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Profa. Dra. Herintha Coeto Neitzke Abreu HerinthaAbreu@ufgd.edu.br • Área da Biologia que estuda os cromossomos e suas implicações na Genética, sendo uma união da Biologia Celular com a Genética O que é citogenética? CROMATINA e CROMOSSOMOS DNA CROMOSSOMOS • Os cromossomos em metáfase tem o formato aproximado de um X • Constrição primária – centrômero • Uma segunda constrição pode ser encontrada algumas vezes nos braços (curtos) dos cromossomos – satélites (responsáveis pelos nucléolos – regiões organizadoras nucleares) • Telômeros – replicação e manutenção dos cromossomos • O tamanho do cromossomo, a posição do centrômero e a constrição secundária servem para identificar cromossomos CROMOSSOMOS Denver – 1960 (Colorado/USA) 1. Posição do Centrômero 2. Tamanho (Grande, Médio e Pequeno) telômero CARIÓTIPO CARIÓTIPO • Em 1960 foi criado o sistema Denver • Numerou os cromossomos de 1 a 22 e os separou em sete grupos distintos • Patau então nomeou cada grupo com uma letra (A, B, C, D, E, F e G) • Incluiu o X no grupo C e o Y no grupo G • Mais tarde, constrições secundárias foram usadas para distinção mais detalhada • O primeiro padrão é o tamanho e a posição do centrômero • O padrão de bandas característico de cada cromossomo ajuda na distinção CARIÓTIPO INDIVÍDUOS GENETICAMENTE NORMAIS MULHERES: 44 A + XX ou 46, XX 44 cromossomos autossomos ou 22 pares 1 par de cromossomos sexuais (heterossomos) 2A XX (dois lotes haplóides e XX) HOMENS: 44 A + XY ou 46, XY 44 cromossomos autossomos ou 22 pares 1 par de cromossomos sexuais (heterossomos) 2A XY (dois lotes haplóides e XY) BANDEAMENTO DE CROMOSSOMOS BANDEAMENTO DE CROMOSSOMOS ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS Modificam o funcionamento normal do sistema genético. Vários GENES •Radiações •Drogas •Infecções •Substâncias cancerígenas (ex. conservantes) •Idade avançada dos progenitores •Agrotóxicos •Outros CAUSAS DE ANORMALIDADES Espontâneo ou Agentes Mutagênicos TIPOS DE MUTAÇÃO (ALTERAÇÃO GENÉTICA) • Cromossômica numérica (Genômica): todo o genoma – cromossomo • Cromossômica estrutural: milhares de pares de base (pb) – vários genes • Gênica: um ou poucos pb – Mutação de ponto (puntiforme) http://goo.gl/WVnNea EPIGENÉTICA • Consiste no estudo das mudanças hereditárias na expressão gênica que independem de mudanças na sequência primária do DNA Estruturais Morfologia Numéricas Número de cromossomos TIPOS DE ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS Euploidias •Desvio do número normal de cromossomos •Diminuição de um ou aumento de, pelo menos, um conjunto cromossômico haplóide (2n ± n) Aneuploidias •Adição ou perda de um cromossomo (2n ± 1…) ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Euploidia Monoploidia/Haplodia Partenogênese (abelhas, vespas, formigas, plantas) ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS GENOMA = n abortos espontâneos Euploidia Poliploidia 3n, 4n… = Aborto espontâneo 1 óvulo + 2 espermatozóides; 1 gameta (n) + 1 gameta (2n) Células Cancerosas ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Euploidia Triploidia (3n) devido: •Diandria: um óvulo com 23 cromossomos (haploide) é fecundado por um espermatozoide com 46 cromossomos •Dispermia: um óvulo haploide é fecundando por dois espermatozoides haploides •Diginia: um óvulo diploide é fecundando por um espermatozoide haploide ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Euploidia Tetraploidia (4n): •Rara entre RN e está presente em 5% dos abortos normais •Pode-se observar tetraploidia em indivíduos mosaicos (4n/2n) •A formação de células tetraploides se deve a um erro nas primeiras clivagens do zigoto ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Aneuploidias Adição ou perda de um cromossomo. ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Aneuploidias Autossômicas Do par 1 ao 22 Sexuais XY Cariótipo normal humano: 44 A + par sexual (XX ou XY) Nulissomias (2n-2) Trissomia (2n+1) ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Tretrassomia (2n+2) Monossomias (2n-1) Relembrando Divisão Celular 46 cromossomos 46 cromossomos (2 cromátides em cada) Recombinação 2 células 46 cromossomos em cada 4 células 23 cromossomos em cada Aneuploidias Causas: Erros na Meiose ou Mitose - não segregação Pré-zigótica (Meiótica) - não segregação Pós-zigótica (Mitótica) ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS CAUSAS PRÉ – ZIGÓTICA ocorre uma não-disjunção dos cromossomos na meiose ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS A+XX A NÃO SEGREGAÇÃO DOS CROMOSSOMOS NA OVULOGÊNESE, ORIGINANDO GAMETAS E ZIGOTOS ANEUPLÓIDES 2A+XX A+XX A+XX A A 2A+XXX S. Triplo X 2A+XXY S. Klinefelter 2A+X S. Turner 2A+Y Inviável A+XY A A A NÃO SEGREGAÇÃO DOS CROMOSSOMOS NA ESPERMATOGÊNESE, ORIGINANDO GAMETAS E ZIGOTOS ANEUPLÓIDES 2A+XY A+XA+X 2A+X A+XY A+XY ÓVULOS 2A+XXY S. Klinefelter S. Turner • Quando o erro ocorre na Meiose I, os gametas anormais apresentam um representante de ambos os membros do par de cromossomos ou não possuem todo um cromossomo Meiose I 4 gametas anormais • Quando o erro ocorre na Meiose II, os gametas anormais contém duas cópias de um cromossomo parental (e nenhuma cópia do outro) ou não possuem um cromossomo Meiose II 2 gametas normais e 2 anormais CAUSAS PÓS – ZIGÓTICA ocorre uma não-disjunção dos cromossomos na mitose ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Origem de Mosaicos Cromossômicos devido a Não Segregação Mitótica em um Zigoto Normal ZIGOTO ZIGOTO 46 MITOSE NORMAL 46 MITOSE COM NÃO SEGREGAÇÃO 464647 47474545 47 45 46 NORMAL 46 NÃO SEGREGAÇÃO 45 MITOSES NORMAIS Aneuploidias Nulissomias (2n-2) Autossômica se os dois elementos do par cromossômico estiverem ausentes. ( ex.: 44, XX, -21,-21) Sexual quando a célula não apresenta cromossomos sexuais. (ex.: 44,-X, -X ) ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Cromossomo X essencial para sobrevivência de qualquer célula somática humana Aneuploidias Monossomias (2n-1) quando uma célula apresentar diminuição de um homólogo de um determinado cromossomo Monossomia em Autossomos ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Aneuploidias Monossomias (2n-1) em cromossomos sexuais Síndrome de Turner •1938 – Turner •Incidência: • 1: 5000 recém-nascidas • 20% abortos espontâneos •Cariótipo: 45, X_ ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Aneuploidias Monossomias (2n-1) em cromossomos sexuais Síndrome de Turner ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Aneuploidias Monossomias (2n-1) em cromossomos sexuais Síndrome de Turner ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS •Quadro clínico: •Baixa estatura •Implantação baixa dos cabelos na nuca •Pescoço alado •Tórax abaulado (forma de barril) •Esterilidade •Artelhos malformados •Defeitos cardíacos congênitos Aneuploidias Trissomias (2n+1) quando uma célula apresentar um homólogo adicional de um determinado cromossomo ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Aneuploidias Trissomias (2n+1) em autossomos Síndrome de Patau •Trissomia do cromossomo 13 •1960 - Patau e colaboradores; •Incidência: 1/25000 recém-nascidos Possíveis cariótipos: 47, XX + 13 47, XY + 13 ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Aneuploidias Trissomias (2n+1) em autossomos Síndrome de Patau ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS •Sinais clínicos: •Retardo mental e motor •Malformação do SNC – Microcefalia •Vísceras malformadas •Polidactilia nasmãos e nos pés •Lábio leporino •Microftalmia – geralmente são cegos •Cardiopatias •Pavilhão auditivo malformado – geralmente surdas •Pés em “cadeira de balanço” •Tempo médio de vida: de algumas horas a alguns meses Aneuploidias Trissomias (2n+1) em autossomos Síndrome de Edwards •Trissomia do cromossomo 18 •1960 - Edwards e colaboradores; •Incidência: 1/8000 recém-nascidos • 50% das crianças morrem no primeiro mês de vida • 10% das crianças ficam viva aos 12 meses • 90% dos casos resultam de um cromossomo extra vindo da mãe (idade materna) Possíveis cariótipos: 47, XX + 18 47, XY + 18 ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Aneuploidias Trissomias (2n+1) em autossomos Síndrome de Edwards ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS •Sinais clínicos: •Debilidade mental •Apnéias frequentes •Região do occipital alongada •Diafragma incompleto •Cardiopatias •Pavilhão auditivo malformado e com implantação baixa •Tempo de vida médio em torno de 2 anos •Acentuadas deficiências de desenvolvimento Aneuploidias Trissomias (2n+1) em autossomos Síndrome de Down •Trissomia do cromossomo 21 •Incidência: 1/600 recém-nascidos •Possíveis cariótipos: 47, XX + 21; 47, XY + 21 46, XY, t (14q21q) 46, XX, t (14q21q) 45, XY, t (21q21q) 45, XX, t (21q21q) •Origem do gameta anormal: 20% não-disjunção paterna (meiose I) 80% não-disjunção materna (meiose I) ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Aneuploidias Trissomias (2n+1) em autossomos Síndrome de Down ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS •Sinais clínicos: •Debilidade mental •Prega epicântica •Pavilhão auditivo malformado •Cardiopatias •Região malar e maxilar achatada •Infecções respiratórias •Pescoço curto e grosso •Baixa estatura •Taxa de sobrevida é diminuída •Linha simiesca Aneuploidias Trissomias (2n+1) em autossomos Síndrome de Down Fendas palpebrais obíquas Perfil achatado Língua grande, protusa e sulcada Encurvmento 5o. dígito Orelhas pequenas Única fenda palmar > distância entre 1o. e 2o artelho ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Aneuploidias Trissomias (2n+1) em cromosomos sexuais Síndrome de Klinefelter •Trissomia do cromossomo sexual X •Incidência: 1/1000 recém-nascidos •Possíveis cariótipos: 47, XXY 48, XXXY tetrassomia 49, XXXXY ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS Aneuploidias Trissomias (2n+1) em cromosomos sexuais Síndrome de Klinefelter ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS •Sinais Clínicos: •Geralmente são altos e magros •Apresentam ginecomastia bilateral •Ausência de pêlos no corpo e de barba •Testículos pequenos, estéreis •Distúrbios de aprendizagem e inteligência abaixo da média - debilidade mental Aneuploidias Trissomias (2n+1) em cromosomos sexuais Síndrome de Klinefelter ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS XXXY XXXY XXXXY Aneuploidias Trissomias (2n+1) em cromossomos sexuais Síndrome de Jacobs •Trissomia do cromossomo sexual Y – Super macho Possíveis cariótipos: 47, XYY ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS •Não disjunção da meiose II paterna •Características: •Não apresenta malformações físicas •Geralmente são altos •Inteligentes (pouca redução no QI) •Hiperatividade, déficit de atenção e dificuldades de aprendizagem Aneuploidias Trissomias (2n+1) em cromossomos sexuais Síndrome •Trissomia do cromossomo sexual X – Super fêmea Possíveis cariótipos: 47, XXX ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS NUMÉRICAS •Não disjunção meiótica paterna (10%) ou materna (90%) •Incidência aumenta entre a filhas de mulheres mais velhas •Características: •Em geral são fenotipicamente normais •Geralmente são altas •Férteis x Esterilidade •Irregularidades menstruais •Apresentam debilidade mental moderada •Mulheres com mais de 4 X quanto maior o numero de X maior o retardo mental e anomalias físicas tetrassomia Rearranjos equilibrados (balanceados): Não há perda, nem ganho de material genético Rearranjos não equilibrados (não balanceados): O complemento cromossômico contém uma quantidade incorreta de material genético ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Resultam de quebra cromossômica seguida de reconstituição em uma combinação anormal Cromossomos distendidos e metabolicamente ativos Vulneráveis a variações do ambiente Rupturas de sua estrutura ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS • Rearranjos não-equilibrados Quando o conjunto cromossômico possui informações a mais ou a menos. Os rearranjos não-balanceados envolvem: – Deleção – Duplicação – Cromossomos em anel – Isocromossomos – Translocação robertsoriana • Efeitos clínicos geralmente graves ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS • Rearranjos equilibrados – Quando o conjunto cromossômico possui o complemento normal de informações, sem perda ou ganho de material genético – Todas as informações genéticas estão presentes, mas acondicionadas de modo diferente – São geralmente inofensivos, com exceção de raros casos nos quais dois pontos de quebra danifica um gene funcionalmente importante • Inversão • Translocação recíproca • Transposição ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Tipos Deficiência ou deleção: •Perda de um segmento do cromossomo •Pode ocorrer na ponta ou no centro ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS DELEÇÃO Tipos Origem: •quebra cromossômica e perda do segmento acêntrico •Pode ocorrer devido crossing-over desigual •Pode ser terminal ou intercalar (intersticial) ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Deleção: •Gravidade depende da quantidade e tipo de material genético perdido (+2% de perda do genoma total é letal) • Microdeleções do cromossomo Y podem ser uma das causas da infertilidade masculina • Microdeleções podem estar relacionadas ao retardo mental inexplicável em crianças ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Deleção: Deleções Síndrome de Cri du chat – Miado de Gato •1963 – Jérôme Lejeune •Incidência: 1:50000 recém-nascidos Possíveis cariótipos: 46, XX (5p-) 46, XY (5p-) ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Deleções Síndrome de Cri du chat – Miado de Gato ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS •Características: •Choro parece com o miado de gato •Baixo peso ao nascer •Microcefalia •Rosto redondo •Retardamento mental Tipos Cromossomo em anel: •Cromossomos com o telômero danificado podem se unir formando um anel (pontas adesivas) •Nos autossomos efeitos geralmente são graves ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Tipos Cromossomo em anel: •Cariótipo: 46,XX,r18 (ou 46,XY,r18) - o cromossomo 18 está em forma de anel •Alto grau de retardo mental ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Tipos Duplicação: •Quando um segmento do cromossomo é duplicado, causando um aumento do número de genes •As microduplicações, em geral, não são danosas uma vez que o excesso de genes é menos prejudicial que a falta deles ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Tipos Pareamento: Em Tandem: A B C B C D Reversa: A B C C B D Duplicação: Origem: • segregação anormal na meiose. • crossing-over desigual. ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Duplicações Duplicação do 5q •Possíveis Cariótipos: 46, XX (5q+) 46, XY (5q+) (duplicação de cerca de 10% do braço longo do cromossomo 5). •Características: • Retardamento Físico e Mental • Boca pequena • Testa protusa ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Duplicações Duplicação 10q24 •Possíveis Cariótipos: 46, XX (10q+) 46, XY (10q+) •Deficiência de crescimento pré-natal; •Deficiência Mental Severa; •Microcefalia;•Face achatada com região frontal alta; •Fissuras palpebrais pequenas; •Malformações Cardíacas e Renais; •50% letalidade no 1º ano de vida ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Duplicações Síndrome do Olho de Gato - Duplicação no cromossomo 22 •Possíveis Cariótipos: 46, XX (22+) 46, XY (22+) •Deficiência Mental Leve) •Defeitos Cardíacos (mais de 1/3) •Retorno venoso pulmonar anômalo ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Tipos Isocromossomos: •Ocorre quando há separação errada das cromátides, resultando de um erro na divisão do centrômero que separa os braços do cromossomo. •Perda de um braço e duplicação do outro •Divisão transversal do centrômero •2 braços longos cromossomo X: 15% S. Turner •Cariótipo: 46,X,i(Xq) - um dos cromossomos X proveio da duplicação do seu braço longo (q) com monossomia do seu braço curto •Fenótipo semelhante ao da Síndrome de Turner ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Tipos Cromossomos dicêntricos ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS •Cromossomos que apresentam dois centrômeros •Devido junção de 2 segmentos de cromossomos, cada um com um centrômero •Se um centrômero for inativado, um cromossomo dicêntrico pode ser estável Tipos Translocação: •Quando ocorre fragmentação em um cromossomo e este se liga a outro cromossomo (não homólogo) transferindo material genético •Aberração intercromossômica •Nenhum material genético é perdido. •Portadores fenotipicamente normais – mas risco da prole ter alterações – gametas anormais. ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Tipos Translocação Recíproca: •Há troca mútua de segmentos entre cromossomos não homólogos •Perda de gestação inicial ou nascimento de crianças com várias anomalias ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Cromossomo Filadélfia: • Entre cromossomos 9 e 22 • Braço q do 22 é translocado para o cromossomo 9 e vice-versa • Gene ABL-BCR • Encontrado em leucócitos de indivíduos com leucemia mielóide crônica – Proliferação descontrolada de glóbulos brancos – Diminuição defesas do organismo, aumento sensibilidade infecções, hemorragia ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Translocação Recíproca: Tipos Translocação Robertsoniana: •Fusão de dois cromossomos acrocêntricos (13, 14, 15, 21 e 22), próximo ao centrômero, com perda dos braços curtos e fusão dos braço longos: fusão cêntrica •Perda braços p: genes RNAr - sem prejuízo/rearranjo balanceado •Incidência 1:1000 (fusão braços q dos cromossomos 13 e 14) •Indivíduo 45 cromossomos – não há alterações fenotípicas ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Tipos Translocação Robertsoniana: •Embora o portador de uma translocação robertsoniana seja fenotipicamente normal, há um risco de gametas não-balanceados e de prole não-balanceada •Gametas que podem ser produzidos por um portador de uma translocação robertsoniana: ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Primeira divisão meiótica • Segregação na meiose de um portador de translocação 14q21q pode produzir gametas com: – Um complemento cromossômico normal (14 e 21 normal); – Um complemento cromossômico balanceado – equilibrado (um cromossomo translocado 14q21p); – Um complemento cromossômico não-balanceado possuindo tanto o cromossomo translocado quanto um 21 normal, resultando em embrião com síndrome de Down. – *Um complemento cromossômico não-balanceado com um 14 normal e um 21 faltando; – **Um complemento cromossômico não-balanceado com um cromossomo translocado e um cromossomo 14 normal. – ***Um complemento cromossômico não-balanceado com um 21 normal e um 14 faltando; – */**/***: Incompatíveis com a sobrevida além da gestação Translocação Robertsoniana: ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Translocações Tumor de Mama Translocação 8-17 ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Transposição •Tipo de translocação na qual um cromossomo se quebra em 3 pedaços (2 quebras) e o pedaço central se funde a outro ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Tipos Inversão •Quando um segmento do cromossomo originado de duas quebras sofre rotação de 180°e é ressoldado •Geralmente não causam problemas nos portadores a menos que afete gene importante •Pode envolver ou não o centrômero ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Tipos Inversão •Inversão paracêntrica: • Não envolve o centrômero ABERAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS •Inversão pericêntrica: • Envolve o centrômero • Descreve a ocorrência de células que diferem em seu componente genético de outras células do corpo • Causado quando a mutação eleva-se precocemente no desenvolvimento • Indivíduo resultante será uma mistura de células • Presença de 2 ou mais linhagens de células no indivíduo ou num tecido MOSAICISMO 1-2% de todos os casos reconhecidos de S. Down • Presença em um indivíduo de 2 ou mais linhagens celulares distintas derivadas de um zigoto, isto é, ela têm uma origem genética diferente. –Quimera: monstro mitológico grego que tinha cabeça de leão, corpo de cabrito e cauda de dragão. QUIMERISMO • Resultado de dupla fertilização onde 2 espermatozoides geneticamente diferentes fertilizam 2 ovócitos e os 2 zigotos resultantes fundem-se para formar um embrião. – Se os dois zigotos são de sexos diferentes, o embrião quimérico pode se desenvolver em um indivíduo com hermafroditismo verdadeiro e um cariótipo XX/XY. QUIMERAS DISPÉRMICAS • Resultam da troca de células no útero, via placenta, entre dois gêmeos não-idênticos. – 90% das células de um gêmeo podem ter um cariótipo XY e 90% do outro gêmeo ter cariótipo XX. – Em bezerros gêmeos do sexo oposto, a fêmea pode ter genitália ambígua. QUIMERAS SANGUÍNEAS CURIOSIDADE • As aberrações cromossômicas estruturais podem ser úteis para o mapeamento e isolamento de genes específicos
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