Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
GENÉTICA HUMANA CENTRO UNIVERSITARIO DO MARANHÃO Biologia Molecular : Fundamentos Prof. Dr. Lidio Gonçalves Lima Neto UNICEUMA Mestrado em Biologia Parasitária Lab. Biologia Molecular Aplicada ao Diagnóstico 2 Importância Clínica da Biologia Molecular Diagnóstico molecular doenças hereditárias doenças metabólicas doenças infecciosas neoplasias Predisposição a doenças cardiovasculares e outras fatores de risco genéticos Avaliação da resposta terapêutica farmacogenética 3 Tópicos Estrutura e propriedades físico-químicas dos ácidos nucleicos Código genético Cromossomos e genes Hereditariedade Estrutura e Propriedades dos Ácidos Nucléicos 5 Composição cadeia de nucleotídeos Nucleotídeo Açúcar - desoxiribose grupo fosfato base nitrogenada Bases nitrogenadas Adenina (A) Citosina (C) Guanina (G) Timina (T) (5’) (3’) Orientação 5’ 3’ Estrutura do DNA Ácido desoxiribonucléico 6 Estrutura do DNA Estrutura dupla fita em hélice fita sense informação genética na direção 5’ 3’ fita antisense seqüência complementar Função Informação genética do organismo Código genético codons seqüência de 3 nucleotídeos (ATC GAC TTC AGC ...) Watson & Crick (1950) 7 Molécula de fosfato Ponte de hidrogênio 5’ 3’ 5’ Molécula de açúcar Bases nitrogenadas 3’ A = T C G T = A G C Estrutura do DNA Pareamento das bases nitrogenadas Bases nitrogenadas 8 Estrutura do DNA Cadeias anti-paralelas http://152.16.198.53/GeneticsModules/Design/page.asp?CourseNum=1&LessonNum=1 Fita sense Fita antisense Esqueleto açúcar-fosfato Pontes de hidrogênio entre as bases 9 Pareamento das bases Dupla Hélice Formas superenroladas Cromossoma Formas do DNA GM Cooper.The Cell (2000) 10 Estrutura do RNA Ácido ribonucléico Estrutura Fita simples Açúcar: ribose bases: A, C, G, U (uracila) Função transferência da informação na célula expressão gênica Tipos de RNA mRNA – RNA mensageiro tRNA - anti-codon e aminoácido rRNA – RNA ribossômico 11 bases Pareamento das bases Esqueleto açúcar- fosfato Ácido ribonucleico Ácido desoxiribonucleico Diferenças entre RNA e DNA RNA DNA Açúcar Ribose Deoxirribose Bases Adenina (A) Adenina (A) Citosina (C) Citosina (C) Uracila (U) Timina (T) Guanina (G) Guanina (G) Tipo de cadeia Simples Dupla Estabilidade baixa alta ao calor Estabilidade baixa alta ao pH alcalino Hidrólise por RNases DNAses enzimas 12 Desnaturação da dupla fita do DNA pelo calor temperatura Watson J. Recombinant DNA (1992) 13 Dissociação e Re-associação da dupla fita do DNA dissociado Re-associado Estado natural Calor, OH- Re-asso- ciação condições especiais 14 Moléculas de DNA e RNA Análise da integridade 28S 18S M RNA M 1 2 3 4 5 6 100 bp DNA M Eletroforese em gel de agarose 15 16 17 Quantificação do DNA Espectrofotometria no UV Salazar et al. Clin Chem, 44:1478, 1998 Código Genético 19 www.nhgri.nih.gov/DIR/VIP DNA RNA Proteína (função bioquímica específica) Fluxo da informação genética 20 Transferência da informação http://152.16.198.53/GeneticsModules/Design/page.asp?CourseNum=1&LessonNum=1 Transcrição Tradução Ribossomo mRNA (molde) Membrana nuclear Peptídeo 21 GM Cooper.The Cell (2000) Código genético 22 • Sequência UAUGCAAAGCUGCGUAAUCG • Três fases de leitura possíveis são : (1) UAU GCA AAG CUG CGU A G (2) AUG CAA AGC UGC GUA GC (3) UGC AAA GCU GCG UAG CG Fase de leitura da tradução AUG – codon de iniciação UAG – codon de finalização Tir Ala Asn Leu Arg Met Gln Ser Cis Val Cis Lis Ala Ala Stop Cromossomos e Genes 24 Genoma http://152.16.198.53/GeneticsModules/Design/page.asp?CourseNum=1&LessonNum=1 Conjunto de genes de um organismo Gene Unidade de herança Tipos Estruturais Reguladores Genoma Humano 3.000 Mb 80.000 genes 25 Estrutura do genoma humano DNA nuclear cromossomos lineares - 3 x 109 pb (2m) 22 autossômicos e 2 sexuais http://www.ncbi.nlm.nih.gov/mapview/ 26 Estruturas dos cromossomos http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/base.htm GM Cooper.The Cell (2000) 27 GM Cooper.The Cell (2000) 28 Telômeros e Telomerases GM Cooper.The Cell (2000) riboenzimas que preservam os telômeros durante a replicação do DNA (mantem a integridade do genoma) Telômeros Extremidade dos cromossomos lineares 29 Estrutura do genoma humano DNA mitocondrial Circular – 16.500 pb http://www.ncbi.nlm.nih.gov/mapview/ 30 GENE: • EXON Seqüência de nucleotídeos codificadora • INTRON Seqüência de nucleotídeos não codificadora (1978 - Gilbert ) Transcrição Tradução DNA mRNA tRNA Aminoácido Peptídeo Estrutura dos genes humanos 31 Éxons e íntrons humanos Fenilalanina hidroxilase O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 kb tRNA 100% Histona H4 100% Interferon-alfa 100% Insulina 33% Beta-globina 38% HLA classe I 46% MENOR QUE 10 Kkb Albumina sérica 12% Colágeno alfa1(II) 20% HPRT 4% Apolipoproteína B 38% Receptor da LDL 11% MENOR QUE 100 kb O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 kb O 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1800 1900 2400 2500 kb Fator VIII 3% CFTR 2,4% NF1 4% Utrofina 1,4% Cadeia pesada Ig * MAIOR QUE 100 kb Cadeia leve Ig * Distrofina 0,6% 32 Processamento do RNA GM Cooper.The Cell (2000) 34 Hereditariedade 36 Unidade hereditária Genótipo e Fenótipo O genótipo de uma pessoa é a sua constituição genética. O fenótipo é a expressão observável de um genótipo como um caracter morfológico, bioquímico ou molecular. Locus Gênicos Os cromossomos existem aos pares nas células somáticas. Cada gene ocupa um lugar definido no cromossomo. Esse lugar definido é denominado locus gênico http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/base.htm 37 Genes Alelos http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/base.htm 38 Homozigoze e Heterozigose Homozigotos e Heterozigotos Os genes alelos não são necessariamente idênticos. Quando nas células de um indivíduo os genes alelos para um determinado caráter não são idênticos, o indivíduo é denominado heterozigoto para o caráter denominado pelo par de genes. Quando os genes alelos são idênticos, o indivíduoé denominado homozigoto para aquele caráter. http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/base.htm Símbolos 39 40 Padrões de Herança Monogênica Herança Autossômica Dominante Um dado fenótipo é expressado da mesma maneira em homozigotos e heterozigotos. Toda pessoa afetada em um heredograma possui um genitor afetado, que por sua vez possui um genitor afetado, e assim por diante, como no heredograma abaixo: Nos casamentos que produzem filhos com uma doença autossômica dominante, um genitor geralmente é heterozigotico para a mutação e o outro genitor é homozigótico para o alelo normal. Pode-se escrever os genótipos dos pais como: Ex. Hipercolesterolemia Familial http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/base.htm 41 Padrões de Herança Monogênica Herança Autossômica Recessiva Os distúrbios autossômicos recessivos expressam-se apenas em homozigotos, que, portanto, devem ter herdado um alelo mutante de cada genitor. O risco de seus filhos receberem o alelo recessivo de cada genitor, e serem afetados é de 1/4. A maioria dos genes dos distúrbios autossômicos recessivos está presente em portadores dos genes. Eles podem ser transmitidos nas famílias por numerosas gerações sem jamais aparecer na forma homozigótica. A chance de isto acontecer é aumentada se os pais forem aparentados. A consanguinidade dos genitores de um paciente com um distúrbio genético é uma forte evidência em favor da herança autossômica recessiva daquela afecção. Ex. Hipercolesterolemia autossômica recessiva http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/base.htm 42 1= Hipercolesterolemia familial 2= Defeito Familial de apo B 3= Hipercolesterolemia autossômica recessiva (Proteína adaptadora do receptor) 4= Sitosterolemia Goldstein & Brown. Science 292:1310, 2001 Triglicerídeos (TG) colesterol dieta músculo e adipócito fígado intestino plasma col TG col 1 2 3 4 bile VLDL LDL Hipercolesterolemia doença monogênica 43 Herança ligada e restrita ao Sexo 44 Herança ligada ao Sexo 45 Herança restrita ao Sexo 46 Padrões de Herança Monogênica Herança Recessiva Ligada ao X Uma mutação ligada ao X expressa-se fenotipicamente em todos os homens que a recebem, mas apenas nas mulheres que são homozigóticas para a mutação. Mulheres heterozigotas podem expressar o fenótipo (considerando a Hipótese de Lyon). Ex. Hemofilia A Distrofia muscular de Duchene http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/base.htm Critérios para a identificação da herança recessiva ligada ao X 47 1. Não há nunca transmissão pai-filho. 2. O relacionamento entre irmandades com pessoas afetadas se faz através de mulheres. 48 Padrões de Herança Monogênica Herança Dominante Ligada ao X Um fenótipo ligado ao X é descrito como dominante se ele se expressar regularmente em heterozigotos. Em um heredograma dominante ligado ao X, todas as filhas e nenhum filho de homens afetados são afetados; se alguma filha não for afetada ou algum filho for afetado, a herança deve ser autossômica. Ex. Raquitismo Hipofosfatêmico http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/base.htm Critérios para a identificação da herança dominante ligada ao X 49 1. Homens afetados terão todas as filhas afetadas, porém nenhum filho. 2. A segregação da característica, na progênie de mulheres afetadas, é indistinguível da observada na herança autossômica dominante. 3. Observam-se mais mulheres que homens com a condição (se a característica é rara, haverá duas vezes mais mulheres que homens com a condição). 50 Alteração em um único gene Alterações em vários genes Mutações Mutações e Polimorfismos (>1%) X Y Outros genes Doença Poligênica normal X Y Doença monogênica Hingorani, Atherosclerosis, 2000 Padrões de Herança Poligênica 51 Poligênica polimorfismos • Apo A I • Apo B • Apo C III • Apo E • RLDL • LRP • LPL • CETP • ACAT Outros genes • MTHFR • eNOS • PNO1 • PNO2 • ECA • Fibrinogênio • Fator V de Leiden • PAI Fatores ambientais DCV normal Hábitos alimentares Estresse Sedentarismo Hábito de fumar X Y genotipagem Aterosclerose Doença poligênica e multifatorial Hingorani, Atherosclerosis, 2000
Compartilhar