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Aula 12 GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO

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SDE0010 – GENÉTICA 
Aula 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Genética 
Conteúdo desta Aula 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
BIOLOGIA DO 
DESENVOLVIMENTO 
1 
PRÓXIMOS 
PASSOS 
GENES E SEU PAPEL 
NO DESENVOLVIMENTO 
2 
INTERAÇÃO DOS MECANISMOS 
CELULARES NO DESENVOLVIMENTO 
3 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
• No momento da fertilização, fica estabelecido 
o número de cromossomos nas células 
somáticas e o conjunto de genes que guiará 
os inúmeros processos que ocorrem no 
interior celular durante o desenvolvimento 
ou por toda a vida. 
 
• A forma pela qual a célula será diferenciada 
em tipos específicos de cada tecido e quais 
proteínas, estruturais ou não, serão 
sintetizadas, acontece em função da 
expressão diferencial dos inúmeros genes 
que compõem os cromossomos. 
 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
• Embora avanços das técnicas em biologia 
molecular tenham permitido entender como 
ocorrem muitos dos mecanismos que levam 
ao desenvolvimento de um novo organismo, 
há ainda questões que estão sendo 
pesquisadas, tais como: De que maneira um 
determinado produto gênico (proteína) pode 
ser expresso em apenas um tipo celular? 
Como tais genes são ativados apenas a partir 
de um período do desenvolvimento do 
organismo? 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
• O desenvolvimento começa com a junção do 
material genético do óvulo e do 
espermatozoide, formando o zigoto. 
Ao passar por divisões mitóticas, o zigoto 
alcança o estágio de mórula que, por sua vez, 
transforma-se em blastocisto. O blastocisto, 
ao ser implantado, passa pela gastrulação, 
levando à diferenciação da endoderme, 
mesoderme e ectoderme. 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
• A endoderme dará origem aos órgãos 
viscerais, tais como o aparelho digestório e o 
revestimento interno do aparelho 
respiratório. A mesoderme formará os rins, o 
coração e o sistema circulatório, estruturas de 
sustentação como ossos e músculos, entre 
outros. A ectoderme forma o sistema nervoso 
central e periférico e a pele. 
 
• Uma vez as camadas germinativas 
estabelecidas, as células interagem e se 
rearranjarem em um processo chamado de 
organogênese. Nele, os órgãos e tecidos serão 
gerados em lugares específicos no organismo. 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
• Entretanto, algumas dessas células retêm a 
capacidade de se diferenciar, de forma que, 
na vida adulta, possam regenerar células 
diferenciadas. São as chamadas células-
tronco. 
 
• As células-tronco do sistema hematopoiético 
podem se diferenciar em qualquer tipo de 
célula sanguínea ao longo da vida, podendo 
ser transplantadas para outros humanos. 
 
• Além das células-tronco, há ainda as células 
germinativas, que originarão os gametas no 
adulto. 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Genes e seu papel no desenvolvimento 
 
 O desenvolvimento é o resultado da interação 
entre os genes, os processos moleculares e 
celulares e o ambiente. Uma célula 
indiferenciada apenas inicia o processo de 
diferenciação após adquirir determinadas 
características (especificação), seja por sinais 
internos, seja por sinais de células que a 
cercam (através de moléculas sinalizadoras), 
de forma que, ao final, as características 
adquiridas ao longo dessa especificação sejam 
irreversíveis (processo chamado de 
determinação). 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Genes e seu papel no desenvolvimento 
 
 Tanto a especificação quanto a determinação 
são reguladas por processos epigenéticos, tais 
como metilação do DNA e modificação das 
histonas na cromatina, entre outros. 
As histonas, por exemplo, estão relacionadas 
com a ativação e o desligamento dos genes, 
através da sua acetilação (ativando a 
transcrição) e desacetilação (inibindo o gene 
de ser transcrito). A sua metilação também 
está relacionada à regulação da expressão dos 
genes. Assim, as células atingem suas funções 
conforme sofrem diferenciação até atingirem 
seu destino final. 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Genes e seu papel no desenvolvimento 
 
 Os genes controlam não só a diferenciação celular, 
como também sua orientação no espaço. 
Assim, desenvolvem-se os eixos anteroposterior, 
dorsoventral e direito-esquerdo. 
 Um dos grupos de genes envolvidos nesse processo 
é o dos genes HOX. Eles têm papel importante na 
formação do eixo anteroposterior e suas 
combinações especificam as regiões ao longo do 
mesmo. Os genes HOXA e HOXB, por exemplo, são 
clusters que determinam o desenvolvimento das 
vértebras e somitos nos primeiros estágios do 
embrião. Mais tarde, farão parte do 
desenvolvimento dos membros. 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Mecanismos celulares e moleculares 
 
 A comunicação entre células se faz necessária 
para que a organização de órgãos e tecidos 
ocorra. Ela é feita através de receptores na 
superfície celular que reconhecem a molécula 
ligante liberada por outra célula. Tal ligante 
liga-se ao receptor, que transmite o sinal 
recebido para o interior da célula através de 
uma cascata de sinalização intracelular. 
 Entre os ligantes mais comuns, está a família 
do fator de crescimento de fibroblasto, que, 
em seres humanos, apresenta 23 membros. 
 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Mecanismos celulares e moleculares 
 
 Os morfógenos hedgehog (em especial, Sonic 
hedgehog ou SHH), por exemplo, difundem-se 
criando um gradiente cujas diferentes 
concentrações fazem as células ao redor 
assumirem destinos diferentes. Mutações que 
silenciam o gene SHH em seres humanos 
causam malformações, como palato e lábios 
fendidos, hipotelorismo, problemas no 
desenvolvimento da face e do cérebro 
anterior, entre outros. 
 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Mecanismos celulares e moleculares 
 
 Agindo sobre as células também estão os fatores 
de transcrição que regulam a expressão gênica 
de outros genes, que muitas vezes também vêm 
a ser fatores de transcrição. A regulação ocorre 
através de diferentes combinações de fatores de 
transcrição que devem ser expressos em um 
determinado local e em um determinado 
momento do desenvolvimento. Um exemplo 
desse grupo seriam os já mencionados genes 
HOX. Os fatores de transcrição específicos 
reconhecem uma região específica do DNA e 
podem, então, ativar ou inibir a transcrição de 
um determinado gene. 
 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Mecanismos celulares e moleculares 
 
 Outra forma de controle no desenvolvimento se 
dá por meio da morte celular programada ou 
apoptose. Ela é importante no desenvolvimento 
morfológico de muitas estruturas. Ela ocorre 
sempre que tecidos precisam ser remodelados, 
como é o caso da membrana entre os dedos da 
mão, que se desintegra, separando-os. Ela 
também ocorre, por exemplo, no 
desenvolvimento do sistema imunológico, 
quando elimina linfócitos que reagem contra o 
próprio organismo, evitando, assim, doenças 
imunes. 
 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Interação dos mecanismos celulares no 
desenvolvimento embrionário: 
 
 Para que o desenvolvimento ocorra, é preciso 
que haja uma combinação dos mecanismos 
acima mencionados.Para exemplificar como 
esta interação acontece, vamos utilizar aqui o 
desenvolvimento dos membros como modelo. 
 Os membros são resultado de uma série de 
processos regulatórios que se especificam ao 
longo dos eixos próximo-distal, anteroposterior 
e dorsoventral. O primeiro vai dos ombros aos 
dedos das mãos e do quadril aos dedos dos pés, 
sendo regulado pelas proteínas da família dos 
fatores de crescimento de fibroblastos. 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Interação dos mecanismos celulares no 
desenvolvimento embrionário: 
 
 O eixo anteroposterior corresponde à dimensão 
que vai do dedão (anterior) ao dedo mínimo 
(posterior), regulada principalmente por Sonic 
hedgehog, enquanto o eixo dorsoventral faz 
referência às palmas (ventral) e aos dorsos (dorsal) 
das mãos e dos pés, sob a regulação, em parte, de 
Wnt7a. 
 Além dos eixos, o membro (braços/pernas, asas, 
nadadeiras) é formado por um estilópode (úmero e 
fêmur) proximal, um zeugópode (rádio-ulna e tíbia-
fíbula) na região média e um autópode (carpos-
dedos e tarsos-dedos) distal. 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Interação dos mecanismos celulares no 
desenvolvimento embrionário: 
 
 O desenvolvimento começa com a migração das 
células mesenquimais da mesoderme da placa 
lateral, que formarão as células precursoras do 
esqueleto do membro, e dos somitos, cujas células 
darão origem às células precursoras dos músculos 
do membro. O acúmulo dessas células 
mesenquimais sob o tecido ectodérmico dá origem 
ao broto do membro. O sinal para o início da 
formação dos membros vem das células da 
mesoderme da placa lateral, que secretam o fator 
parácrino Fgf10, que promove a interação entre 
mesoderme e ectoderme. 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Interação dos mecanismos celulares no 
desenvolvimento embrionário 
 
 Se há Fgf10 posicionado ectopicamente sob a 
ectoderme, mais membros começam a surgir, pois 
estimula a produção de proteínas Wnt na superfície 
ectodérmica, fazendo com que esta produza Fgf8. 
O Fgf8 alonga a superfície ectodérmica formando a 
crista ectodérmica apical, fonte de fatores de 
crescimento de fibroblastos para o 
desenvolvimento do membro. As células da crista, 
induzem a mesoderme a produzir mais Fgf10. Além 
disso, os somitos não adjacentes evitam que tal 
sinal se espalhe ao longo do embrião ao inibir as 
células de responderem a Fgf8. 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Interação dos mecanismos celulares no 
desenvolvimento embrionário: 
 
 Outra forma de interação dos mecanismos 
moleculares ocorre na formação dos dígitos, 
quando os dedos tornam-se separados. Isto ocorre 
através da morte programada das células entre os 
dígitos, com a diminuição nos níveis de síntese de 
DNA, RNA e proteínas. Há outras regiões 
“esculpidas” pela morte celular, como a separação 
entre o rádio e a ulna ou as zonas necróticas 
anterior e posterior que dão forma às 
extremidades do membro. 
Genética do Desenvolvimento 
Genética 
AULA 12: GENÉTICA DO DESENVOLVIMENTO 
Interação dos mecanismos celulares no 
desenvolvimento embrionário: 
 
 São as proteínas BMPs (proteínas morfogenéticas 
ósseas) as responsáveis pela sinalização para que a 
apoptose se inicie. As BMP2, BMP4 e BMP7 são 
expressas nas regiões interdigitais e seu bloqueio 
inibe a necrose. Essa “ausência de morte” ocorre 
em outros animais como os patos que mantêm as 
células entre os dígitos, formando a membrana 
interdigital. Assim, pelo estudo dessas interações 
genéticas e moleculares, é possível entender as 
bases do desenvolvimento. 
Assuntos da próxima aula: 
1. Sistema imune inato; 
2. Resposta imune adaptativa; 
3. Componente celular do sistema imune; 
4. Fases das respostas imunológicas; 
5. Complexo de histocompatibilidade 
 maior (MHC); 
6. Desordens da imunidade.

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