Aula 1 - Citogenetica

Prévia do material em texto

UC: GENÉTICA 
Princípios de Citogenética 
Profa. Dra. Katia Pellegrino 
Depto. Ciências Biológicas 
katia.pellegrino3@gmail.com 
Bibliografia: 
Cap. 3- Griffiths (pag. 27-30- 9ª. ed) 
Cap. 2- Pierce (pág. 16-22) 
Texto: A Citogenética (Kavalco, 2003) 
Como surgiu a Citogenética? 
• Desde 1866 – estudos mitose e 
meiose em diferentes organismos 
•1887: Teoria da Herança de 
August Weismann - cromossomos 
envolvidos com a herança 
August Weismann 
Primeiras ideias sobre cromossomos 
Final século XIX 
•1900: Redescoberta das Leis de Mendel 
(Correns, De Vries, Tschermak) 
• 1903: estudos Citologia 
 
 
 
•1904: estudos de T. Morgan 
T. Boveri 
W.Suton 
G. Mendel 
T. Morgan 
Primeiras ideias sobre cromossomos 
Teoria Cromossômica da herança: relaciona 
cromossomos com as leis mendelianas 
 
Surgimento da área conhecida como Citogenética 
Definição: compreende todo e qualquer estudo relativo 
ao cromossomo isolado ou em conjunto, condensado 
ou distendido, tanto no que diz respeito a morfologia, 
organização, função, replicação, quanto a variação e 
evolução. 
 
Guerra (1988) 
 
Qual o objetivo da 
citogenética? 
Termo “cromossomo” estruturas em 
células metafásicas de Eucariotos 
 
 Existe diferença na organização dos 
genomas de Procariotos e Eucariotos?? 
 
• Cromossomo único 
• Ausência de proteínas 
histônicas (exceto 
Arqueobactérias) 
 
Procariotos 
Cromossomos e Cromatina 
 
Eucariotos: diplóides (maioria dos animais e vegetais superiores) 
 
Alguns poliplóides - múltiplas cópias dos cromossomos 
Cromossomos e Cromatina 
Complemento haplóide do genoma humano: ~1.000 mm de DNA 
 
23 cromossomos (15 a 85mm de DNA) 
Como todo esse DNA pode estar 
num núcleo de 0.006 mm 
de diâmetro??? 
 
46 cromossomos: 2m de DNA!!! 
 
 
Complexo DNA + proteínas (básicas e ácidas) = CROMATINA 
Nucleossomo: unidade básica da cromatina (Kornberg, 1974) 
Ligados entre si pela histona H1 
Organização da Cromatina 
Importância da histona H1 
 
Níveis de empacotamento da Cromatina: resumo 
1 
2 
3 
4 
5 
Pu
rv
e
s 
e
 c
o
l.,
 2
0
0
2
 
Como observar os cromossomos? 
Qual a fase do ciclo celular ideal para observar os 
cromossomos? 
Purves e col., 2002 
** 
Como obter os cromossomos? 
 
Metáfases de cromossomos humanos em coloração 
com corante Giemsa (convencional) 
Aumento 10x 
Aumento 10x Aumento 1000x 
Número de Cromossomos 
 Complemento cromossômico característico de 
cada organismo 
 
 
 Cariótipo: número, tamanho e morfologia dos 
 cromossomos 
 
Número de cromossomos varia entre espécies 
 
Verme Parascaris: 2n=2 
Planta pteridófita Ophioglossum: 2n=1.260 
Cromossomo Metafásico de Eucariotos 
Estrutura dos Cromossomos Metafásicos 
 1 Molécula de DNA 
+ proteínas 
 
CADA CROMOSSOMO EUCARIÓTICO NÃO-REPLICADO 
CONTÉM APENAS UMA MOLÉCULA DE DNA ALTAMENTE 
EMPACOTADA!!! 
Regiões dos Cromossomos 
Centrômero 
Composto de DNA altamente repetitivo em muitos mamíferos 
Centrômero 
Estrutura importante do centrômero 
 Cinetócoro 
Fuso mitótico 
Cinetócoro: complexo de proteínas 
Número de centrômeros 
Mais raros - cromossomos policêntricos, acêntricos 
(perdidos) 
Cromossomos: monocêntricos 
Ex: Roedor Akodon sp 
2n=10 
 
 
Posição dos centrômeros define 
 morfologia dos cromossomos 
Centrômero na ponta do cromossomo? 
 
* 
*Nomenclatura mais adotada 
Morfologia dos Cromossomos 
Classificação de Levan e col. (1964): 
4 tipos cromossômicos em relação à 
razão de braços (RB) 
 
RB= medida do maior braço (q) 
 medida do braço menor(p) 
TIPO 
CROMOSSÔMICO 
RAZÃO DE BRAÇOS 
metacêntrico RB = 1,00 - 1,70 
submetacêntrico RB = 1,71 - 3,00 
subtelocêntrico RB = 3,01 - 7,00 
acrocêntrico RB > 7,01 
 
 
Metacêntrico 
Submetacêntrico 
Acrocêntrico 
Classificação Cromossomos Humanos 
p/p+q x100 
 
 
 
 
Montagem do Cariograma Humano 
A B 
C 
D 
E 
F G 
Coloração Convencional (corante Giemsa) 
Grupos (A-G) 
tamanhos distintos 
Como identificar com 
precisão os pares de 
cromossomos homólogos nos 
cariótipos das espécies? 
 Diferenciação longitudinal dos cromossomos 
em bandas 
 Bandas G: bandas escuras e claras após 
tratamento com uma enzima (tripsina) + 
Giemsa (corante) 
 
Padrões de Bandeamento 
Finalidade: 
 
• identificação de cromossomos homólogos; 
 
• identificação de rearranjos cromossômicos 
 (mutações em grande escala) 
Padrões de Bandeamento 
Metáfases e Cariograma Humano 
♂ XY 
Bandeamento G 
Grupo D 
Grupo B 
Grupo C 
Grupo A 
Grupo E 
Grupo F Grupo G 
Identificação dos Cromossomos Homólogos 
Bandeamento G 
 O que representam 
as bandas?? 
Sabe-se que.... 
 
Bandas G claras = ricas em GC 
Bandas G escuras = ricas em AT 
 
Bandeamento G 
Bandas refletem compactação diferencial 
da cromatina e não conteúdo de bases do 
DNA!!! 
Entretanto..... 
Cromatina dos cromossomos apresenta 
diferentes características de compactação e 
de coloração quando usamos corantes que 
reagem com o DNA 
 
 
Heterocromatina: mais compactada, 
densamente corada (genes inativos?) 
Núcleo interfásico 
Eucromatina: menos compactada, 
 pouco corada (genes ativos) 
Eucromatina e Heterocromatina 
Posição da heterocromatina constitutiva (hc) em Drosophila 
hc = regiões centroméricas 
teloméricas dos cromossomos (azul) 
Drosophila 2n=8 
Bandas em cromossomos politênicos 
Drosophila 2n=8 
Cromossomos replicam muitas vezes sem separação 
Heterocromatina 
constitutiva nos 
cromossomos humanos 
Técnica: Bandeamento C 
 
Cora regiões ricas em DNA 
altamente repetitivo 
Bandas C – regiões centroméricas 
Heterocromatina constitutiva em outros 
vertebrados 
Bandas C – regiões centroméricas e teloméricas 
Procellosaurinus 
Outras regiões importantes 
dos Cromossomos 
Regiões dos Cromossomos 
Organizadores Nucleolares (RON): contêm genes para RNAr 
Cromossomo 2 de tomate com RON ou NO (inglês) 
* Papel importante na fisiologia e 
organização do nucléolo 
 
* Na intérfase: região que corresponde 
à cromatina associada ao nucléolo 
* RONs em constrições secundárias 
* Coloração pelo AgNO3 
 
 
Cinco pares com RON na espécie humana: grande 
produção de RNAr 
 
 
RONs na espécie humana: coloração com AgNO3 
 
 
Núcleos interfásicos 
 
 
 
 
 
 
Regiões dos Cromossomos 
Telômeros: contêm seqüências específicas conservadas 
Em eucariotos: repetição em tandem do hexanucleotídeo (TTAGGG)n 
Função importante: manutenção 
da estrutura dos cromossomos, prevenção 
do encurtamento e perda de genes ativos. FISH sequências teloméricas 
Telômeros 
Enzima telomerase evita encurtamento dos telômeros 
Adição de molde de RNA não codificante à ponta 3’ da dupla hélice 
3’ 
5’ 
5’ 
3’ 
 
Citogenética Molecular 
• Localização de genes ou de 
seqüências de DNA 
repetitivo 
 
• Comparação de cariótipos 
 
• Identificação de rearranjos 
cromossômicos 
Hibridação Fluorescente in situ 
ou FISH 
Principais etapas da 
 FISH 
 
Hibridação Fluorescente in situ FISH 
 
Sonda específica para 
detectar um geneespécifico 
Gene da proteína 
muscular- distrofina 
 
 
Citogenética Molecular: pintura cromossômica 
Técnica hibridização in situ com fluorescência (FISH)- sondas fluorescentes 
Aplicações dos estudos cromossômicos 
• Genética Clínica 
 
• Genética Evolutiva 
 
•Mutagênese Ambiental 
 
Aplicação dos estudos cromossômicos 
Genética Clínica 
Amniocentese: procedimento médico que permite obter células fetais para testes genéticos 
 
Aplicação dos estudos cromossômicos 
Genética Clínica 
Identificação de 
alterações 
cromossômicas 
 
Trissomia Cromossomo 21 
Aplicação dos estudos cromossômicos 
Genética Clínica 
Deleção parcial do cromossomo X 
 
 
Aplicações dos estudos cromossômicos 
Genética Evolutiva 
•Comparação dos cariótipos entre diferentes espécies 
•Identificação de *homeologias entre espécies 
derivadas de um ancestral comum 
*Semelhanças entre os cromossomos de espécies diferentes 
Comparação entre os cromossomos humanos 
e dos chimpanzés 
Submetacêntrico 
Metacêntrico 
Rearranjo cromossômico 
 
Comparação entre cariótipos inteiros 
Akodon cusor 
2n=16 2n=10 
Mutagênese Ambiental 
 
Agentes mutagênicos: alteram a seqüência de bases do DNA 
 aumentam a freqüência de mutações 
 
Carcinogênese 
Avaliação do potencial genotóxico dos poluentes ambientais: amostras 
de humanos ou animais silvestres que vivem em locais contaminados 
ou expostos a susbtâncias tóxicas 
MacBee e cols. 1987: Chromosomal aberrations in native small 
mammals (Peromyscus leucopus and Sigmodon hispidus) at a 
petrochemical waste disposal site: I. Standard karyology 
Arch. Environ. Contam. Toxicol.