A2 de Genética

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A2 De Genética 
DNA, ESTRUTURA E REPLICAÇÃO 
➔ Experimento de Griffith (1928) – A descoberta do DNA como 
material genético 
• Experimento com streptococus pneumoniae: bactéria causadora 
da pneumonia em humanos e letal em camundongos 
• A linhagem S possuía a capsula responsável pela virulência e a 
linhagem R não 
• Quando a linhagem S é injetada no camundongo ele morre. Não 
acontece com a R. 
• Ao injetar a linhagem S morta por aquecimento, o camundongo 
sobrevive 
• Ao misturar a linhagem S morta pelo calor com a linhagem R ele 
sobrevive 
• Conclusão: uma transformação tornou a linhagem R letal 
 
➔ Experimento de Oswald Avery (1944): 
• Objetivo: determinar o fator responsável pela transformação 
• Inativaram as principais substâncias químicas das linhagens 
(polissacarídeos, RNA, lipídeos, proteínas e DNA) 
• Ao inativarem o DNA, através da DNAse, o princípio da 
transformação era destruído 
• Conclusão: o DNA é o material genético 
 
➔ Experimento de Hersey-chase 
• Foi incorporado radioisótopo do fosforo para marcar o DNA e 
radioisótopo de enxofre para marcar a proteína 
• Apenas o fosforo radioativo foi recuperado da bactéria 
• Conclusão: o DNA é o material genético 
 
➔ Estrutura do DNA 
• Macromolécula de acido nucleico polimérica composta de 
nucleotídeos 
• Os nucleotídeos são compostos de um açúcar com 5 carbonos 
(Desoxirribosoe), uma base nitrogenada e um grupo fosfato 
• As bases nitrogenadas são: Adenina (A), Guanina (G), Tiamina (T) 
e citosina (C) 
• Os nucleotídeos polimerizam-se em longas cadeias de poli 
nucleotídeos por meio de ligações fosfodiester 5’-3’ formadas 
entre as unidades de desoxirriboses adjacentes 
• Os nucleotídeos se organizam em duas fitas complementares 
antiparalelas em forma de dupla hélice 
• As fitas se ligam por meio de ligação entre as bases nitrogenadas 
(A-T G-C) 
• Devido à natureza complementar dos dois filamentos do DNA, o 
conhecimento da base de nucleotídeos de uma das fitas permite 
determinar a sequência de bases na outra fita 
 
➔ Propriedades do DNA 
• É o mesmo para todas as células do organismo (o que varia são 
as expressões genicas) 
• Possui conteúdo informativo (para codificar proteínas) 
• Estrutura estável (conferida pela dupla hélice, necessária para 
garantir a confiabilidade da informação) 
• Pode sofrer mutações 
 
➔ Replicação do DNA 
• A molécula de DNA de dupla hélice sofre ação da enzima 
helicase, que quebra as pontes de hidrogênio entre as bases 
nitrogenadas formando múltiplas bolhas de replicação 
• A RNA primase coloca os primeiros nucleotídeos da nova fita de 
DNA que vai ser criada (primer) 
• A partir do primer, a enzima DNA polimerase age no sentido 5’-
3’ para adicionar os nucleotídeos das novas fitas, estendendo-as 
em um processo bidirecional e semidescontínuo 
OBS: a DNA polimerase também faz a conferencia dos nucleotídeos 
adicionados para evitar mutações na replicação do DNA. 
• Como as fitas da molécula de DNA são antiparalelas e a 
replicação acontece sempre no sentido 5’-3’, uma das fitas só 
terá um primer no começo, e a outra terá vários primers ao 
longo dela, criando trechos isolados: fragmentos de okazaki 
• Quando acaba a replicação, os primers são retirados e os 
fragmentos de okazaki são ligados pela DNA ligase, formando a 
nova fita de DNA 
• Não é possível refazer o primeiro primer da fita, que é chamado 
telômero, e por isso a cada replicação a fita fica mais curta 
OBS: PROGÉRIA!!! É uma doença responsável por envelhecimento 
hiper-precoce em consequência de um encurtamento acelerado do 
telômero dos indivíduos. No período embrionário de um indivíduo 
normal, existe a enzima telomerase, que refaz o telômero, não 
havendo encurtamento do mesmo e, assim, não ocorrendo um 
envelhecimento precoce. 
➔ Transcrição 
• É o processo através do qual uma fita de RNAm é formada a 
partir de uma fita molde de DNA 
• A RNA polimerase separa uma porção das fitas de DNA 
formando uma bolha de transcrição, expondo as bases do DNA 
não pareadas 
• Uma das duas fitas do DNA oferece a base para a sequência dos 
nucleotídeos do RNAm 
• Esse processo de síntese, à semelhança do de replicação, segue 
o sentido 5’-3’ 
• A transcrição continua até que uma sequência de término seja 
alcançada 
• Quando isso ocorre, as fitas de DNA e a RNA polimerase se 
separam da nova fita de RNAm, denominada transcrito primário 
• O transcrito primário precisa passar por um processamento 
antes de ir para a tradução. Esse processamento inclui: 
1) Proteção das pontas do rna (revestimento) 
a) Formação do cap5’ 
b) Formação da cauda poli-A e na extremidade 3’ 
2) Remoção dos introns e recomposição dos exons ou splicing 
OBS: introns, partes do RNA que não serão traduzidas, são removidas 
por enzimas nucleares (spliceossomo). Ocorre, então, a união dos 
exons para formar o RNAm funcional que irá migrar p/ o citoplasma 
• Proteínas se associam ao cap5’ pelos poros nucleares em 
condição de ausência de proteínas do spliceossomo (indica que 
os introns já foram removidos) e ocorre então o transporte do 
RNA maduro para o citoplasma 
OBS: diferenças RNA/DNA: RNA é fita simples, mais flexível, pode se 
dobrar e fazer pareamentos intramoleculares. O açúcar do RNA é a 
ribose. No RNA entra uracila (u) no lugar da timina (t) 
OBS2: TRANSCRIÇÃO E REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GENICA: genes 
de manutenção são genes necessários para o metabolismo da célula, 
e são transcritos em todas as células do corpo. Mas a maioria dos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Genes é transcrita apenas em tecidos específicos e em determinados 
momentos → garante que exista uma grande variedade de tipos 
células gerando diferentes produtos proteicos, apesar de todas as 
células terem a mesma sequência de DNA 
➔ Código genético e síntese proteica – Tradução 
• Gene = parte do DNA que tem informação genética 
• Após o processo de transcrição, o RNAm formado se dirige ao 
citoplasma 
• Na tradução, os códons de um RNAm são lidos da extremidade 
5’ para 3’ por RNAt’s 
• Cada RNAt possui um anticódon que se liga ao códon 
respondente no RNAm. A outra extremidade do RNAt traz o 
aminoácido especificado pelo códon 
• Os RNAt se ligam aos RNAm dentro de uma estrutura chamada 
ribossomo 
• O ribossomo percorre toda a fita de RNAm, possibilitando a 
adição de todos os aminoácidos correspondentes à fita, o que 
formará a proteína 
• Códon de início: AUG 
• Códons de parada: UAA, UAG, UGA 
• Não existe mutação no código genético → somente a fita de 
DNA pode sofrer alguma mutação 
BASES MOLECULARES, BIOQUIMICAS E CELULARES DAS 
DOENÇAS GENÉTICAS 
• As doenças genéticas costumam estar associadas com distúrbios 
no funcionamento das proteínas em função de uma alteração na 
molécula de DNA. 
• Principais distúrbios de funcionamento proteico: distúrbios em 
proteína de manutenção, distúrbios enzimáticos, distúrbios em 
proteínas receptoras, distúrbios em proteínas de transporte, 
distúrbios em proteínas estruturais, distúrbios 
neurodegenerativos, distúrbios farmacogeneticos 
• Correlação entre genótipo e fenótipo: A variação no fenótipo 
clínico (heterogeneidade clínica) observada em doença 
hereditária pode ser devido a: 
a) Heterogeneidade alélilca: estabelecem diversos fenótipos a 
partir de mutações que geram uma serie de alelos múltiplos 
quepodem ou não potencializar a doença. Os alelos que 
conferem mais funções residuais (ainda possui certa 
capacidade de formar proteínas) conferem fenótipos mais 
brandos 
b) Heterogeneidade de lócus: mutações em diferentes genes 
levam à formação de um mesmo fenótipo 
 
➔ Distúrbios em uma proteína de manutenção 
• Proteínas de manutenção são essenciais à todas as células, 
portanto, mutações nelas costumam inviabilizar a vida (ex: 
mutação no gene da actina) 
 
➔ Distúrbios enzimáticos 
• Afetam a função de uma enzima, interferindo numa rota 
metabólica 
• Consequências: acumulo do substrato da enzima deficiente, 
deficiência do produto da reação, desvio do substrato para uma 
rota alternativa e formação de um produto alternativo, pode 
ocorrer também por deficiência de um cofator de alguma 
enzima 
 
EX: FENILCETONURIA!!!!! 
Causa: mutação da enzima fenilalanina-hidroxilase (PAH) que catalisa 
a conversão de fenilalanina em tirosina. 
Genética: autossômica recessiva 
OBS: a fenilalanina é toxica, prejudica o desenvolvimento do SNC no 
início da infância → retardo mental 
OBS2: triagem neonatal (teste do pezinho) possibilita o tratamento 
precoce através da dieta 
Bases genéticas da fenilcetonúria: HETEROGENEIDADE ALÉLILCA. 
a) Lócus PAH: não junção do 12º exon durante o splicing no RNAm, 
causando parada prematura da tradução 
b) Lócus BH4: cofator não funcional da PAH, níveis de fenilalanina 
não tão elevados quanto a PKU clássica 
fenilcetonúria materna: efeito teratogênico das quantidades 
elevadas de fenilalanina na circulação materna 
➔ Distúrbios em proteínas receptoras 
EX: HIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIAR!!! 
• Níveis elevados de lipídeos e lipoproteínas plasmáticas 
• Associada à obstrução das coronárias → IAM 
Causa: mutação do gene que codifica o receptor da principal proteína 
de transporte de lipídeos (LD) para a célula 
Genética: autossômica dominante, podendo haver efeito de 
dosagem (a doença se manifesta mais cedo e mais intensamente nos 
homozigotos que nos heterozigotos). Em homozigotos dominantes, 
poucos sobrevivem por mais de 30 anos. 
• Grande parte das hipercolesterolemias é de origem multifatorial. 
As mutações do gene receptor da LDL podem ser agrupadas em 
5 classes: 
1) Evitam a síntese do receptor 
2) Acumulo de receptores no sitio de síntese (RER) ao invés de 
serem levados para o CG 
3) Incapacidade de ligação do receptor ao LDL 
4) Afetam a localização do receptor nas cavéolas, levando à 
não internalização do LDL 
5) Falha na reciclagem dos receptores 
 
➔ Distúrbios em proteínas de transporte 
EX: FIBROSE CISTICA!!! 
• É decorrente de um transporte anormal de líquidos e eletrólitos 
através das membranas apicais epiteliais, podendo provocar 
alterações no funcionamento dos pulmões e pâncreas. Aumento 
da concentração de Na+ e Cl- no suor. Pode causar obstrução no 
TGI e infertilidade em homens (ausência de ductos deferentes) 
Causa: mutação do gene que codifica uma proteína de transporte 
iônico, a CFTR (canal de Cl- na membrana apical de células epiteliais) 
Classes de mutações: deleção da fenilalanina na posição 508 da 
proteína CFTR; defeito na produção da proteína associada à codons 
de término; processamento pós-traducional defeituoso no RER; 
mutações que perturbam a regulação da proteína; defeitos na 
condução do cloreto causando alteração de domínio proteico de 
CFTR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Genética: autossômica recessiva 
Heterogeneidade clínica: suficientes pancreáticos com atividade 
residual mais alta (consequência de heterogeneidade alélica) 
➔ Distúrbios em proteínas estruturais 
EX: DISTROFIA MUSCULAR DE DUCHENNE (DMD)!!! 
• Alteração na integridade estrutural da membrana muscular, 
causando fraqueza muscular a partir de 3 anos de vida, que 
segue até +/- 20 anos até a morte por insuficiência respiratória 
Causa: defeito no gene que codifica a distrofina 
EX: DISTROFIA MUSCULAR BECKER (DMB)!!! 
Causa: outros tipos de mutações no gene da distrofina 
Fenótipo mais brando que DMD, ocorre produção de distrofina 
porém em níveis mais baixos 
OBS: DMD E DMB podem ser causadas por deleções nos genes em 
hotspots (60%) ou mutações de ponto (1/3 dos alelos, 
aleatoriamente distribuídas pelo gene) 
➔ Distúrbios neurodegenerativos 
EX: ALZHEIMER!!! 
• Ocorre acumulo de proteínas fibrilares nos neurônios, levando à 
sua degeneração e, consequentemente, a uma deterioração 
progressiva da memória e das funções cognitivas 
Causa: degeneração de neurônios em regiões especificas do córtex 
cerebral 
Genética: monogênica, autossômica dominante 
Herança complexa: fatores genéticos + ambientais + interação entre 
diversos genes (BAPP, PSI, PS2, APOE) 
➔ Doenças farmacogenéticas 
• Variações genéticas que alteram a resposta do organismo à 
drogas 
EX: HIPERTERMIA MALIGNA!!! 
• Reação adversa à anestésicos de inalação e relaxantes 
musculares; causa de muitas mortes na anestesia 
Causa: mutações em gene que codifica canais de cálcio da célula 
muscular, causando nível elevado de causa no citoplasma 
Genética: autossômica dominante 
➔ Farmacogenômica 
• Influencia a criação de novas drogas 
• Perfil farmacológico individual → perspectivas futuras: medicina 
individualizada 
➢ Previsão de respostas adversas às drogas 
➢ Previsão de eficácia das drogas 
 
➔ Tratamento de doenças genéticas – níveis de intervenção e 
estratégias: 
• Gene mutante: transporte e terapia genica 
• RNAm mutante: transferência de genes de riboenzima que 
degrada o RNAm mutante 
• Proteína mutante: reposição proteica ou compensação residual 
• Disfunção metabólica: dietas e farmacogenética 
 
Fenótipo clínico: intervenção medica ou cirurgia 
Família: consulta genética, detecção de portador e diagnóstico pré-
sintomático 
FERRAMENTAS DA GENÉTICA MOLECULAR HUMANA 
➔ PCR: reação em cadeia da polimerase 
• É uma técnica de amplificação de DNA sem utilizar organismos 
vivos 
• Essa técnica utiliza uma polimerase termoestável chamada Taq 
DNA polimerase, um molde de DNA, vários primers e 
desoxinucleotídeos (dNTP) 
1) Extração do material génico da célula (normalmente DNA) 
2) Adição de uma mistura que contém os dNTPs, os primers e 
a enzima Taq DNA polimerase 
3) Aquece a mistura para que haja desnaturação do DNA 
(Separação das fitas) 
4) A temperatura cai para que haja hibridização, os primers se 
ligam com especificidade às suas sequencias 
complementares do DNA 
5) Nova elevação de temperatura 
6) Síntese pela polimerase 
• Limitações: requer conhecimento prévio de pelo menos parte 
da sequencia que se quer amplificar; contaminação; Taq 
polimerase não tem capacidade de revisão, o que torna a 
técnica passível de mutações; Taq polimerase só amplifica 
fragmentos até 2000 pb 
 
➔ Terapia Gênica 
• A identificação de genes causadores de doença leva a 
possibilidade de alteração (inserção ou alteração da expressão 
de genes) genética das células de pessoas afetadas (terapia 
genica) 
• Terapia celular somática: alteração de genes em células 
somáticas humanas para tratar uma doença específica. As 
células do paciente são extraídas e manipuladas fora do corpo 
(terapia ex vivo) ou, em alguns casos, as células são tratadas no 
corpo (terapia in vivo). 
Células candidatas: acessíveis e de longa expectativa de vida no 
corpo (células da MO, fibroblastos, células musculares, hepatócitos e 
linfócitos) 
• Terapia de substituição genica: é a substituição de um produto 
gênico ausente, inserindo-seum gene normal em células 
somáticas. Melhor adaptada para corrigir mutações com perda 
de função que resultam em um produto gênico ausente ou não 
funcional. 
Vetores retrovirais: vírus de RNA capazes de inserir copias de seu 
genoma no hospeideiro e transcreverem seu RNA em DNA fita 
dupla. A inserção pode ser na ordem de 8-12kb em um retrovírus. Os 
retrovírus modificados estão encubados com as células somáticas do 
paciente para que o retrovírus transfira o gene humano normal para 
DNA das células hospedeiras. Idealmente, o gene inserido então 
codificará um produto gênico normal nas células somáticas do 
paciente. 
Vantagens: integração estável e eficiente ao genoma 
Desvantagens: o retrovírus pode alocar-se próximo a um proto-
oncogene, ativando-o e, assim, causando formação de tumor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vetores adenovirais: vírus de DNA dupla fita muito utilizado na 
preparação de vacinas; capacidade de infectar células que não se 
dividem; 
Vantagem: não se integram ao DNA hospedeiro (não ativam proto-
oncogene nem perturbam o genoma) 
Desvantagem: não se integram ao DNA hospedeiro (expressão genica 
transitória, pode requerer readministração do vetor que com 
frquencia provoca uma resposta imune) 
Vetores virais adenoassociados: requerem adenovírus para 
replicação, integram em células que não estão em divisão. Pouca 
resposta imune e tem pouco efeito patogênico. Capazes de manter a 
expressão terapêutica estendida por meses a anos. Achados clínicos: 
hemofilia B 
Desafios na terapia genica viral: 
1) Expressão transiente e em baixo nível 
2) Dificuldade em alcançar o tecido-alvo 
3) Necessidade de regulação precisa de atividade genica 
4) Potencial para inserção mutagênica 
 
• Terapias bloqueadoras de gene: as técnicas de substituição 
genica não são suficientes para corrigir mutações com ganho de 
função ou negativas dominantes. Para corrigir essas doenças, o 
produto gênico defeituoso deve ser bloqueado ou desativado de 
alguma maneira. 
Terapia antissenso: é projetado um oligonucleotídeo cuja sequencia 
de DNA é complementar à sequencia do RNAm produzida por uma 
mutação com ganho de função. Esse oligonucleotídeo antissenso se 
liga ao RNAm anormal, evitando sua tradução para uma proteína 
nociva. Um obstacilo nessa terapia é que oligonucleotideos 
antissenso frequentemente são degradados antes que atinjam seu 
alvo. 
Terapia com ribozima: ribozimas são moléculas enzimáticas de RNA, 
algumas das quais podem clivar RNAm. Elas podem ser projetadas 
para interromper sequencias especificas de RNAm que contém uma 
mutação, destruindo-as antes que elas possam ser traduzidas. 
• Ensaios clínicos: Imunodeficiencia grave (SCID): a terapia genica 
foi testada para várias formas de imunodeficiência combinada 
grave, incluindo a SCID com deficiência de adenosina 
desaminase (ADA) e SCID ligada ao X. Ambas podem ser tratadas 
convencionalmente (transplante de MO) ou por terapia genica 
de substituição. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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