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1 Anomalias Cromossômicas MUTAÇÕES • São alterações ou modificações súbitas em genes ou cromossomos, podendo acarretar variação hereditária. • As mutações podem ser: gênicas quando alteram a estrutura do DNA ou cromossômicas quando alteram a estrutura ou o número de cromossomos. MUTAÇÕES • As mutações são espontâneas e podem ser: silenciosas: não alterar a proteína ou sua ação., ou letais: quando provocam a morte, ou ainda acarretam doenças ou anomalias. • As mutações promovem a evolução já que determinam aumento na variabilidade genética. MUTAÇÕES CROMOSSÔMICAS • Também chamadas de aberrações cromossômicas, são alterações na estrutura ou no número de cromossomos normal da espécie. • Podem provocar anomalias e mal formações no organismo ou até a inviabilidade dele. 2 TIPOS DE ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS - NUMÉRICAS Euploidias Cada espécie tem um número característico de cromossomos em suas células somáticas - Monoploidia - Triploidia - Poliploidia TIPOS DE ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS - NUMÉRICAS Aneuploidias (somias) São as alterações que abrangem apenas uma parte do genoma. Envolvem diminuição ou acréscimo de um ou mais cromossomos no cariótipo normal. - Nulissomia - Monossomia - Trissomia TIPOS DE ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS - ESTRUTURAIS • São alterações que não modificam a quantidade de cromossomos de uma célula, mas determinam o aparecimento de cromossomos anormais. • Relacionam-se com alterações no arranjo dos genes no cromossomo. Pode ocorrer : Rearranjos balanceados: não há perda nem ganho de material genético Rearranjos não balanceados: o complemento cromossômico contém uma quantidade incorreta de material genético (como no caso das deleções) DELEÇÃO ou DEFICIÊNCIA • Um pedaço de cromossomo é perdido neste tipo de anomalia , que implica a perda de muitos genes. • Deficiências são percebidas durante o pareamento de cromossomos na meiose . • As Deleções podem ser de 2 tipos: a) Terminais - com uma única fratura - com duas fraturas (Cromossomo em anel) b) Intercalares ou intersticial perda de segmento interno do cromossomo 3 Caracterização de um cromossomo 22 em anel por citogenética molecular — Relato de Caso RESUMO Objetivos: Caracterização de um cromossomo 22 em anel por citogenética molecular em uma menina com retardo do desenvolvimento neuropsicomotor e sinais dismórficos. Estudo pela técnica de hibridização in situ fluorescente (FISH) com sondas comerciais. O cromossomo 22 em anel foi identificado como sendo r(22) (p11q13.3), não apresentando perda significativa de material genético. Os resultados encontrados confirmam a importância do estudo citogenético molecular no esclarecimento diagnóstico em casos de retardo do desenvolvimento com sinais dismórficos inespecíficos. einstein 2003; 1:113-6 http://www.einstein.br/biblioteca/artigos/Caracterizacao%20de%20um%20cromoss omo%20traduzidos.pdf DELEÇÃO ou DEFICIÊNCIA • Um exemplo humano é a síndrome de cri du chat (síndrome do miado do gato), em que falta um fragmento do braço curto do cromossomo 5 - (cariótipo 46, XX, 5p- e/ou 46, XY, 5p-) • Caracterizada por retardo mental, microcefalia, aspecto arredondado da face, presença de dobras epicânticas nos olhos (excesso de pele na região dos olhos) e de choro semelhante a um miado de gato (devido a fragilidade da laringe, por diminuição dadureza da cartilagem). • Um pedaço de cromossomo é perdido neste tipo de anomalia , que implica a perda de muitos genes. Exemplos de Síndromes de Microdeleções • Síndrome de Wolf-Hirschhorn (4p16.3) • Síndrome de Cri du Chat (5p15.2) • Síndrome de Williams Beuren (7q11.23) • Síndrome de Saethre Chotzen (7p21.1) • Síndrome de DiGeorge II (10p13) • Síndrome de Angelman (15q11.2) • Síndrome de Prader-Willi (15q11.2) • Autismo (15q11) • Síndrome de Miller-Dieker (17p13.3) • Síndrome de Smith-Magenis (17p11.2) • Síndrome de DiGeorge I/VCFS (22q11.2) • Síndrome de Phelan-McDermid (22q13.3) • Síndrome de Cat Eye (22q11) • Microdeleção da região Yp11.2 (SRY) • Microdeleção do gene SHOX (Xp22/Yp11.3) 4 PESQUISA DE Alterações Cromossômicas • A análise tem início através de um rastreamento do genoma utilizando a técnica de hibridização in situ por fluorescência (FISH) para identificação de anormalidades cromossômicas submicroscópicas, sem que tenha sido definida previamente uma região-alvo especificada pelo médico solicitante do exame. • São utilizadas mais de 135.000 sondas cobrindo todas as regiões do genoma envolvidas em anormalidades. • A análise detecta microdeleções, translocações desequilibradas, aneuploidias, microduplicações e marcadores cromossômicos extranumerários. Técnica de FISH • A técnica de FISH envolve a marcação de nucleotídeos, fragmentos, ou sequências, de DNA específico, que é denominado de sonda. • Posteriormente, este DNA-sonda liga-se à sua cadeia de DNA complementar (o DNA denominado alvo) em um cromossomo intacto; • a localização deste DNA particular é feita com anticorpo marcado com um corante fluorescente, sendo observável ao microscópio de fluorescência como um sinal fluorescente. • Ou seja, a técnica de hibridação in situ fluorescente permite a localização física precisa de genes ou seqüências de DNA diretamente nos cromossomos presentes nas preparações citológicas. 5 Visualização em microscópio Epifluorescente TRANSLOCAÇÃO • Ocorrem quando um segmento de um cromossomo é destacado e religado em um cromossomo diferente (que não é seu homólogo). • O significado genético é que os genes de um cromossomo são transferidos para outro e suas relações de ligação são alteradas. • As translocações podem ser induzidas por raios X, que podem quebrar dois cromossomos simultaneamente. • Ocasionalmente, os segmentos quebrados são religados de um modo novo, e os segmentos de cromossomos diferentes se fundem. TRANSLOCAÇÃO • As Translocações podem ser de 3 tipos: a) Simples - Quando um só cromossomo perde uma parte para outro cromossomo não homólogo b) Recíproca - Quando trechos de dois cromossomos não-homólogos são intercambiados sem nenhuma perda de material genético. - Ocorre em cerca de 1:600 nascidos vivos - Os portadores são fenotipicamente normais. - Porém a prole tem risco de apresentar alterações fenotípicas. 6 TRANSLOCAÇÃO Recíproca Síndrome de Alagille (Translocação recíproca entre cromossomos 2 e 20) • Os portadores costumam ter a pele amarelada, manchas nos olhos, ossos da coluna em forma de borboleta, problemas cardíacos, atraso no desenvolvimento, muita coceira pelo corpo e depósito de colesterol na pele. • Em geral a doença estabiliza entre 4 e 10 anos de idade, mas na presença de insuficiência do fígado ou nas lesões cardíacas o risco da mortalidade é maior. TRANSLOCAÇÃO • As Translocações podem ser de 3 tipos: c) Robertsoniana • Quando os cromossomos não-homólogos se fundem em seus centrômeros. • Exemplo, se dois cromossomos acrocêntricos se fundem, eles irão produzir um cromossomo metacêntrico. Os pequenos braços curtos dos cromossomos participantes são simplesmente perdidos neste processo. • Ou seja, a translocação robertsoniana envolve dois cromossomos acrocêntricos que se fundem próximos à região do centrômero com perda dos braços curtos. TRANSLOCAÇÃO c) Robertsoniana TRANSLOCAÇÃO • Indivíduo Normal com translocação equilibrada 45,XY,-14, -21,+t(14q21q) - GENITOR 7 TRANSLOCAÇÃO Robertsoniana – Sindrome de Down DUPLICAÇÃO • É a repetição de um segmento cromossômico, causando um aumento no número de genes. • As Duplicações podem ser de 4 tipos: a) Tandem ou fila b) Tandem reverso c) Transporte para um braço diferente d) Deslocamento para um outro cromossomo INVERSÃO 8 São cromossomos que apresentam deficiência totalde um dos braços e duplicação completa do outro 9 Quimerismo e Gêmeos Siameses Teoria • No quimerismo, a fusão das células precisa ocorrer antes da gestação completar 4 dias. • Se a fusão entre os óvulos ocorrer após 4 dias produzirão gêmeos siameses. HERMAFRODITA HERMAFRODITA VERDADEIRO É o indivíduo que nasce com os dois órgãos genitais, bem formados. Embora somente um se desenvolva normalmente, deixando o outro atrofiado. PSEUDO-HERMAFRODITA - Feminino: Nasce com ovários Genitália externa masculina - Masculino: Testículos alojados na cavidade pélvica Genitália feminina 10 MUTAÇÕES GÊNICAS • As mutações gênicas são responsáveis por alterações nos genes e consequentemente nas proteínas, determinando, muitas vezes, a formação de novas proteínas ou alterando a ação de enzimas importantes no metabolismo. • Alteram uma ou mais bases do DNA, o que afetará a leitura durante a replicação ou durante a transcrição. • Podem ser transmitidas hereditariamente quando ocorrem nas células germinativas. • Quando ocorrem em células somáticas podem provocar a formação de tumores. TIPOS DE MUTAÇÕES GÊNICAS • Substituição➔ ocorre a troca de um ou mais pares de bases. TIPOS DE MUTAÇÕES GÊNICAS • Adição ➔ acontece quando uma ou mais bases são adicionadas ao DNA, modificando a ordem de leitura da molécula durante a replicação ou a transcrição. • Deleção➔ acontece quando uma ou mais bases são retiradas do DNA, modificando a ordem da leitura, durante a replicação ou a transcrição. EXERCÍCIOS 1) Um menino fenotipicamente normal tem 45 cromossomos, mas sua irmã, que tem síndrome de Down, tem 46. Sugira uma explicação para esse paradoxo. 2) Defina aneuplóide e cite o mecanismo responsável pelo seu aparecimento. 11 EXERCÍCIOS 1) resposta Um menino fenotipicamente normal tem 45 cromossomos, mas sua irmã, que tem síndrome de Down, tem 46. Sugira uma explicação para esse paradoxo. O menino porta uma translocação entre os cromossomos 21 e outro cromossomo, digamos o 14. Ele também possui um cromossomo 21 normal e um 14 normal. A irmã do menino tem a translocação, um cromossomo 14 normal, e duas cópias normais do cromossomo 21. EXERCÍCIOS 2) resposta Defina aneuplóide e cite o mecanismo responsável pelo seu aparecimento. É um aumento ou diminuição de um ou mais pares de cromossomos, mas não de todos. O mecanismo cromossômico mais comum da aneuploidia é a não-disjunção meiótica, uma falha da separação de um par de cromossomos durante uma das duas divisões meióticas. IDENTIFICAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS CROMOSSOMOS • TÉCNICAS DE ANÁLISE Colheita de 5 ml de sangue e sedimentação Montagem da cultura: meio de cultura (antibióticos) e soro fetal bovino estímulo da divisão celular: fito-hemaglutinina (feijão Phaseolus vulgaris) cultivo em estufa a 37°C, por 72 horas Bloqueio da divisão celular com colquicina: impede a formação do fuso mitótico ⇒⇒⇒⇒ acúmulo de metáfases Colheita da cultura: hipotonização: KCl 0,075M ⇒⇒⇒⇒ intumescimento das células e separação das cromátides Fixação: metanol: ácido acético (3:1) ⇒⇒⇒⇒preserva a estrutura dos cromossomos 12 CULTURA DE LINFÓCITOS Bandeamento Cromossômico • Bandeamento Q • Bandeamento G • Bandeamento R • Bandeamento C • Coloração Ag-NOR Bandeamento cromossômico • Tratamentos cromossômicos envolvendo desidratação, envelhecimento, desnaturação, ou digestão enzimática seguida de incorporação de corante DNA-específico. Formação de Bandas claras, escuras ou coloridas. Importância do Bandeamento Pareamento cromossômico (cada par cromossômico apresenta um padrão distinto e bem característico de bandas). Identificar alterações cromossômicas, permitindo detectar pequenas variações estruturais como deleções, inversões, translocações, etc. Localizar a região do cromossomo diretamente afetada. Compreensão da evolução cariotípica entre as espécies. 13 Coloração Usual A coloração uniforme dos cromossomos utilizada para: identificação morfológica dos pares cromossômicos: 1, 2, 3, 16, 17, 18 e Y. Classificação dos cromossomos em grupos: A - G Banda G Banda G • Os cromossomos são desproteinizados por ação da tripsina e, posteriormente são corados com Giemsa (de onde deriva o nome bandas G). • Os cromossomos mostram um padrão de bandas claras e escuras, no qual as faixas escuras correspondem ao DNA rico em bases AT e poucos genes ativos; as bandas G claras têm DNA rico em bases GC e apresentam muitos genes ativos. • Importância: detecção de deleções, inversões e duplicações em humanos Bandas Q • Os cromossomos são submetidos a um tratamento com quinacrina mustarda, uma substância fluorescente e passam a apresentar faixas com diferentes intensidades de fluorescência, com um padrão de bandas brilhantes e opacas característico para cada par. • Tais bandas foram designadas de bandas Q (de quinacrina). • O material deve ser analisado em microscópio de fluorescência e as regiões brilhantes são ricas em AT. • Tem como importância a detecção de deleções, inversões e duplicações em humanos. 14 Bandas R • Os cromossomos são tratados com solução salina e calor para uma desnaturação controlada e depois são corados com Giemsa. • O resultado de bandas claras e escuras é típico de cada cromossomo e representa o inverso daquele produzido pelos bandeamentos Q e G (de onde deriva sua designação de bandas reversas). Bandas C • Os cromossomos são tratados com solução ode hidróxido de bário e corados com Giemsa. • Com este método, são coradas regiões específicas em que o cromossomo apresenta DNA altamente repetitivo, como nas regiões dos centrômeros e em outras regiões cromossômicas (ex: braço longo do Y e telômeros), correspondendo à heterocromatina constitutiva, motivo de sua denominação. Bandas T • Marcam as regiões teloméricas dos cromossomos (o que dá origem a esta denominação). • Telômero é a ponta ou a extremidade terminal de cada cromossomo. Tem a função de manter a estabilidade e a integridade cromossômicas 15 Bandas NOR • Os cromossomos são corados em suas regiões satélites, ou seja, na região organizadora do nucléolo (constrição secundária). • A prata (Ag) é um dos corantes mais usados. Nomenclatura em citogenética - Acrónimos utilizados Cromossomopatias • Fenótipos patológicos devidos alterações cromossômicas Numéricas Estruturais • Geralmente associadas a: malformações congênitas Atraso mental • Abortos espontâneos Ocorrem naturalmente em 20% das gravidezes São causados em 50% dos casos por cromossomopatias Aconselhamento Genético • Risco de recorrência a ser analisado caso a caso • Amniocentese p/ cariótipo de células fetais : 15 semanas (12-15) • Risco em função da idade: 16 Diagnóstico Genético Pré-implantacional (PGD) Diagnóstico Genético Pré-implantacional (PGD) Consiste em um exame genético realizado antes da implantação dos embriões. • Objetivo: diagnosticar nos embriões a existência de alguma doença genética ou cromossômica antes da implantação no útero da mãe. Tranquilidade para os casais que, por diversos motivos, precisam certificar-se da qualidade dos embriões que serão implantados no útero materno. Para quem o PGD é indicado? • Mulheres com idade avançada (superior a 37 anos); • Homens com sêmen de baixa qualidade; • Casais que já tenham filho(s) com alguma anomalia cromossômica; • Casais portadores de alguma alteração cromossômica; • Casais com história familiar de doenças genéticas; • Casais que já tiveram gravidez diagnosticada como alterada durante os exames de pré-natal; • Casais com falhas recorrentes de FIV (fertilização in vitro); • Casais com histórico de abortos recorrentes; • Casais com infertilidade idiopática (sem causa aparente).17 Como o PGD é feito? • Essa técnica utilizada consiste na retirada de uma ou mais células do embrião (biópsia embrionária), em laboratório, e encaminhamento para análise, antes mesmo de ele ser colocado no útero. • Este procedimento não afeta o futuro bebê, e o resultado pode ser obtido em poucas horas. • Os embriões com problemas não devem ser transferidos. • O procedimento pode ser utilizado em mulheres com mais de 40 anos • As células retiradas podem ser analisadas por FISH (Hibridação in situ fluorescente), CGH-array (Hibridação Genômica Comparativa) e PCR . • As técnicas de FISH e CGH-array são indicadas para a verificação da integridade cromossômica do embrião, preferencialmente no estágio de blastocisto ou quinto dia de desenvolvimento embrionário. Já a técnica do PCR é indicada para a análise de doenças monogênicas. DETECÇÃO DE GENES ESPECÍFICOS • Quando um casal tem história familiar de alguma doença relacionada a algum gene específico, deve-se criar uma “sonda” específica para aquela família, a partir de amostra do sangue dos pais. São inúmeras as doenças possíveis de serem diagnosticadas . • Pode-se ainda pesquisar compatibilidade HLA no embrião. Hoje, o Conselho Federal de Medicina permite que esta técnica seja utilizada para selecionar embriões compatíveis com outro filho do casal que tenha alguma doença que necessite de transplante como tratamento. Determinação do sexo do feto 18 Referências Bibliograficas BORGES-OSÓRIO MR, ROBINSON WM. Genética Humana. Porto Alegre. Editora Artmed, 2ª edição, 2002. THOMPSON & THOMPSON – Os cromossomos humanos
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