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GENÉTICA BIOQUÍMICA Profa. Acácia F L Carvalho Erros Metabólicos Hereditários Distúrbios Bioquímicos Geneticamente determinados Erro Enzimático Bloqueio metabólico Erro Inato Metabolismo Alcaptonúria (AKU) Archibald Garrod 1902 Gene cromossomo 3q - AR Oxidase do ácido Homogentísico Acúmulo do Ácido Homogentísico Tecido conjuntivo (Ocronose) ou cartilagens Escurecimento da urina artrite, acúmulo de melanina na pele e escleróticas oculares 1 / 200.000 Erro Inato do Metabolismo Garrod “Pessoas diferem em sua química como em sua estrutura” EIM – congênitos – surgem cedo na vida Tendem a aparecer nos irmãos mas não nos pais Ocorrem em famílias com consanguinidade parental aumentada Os EIM são decorrentes de alterações: • Enzimáticas •Receptores de superfície •Organelas intracitoplasmáticas •Sistema de transporte celular A maioria herança recessiva Heterozigoto – 50% do nível enzimático normal Exceção: proteínas não enzimáticas como receptores ou proteínas estruturais (dominante) – EX: Hipercolesterolemia Familial Erros Inatos Metabolismo Mutação no gene estrutural que codifica a enzima Mutação no gene regulador da taxa de produção da enzima Degradação acelerada da enzima Mutação que afeta a absorção ou biossíntese do co-fator, ou altera o sítio de ligação Mecanismos que alteram a via metabólica Cerca de 500 distúrbios Ocorre em 1:2.500 nascimentos Erros no Metabolismo dos: Carboidratos Proteínas Ácidos Nucleicos Lipídeos Erros Inatos Metabolismo Consequências patológicas dos defeitos enzimáticos ALBINISMO OCULOCUTÂNEO AR – 1:20.000 heterozigotos: 1:75 TIROSINA - TIROSINASE nos melanócitos– MELANINA (cabelo, íris, pele) AUSÊNCIA DO PRODUTO ALCAPTONÚRIA (ác. Homogentísico) FENILCETONÚRIA (fenilalanina) GALACTOSEMIA (galactose) ACÚMULO DO SUBSTRATO Enzima Hidroxilase de fenilalanina (PAH) (Fenilalanina em Tirosina) (mais de 400 mutações descritas) Acúmulo de fenilalanina Abertura de Rota secundária: ácidos fenilpirúvicos, fenilático e fenilacético (tóxicos) Grave retardo mental e hipopigmentação Fenilcetonúria - PKU (Distúrbio do Metabolismo dos aminoácidos) Carboidratos – frutose; galactose e glicose A frutose e galactose são convertidas em glicose A glicose é convertida em Piruvato e ATP (glicólise) Existem cerca de 40 distúrbios do Met. Carboidratos Galactosemia Metabolismo dos Carboidratos AR – 9p13 (Gene GALT) Frequência: 1:30.0000 Enzima – galactose-1-fosfato-uridil-transferase Catalisa a reação galactose-1-fosfato em glicose-1-fosfato Mais de 150 mutações diferentes Triagem neonatal – galactose na urina/dosagem enzimática Acúmulo de galactose nas células sanguíneas, fígado,cérebro e rins Vômitos, diarréia, desidratação, icterícia, desnutrição e retardo de desenvolvimento Remoção completa do leite e derivados na dieta – desenvolvimento intelectual é prejudicado GALACTOSEMIA – Metabolismo da Galactose AR – 9q21.3-q22.2 - Gene ALDOB Enzima frutose -1-fosfato aldolase B Reação frutose 1-fosfato diidroxiacetona fosfato + D- gliceraldeído Manifestações clínicas - seqüestro do grupamento PO4 3- na frutose, que deixa de estar disponível para síntese de ATP Clínica: atraso de crescimento, frutosúria, hepatomegalia, hipoglicemia, vômitos etc INTOLERÂNCIA HEREDITÁRIA À FRUTOSE ACÚMULO DO SUBSTRATO Os carboidratos são estocados sob a forma de glicogênio no fígado Defeitos de síntese ou degradação Acumula-se no fígado, músculos esqueléticos e cardíacos, ficando indisponível como fonte normal de glicose Existem vários tipos: Doença de von Gierke – enzima glicose-6-fosfatase Hipoglicemia; hepatomegalia Tratamento: manter o nível nl de glicose durante o dia por alimentação Glicogenase Tipo II - Doença de Pompe GSDIIIa – doença de Cori GSDIV – Doença de Anderson etc.. Doença de Armazenamento do Glicogênio Doenças Lisossômicas ou Mucopolissacaridores– acúmulo de substrato nessas organelas Doenças de Armazenamento (envolvem vias de degradação) •Tipo I – S . Hurler – Enzima: Alfa- L- irudonidase -acúmulo de sulfato de heparano e sulfato de dermatano •Doença de Gaucher – Enzima: Beta-glicosilceramida – acúmulo de glicosilceramida e outros lipídios Principais características: fáceis grosseiras; hepatoesplenomegalia; insuficiência cardíaca; atraso desenvolvimento; neurodegeneração. Doenças Lisossômicas ou Mucopolissacaridores– acúmulo de substrato nessas organelas Doenças de Armazenamento (envolvem vias de degradação) •Doença Tay Sachs – Acúmulo de gangliosídeo GM2 Deficiência da hexosaminidase A – enzima complexa composta por subunidades alfa e beta e uma proteína ativadora Mutações no gene HEXA – subunidade alfa (D. Tay Sachs) no gene HEXB – subunidade beta (D. Sandhoff) Neurodegeneração progressiva com convulsões Estado vegetativo e morte aos 4 anos Hipercolesterolemia Familiar O colesterol é precursor de várias classes de hormônios esteróides: glicocorticóides (cortisol), mineralocorticóides (aldosterona), androgênicos (testosterona) e estrogênios. é transportado como um complexo lipoproteico – LDL (low density lipoprotein) Receptores de LDL Indivíduos com Hipercolesterolemia familiar: receptores defeituosos – 19p – 150 mutações diferentes (18 éxons) Interferência nos Mecanismos regulatórios pela falta de um substrato ou produto final •AD cromossomo 19p – Heterozigotos - 1:500 Ausência de receptores de lipoproteínas de baixa densidade (LDL) nas células hepáticas Níveis elevados de colesterol plasmático Aterosclerose prematura Depósito de colesterol na pele e tendões Heterozigotos: início 45 anos Homozigoto: 1: 1.000.000 doença arterial coronariana aos 20 anos de idade Xantomas cutâneos Hipercolesterolemia Familiar Deficiências no metabolismo dos aminoácidos, lipídios ou carboidratos, sendo caracterizadas pelo acúmulo de ácidos carboxílicos Crianças afetadas: anorexia, vômitos e letargia Restrição de ingestão proteica Doenças do Metabolismo dos ácidos orgânicos Doença de Menkes – (MND) Recessiva ligada ao X Gene ATP7A Xq12-q13 Enzima ATPase 1 transportadora de cobre através das membranas celulares– controla a homeostase do cobre Baixas concentrações séricas de cobre, redução da absorção intestinal e acúmulo do cobre em alguns tecidos Redução das atividades das enzimas dependentes de cobre Hipotonia, convulsões, deterioração neurológica progressiva Doenças do Metabolismo do cobre Via de transporte Doença de Wilson (WND) AR – mais de 260 mutações gene ATP7B 13q14.3-q21.1 Enzima ATPase 2 transportadora de cobre Expressa principalmente nos rins e fígado Concentrações hepáticas e urinárias elevadas de cobre Lesões de vários tecidospela concentração elevada de cobre Convulsões, deterioração da coordenação motora; movimentos involuntários, tonicidade anormal, transtornos psiquiátricos Doenças do Metabolismo do cobre Via de transporte Ciclo da uréia é a única fonte endógena de ARGININA Elimina o excesso de nitrogênio resultante do metabolismo de proteínas O nitrogênio é convertido em amônia e transportado pelo fígado Deficiências enzimáticas levam ao acúmulo de amônia no corpo podendo levar ao coma Doenças do ciclo da Uréia Doenças do ciclo da Uréia Deficiência da Ornitina transcarbamilase (OTC) Recessivo ligado ao X Gene OTC Xp21.1 Dominante nos homens Hiperamonemia grave – convulsões, letargia, coma e morte Níveis elevados de amônia no sangue Drogas como benzoato de sódio e fenilacetato podem ajudar a reduzir o nível de amônia Transplante de fígado Doenças do ciclo da Uréia Peroxissomos Organelas celulares – fígado e rins + 40 enzimas envolvidas: oxidação ácidos graxos e biossíntese colesterol 2 tipos: Biogênese dos peroxissomos Deficiências enzimáticas Doenças Peroxissômicas Síndrome de Zellweger Número reduzido de peroxissomos em todos os tipos celulares AR – gene codifica uma proteina envolvida no grupamento dos peroxisssomos Catarata, hepatomegalia, cistos renais, convulsões, regressão do desenvolvimento, morte em torno do 1 ano de vida Doenças Peroxissômicas Adrenoleucodistrofia ligada ao X – X-ALD Deficiência de uma única enzima Xq28 proteína ALDP Ocorre em 1:15.000 a 1:100.000 sexo masculino Doença neurodegenerativa Ocorre beta-oxidação deficiente dos ácidos graxos de cadeia longa Doenças Peroxissômicas Abstenção do agente prejudicial Albinismo – exposição à luz solar Restrição do substrato Fenilcetonúria – fenilalanina Galactosemia - galactose Substituição do produto ausente Hemofilia A – fator VIII Fibrose cística – enzimas pancreáticas Deficiências Tireoidianas - hormônios Tratamento de doenças Metabólicas Remoção dos efeitos secundários do efeito metabólico D. Wilson – Penicilamina – quelação do cobre Hemacromatose – acúmulo de ferro – desferrioxamina Ciclo uréia – sódio benzoato – diminui nível amônia Transplante de células ou órgãos Mucopolissacaridoses Tipo I – transfusões de leucócitos Hipercolesterolemia familiar – transplante de figado Tratamento de doenças Metabólicas
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