglobinas podem ser divididos em três grupos: variantes estruturais, talassemias e persistência hereditária de hemoglobina fetal. As variantes estruturais alteram a cadeia polipeptídica globina mas sem afetar sua síntese; as talassemias provocam uma diminuição na síntese de cadeias de globina, causando uma diferença nas quantidades de cadeias alfa e beta; a persistência hereditária de hemoglobina fetal se dá pela conversão da síntese de γ-globina para a de β-globina no período perinatal. Dentro do grupo das variantes estruturais existem mais três grupos separados de acordo com o fenótipo, sendo o primeiro o grupo das variantes que causam anemia hemolítica, ou seja, associada a hemólise, que podem apresentar hemoglobinas com novas propriedades físicas ou hemoglobinas instáveis, ambas gerando doenças. Uma doença muito comum na África Equatorial com hemoglobinas apresentando novas propriedades físicas é a Anemia Falciforme, causada pela homozigose para essa mutação onde ocorre uma substituição do códon do sexto aminoácido da cadeia beta globina, fazendo com que as hemácias tenham tendência a tomar um formato anormal diminuindo a tensão de oxigênio, além de provocar isquemia local por não poderem se enfileirar nos capilares, bloqueando a passagem do sangue. Os heterozigotos para tal doença são chamados de portadores do traço falcêmico e não possuem manifestações clínicas, apesar de suas hemácias sofrerem afoiçamento à baixa pressão de oxigênio in vitro. A ocorrência de hemoglobinas instáveis caracteriza a Hb Hammersmith, onde ocorrem mutações responsáveis pela desnaturação do tetrâmero da hemoglobina que danificam a membrana das hemácias causando hemólise, sendo tal desnaturação feita pela substituição da fenilalanina, responsável pela deposição do grupo heme em seu determinado lugar, pela serina, aminoácido menor e que deixa espaço não fixando o grupo heme em seu devido local. O segundo grupo dentro das variantes estruturais são os mutantes com transporte de oxigênio alterado, onde mutações afetam essa capacidade sem alterar outras propriedades da molécula. Por último, o terceiro grupo dentro das variantes estruturais são as variantes decorrentes de mutações da região codificante que causam talassemia, distúrbio monogênico humano causado por mutações que afetam a produção ou a estabilidade das cadeias de alfa ou beta globina, onde a falta de complemento para tais resulta num excesso da cadeia 8 em produção normal, que precipita e danifica a membrana da célula, causando a destruição prematura das hemácias. PADRÕES NÃO CLÁSSICOS DE HERANÇA Mosaicismo, Dissomia Uniparental e Imprinting O modo como indivíduos com hederopatias se distribuem nos heredogramas pode demonstrar o padrão de herança a que tal pertence, a menos que não pertença a um padrão clássico. Segundo as leis mendelianas, a hereditariedade respeita um modelo pré determinado tanto para características normais quanto para patologias, sendo elas heranças autossômicas dominantes ou recessivas, ligadas ao X ou ao Y e também por problemas cromossômicos numéricos ou estruturais, mas quando não seguem uma regra são chamados de padrões não clássicos de herança. Os tipos não clássicos são Mosaicismo, Dissomia uniparental, Herança Mitocondrial e Imprinting genômico. Na herança mitocondrial, o gene responsável por determinada característica está presente no DNA mitocondrial e é herdado inteiramente da mãe, visto que o citoplasma do espermatozoide não entra no ovócito, chamando esse tipo de herança de independente do núcleo. No caso do Mosaicismo, tem-se em um organismo duas ou mais linhagens celulares geneticamente diferentes descendentes de um único zigoto por conta de mutações, visto que quanto antes essas mutações acontecem, mais acometido será o organismo como um todo, podendo atingir somente a parte somática ou a parte germinativa. Quando ocorre na porção somática do organismo, ele apresentará características desse distúrbio e não passará às próximas gerações, mas se ocorrer na porção germinativa, o indivíduo não sofrerá alterações e todas as suas proles apresentarão tal alteração resultante do mosaicismo. A Neurofibromatose Segmentar tipo ll é uma alteração causada por mosaicismo somático e a Acondroplasia por mosaicismo germinativo. A Dissomia Uniparental se dá pela herança de dois cromossomos de determinado par de um único genitor, podendo ocorrer em cromossomos sexuais 9 ou somáticos, gerando mais de um distúrbio autossômico recessivo ou distúrbios autossômicos recessivos com anomalias fenotípicas adicionais, sendo a síndrome de Beckwith-Wiedemann um exemplo dessa alteração. O Imprinting genômico determina qual gene será passado às novas gerações fazendo o “desligamento” de um deles de acordo com o sexo do genitor. Portanto, um homem que recebeu genes do pai e da mãe terá o materno desligado, pois as informações que ali estão não serão utilizados por ele e, aos filhos, passará esse gene que recebeu de seu pai. É um tipo de herança monoalélica que leva a expressão diferentes de alelos dependendo da origem materna ou paterna, por conta de uma metilação que causa silenciamento do gene. As alterações mais conhecidas causadas por Imprinting são a Síndrome de Prader-Willi e a Síndrome de Angelman. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS LEWONTIN, R. C.; CARROLL, S. B.; GRIFFITHS, A. J. F.; WESSLER, S. R. Introdução À Genética. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013. PASKULIN, G. A. et al. Importância da análise cromossômica dos fibroblastos em casos suspeitos de mosaicismo: experiência de um serviço de Genética Clínica. Rev. paul. pediatr. São Paulo , v. 29, n. 1, p. 73-79, Mar. 2011 . Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103- 05822011000100012&lng=en&nrm=iso>. Acesso em 06 de Dezembro de 2015. INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS- UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Evolução – Recombinação Genica. Disponível em: <http://www.ib.usp.br/evolucao/inic/text8.htm > Acesso em 05 de Dezembro de 2015. LEONELI, G. G. et al. Hemoglobinas anormais e dificuldade diagnóstica. Rev. Bras. Hematol. Hemoter. São José do Rio Preto, v. 22, n. 3, p. 396-403, Dez. 2000 . Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1516- 84842000000300006&lng=en&nrm=iso>. 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