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AULA 20/04 HERANÇA MONOGÊNICA PARTE 2. Interação Gênica Interação do gene BB com gene Rr = > (homozigoto dominante) São dois genes diferentes que interagem entre si e atuam numa característica. Interação complementar: os dois genes atuam em rotas metabólicas diferentes e se complementam. Epistasia: genes que atuam na mesma rota metabólica e que um preciso do outro para funcionar. Interação complementar Cada gene atua em rotas diferentes. Desenho As proteínas formadas por eles, que atuam em rotas diferentes, mas os produtos dos genes se complementam para dar em um fenótipo. Exemplo: Na pena do “periquito”, dentro é tipo uma melanina azul e por fora é amarelo. Quando tem ambos o periquito é verde! Para ter essas cores, azul e amarelo, é necessário ter pelo menos um alelo dominante em cada gene (podem ser heterozigotos = dominância completa em ambas). A relação dos alelos do gene B e a relação dos alelos do gene A é dominância completa. O periquito azul não tem a formação da enzima que forma o pigmento amarelo e vice-versa. *Existe a rota que faz o pigmento amarelo e existe a rota que faz o pigmento azul e os dois combinados formam o fenótipo. O gene A forma a enzima para transformar a substancia em pigmento amarelo e a interação alélica desse gene é de dominância completa o que significa que se tiver pelo menos um A, será o suficiente para seguir rota do amarelo = Haplosuficiência E vice-versa para “B” forma o azul. *Codominância é quando falamos de alelos (mesmo gene) Exemplo: A forma da crista da galinha. Existem 4 fenótipos diferente: Se tiver “A” ou “B”, será a “crista noz” > AaBb; AABb, AABB. aabb é a crista simples Crista rosa Aabb Se tem no gene A pelo menos “A” no seu genótipo, será formado o produto A. Se tem no gene B pelo menos “B” no seu genótipo, será formado o produto B. Essa combinação leva a uma crista Noz. Se tiver pelo menos um “A” no gene A, mas tem “bb” (que não forma produto) no gene B, essa combinação dará em uma crista rosa. Da mesma forma, se eu ver pelo menos um “B’ no gene B e “aa” no A, essa combinação será uma crista............... Se for “aabb” essa combinação forma uma crista............. Interação de Epistasia Veremos genes que produzem seus respectivos produtos que trabalham na MESMA rota metabólica. A rota é maior. O percursor 1 nos leva a um produto final necessário para um fenótipo. O percursor 1 se transforma em produto A que se transforma em B e esse se forma no produto final > reação química e necessita de uma enzima. A enzima que faz a primeira conversão é a alfa codificada pelo gene A, o produto é transformado pela enzima codificada pelo gene B e o terceiro produto tem a enzima codificado pelo gene P. Quando não há presença da enzima B, porque é “bb”, não tenho produto final significando que não é formado o produto B (meu substrato da reação enzima) não importante se há ou não a próxima enzima porque não haverá substrato para ela. O genótipo que tem nesse gene, “bb”, mascara o efeito do outro gene, que pode ser PP ou Pp. O “bb” é chamado aqui de gene epistático (que mascara o efeito do outro) = digo que gene b é epistático em relação ao gene p e o gene p é o hipostático (que sofre a epistasia) Exemplo: Percursor 1 precisa da enzima 1, que é codificado pelo gene 1, para formar o produto A. Se tem a enzima 1 significa que tenho pelo menos um alelo dominante “A” no gene 1. O produto final precisa da enzima 2 atuando no produto A, havendo pelo menos um alelo “B” no gene B para formar essa enzima. Quando a rota é completa o camundongo ganha sua cor marrom. Se não houve produto B, porque o gene B tem dois alelos “bb” não formando a enzima necessária para transformar A em B, o camundongo será preto. Se for “aa” no gene A independente do próximo o camundongo será branco. *Quem mascara é o gene 1, o “aa” é o epistático. Exemplo: Quando o “A” é o epistatico, é preciso dois alelos “aa” para formar enzima suficiente. A mutação nesse caso é dominante. Dois alelos normais são necessários, e não um só como no exemplo anterior, e isso é a haploinsuficiencia. Só sendo recessivo para formar a enzima 1 que forma o produto Y através do X, deixando a abóbora, mesmo branco, ser verde. Se, além do “aa” a abóbora for B__, no gene B, formará a enzima 2 e, se já tem Y, vai ser formado o composto Z e a abobora vai ser amarela. Quando a abóbora é branco, o genótipo é , não adiantando ter a enzima dois, logo, não sei o genótipo dela olhando apenas o fenótipo. O gene A mascara o efeito do B. Exemplo3 Grupo A, só tem o antígeno A e o grupo B só tem o antígeno B e o AB tem os dois (codominância – dois alelos iguais no mesmo gene que fazem proteínas diferentes) e o grupo O que não tem nenhum. Grupo A = IA IAIA – tipo A IAIB – tipo AB Grupo B = IB IBIB – tipo B Grupo O = Ii IiIi – tipo O Se for IAIi – fenótipo A IBIi – fenótipo B (ambos são dominância completa) Para chegar nesses antígenos, no gene I tenho que ter os alelos IA, IB, e Ii, só que para eles atuarem eu preciso ter o antígeno H que é de onde vem o A, o B e assim, quem tem o Ii na verdade tem o antígeno H que é inativo. O antígeno H é formado pela enzima H que é codificada pelo gene H e para ter essa enzima, tem que haver pelo menos um “H” porque a dominância completa. Se for “hh”, o tipo sanguíneo é O. O falso O = para quem não tem o h não importa o genótipo do I, sempre será o tipo O. Exemplo 4 Cães labradores. A cor da pelagem funciona da seguinte maneira > se tiver no mínimo um “B”, o percursor forma no mínimo o pelo da cor preta. Se for “bb” o percursor forma o preto marrom e no heterozigoto o alelo dominante é suficiente para formar preto, mas a cor precisa estar depositada na célula e para isso é necessária a enzima E, e se esse genótipo for “ee”, ela não será formada = pelagem amarela que tem genótipo “ee” (recessivo) para o gene E, e nesse caso ele será o gene epistático. O gene B só vai importante quando no gene E tiver pelo menos um “E”. Heterogeneidade Genética Alélica > alelos de uma mesmo gene. Por exemplo, gene A (no cromossomo homólogo do par 8) há todos os alelos possíveis para dar aquela característica a minha população. Locus > pode se levar a características x através de diferentes genes Alélica (muitos alelos para o mesmo gene) Exemplo: fibrose cística é cromogênica. Mutação do gene que codifica enzimas que ficam por exemplo na mucosa respiratória. Função normal > transportar sal para a superfície, levando mais agua para fora da célula, o muco não acumula. Se não acontecer esse transporte o muco acumula nos pulmões. Professora mostrou um quadro com todas as possibilidades de mutações, ou seja, alelos diferentes que levam a FC de uma população. São mutações diferentes para a mesma doença. Exemplo 2: Beta-Talassemia Alteração da quantidade de globinas Beta. Algumas levam a não síntese e outras que tem alguma taxa de síntese, mas não é o normal. Há várias mutações que levam a mesma doença e cada uma tem um efeito. A combinação das variabilidades dos alelos leva a essa doença. Dependendo da combinação a cada dois que tem, leva a uma leve, média ou grave Talassemia. Caso de surdez congênita Característica autossômica recessiva. Heredograma. Imagem As pessoas afetadas nasceram surdas. Tem pais não afetados com filhos afetados. Pais e filhos afetados. Pais afetados e filhos não afetados. Explicação Há dois locus (heterogeneidade de locus). As primeiras famílias formaram surdos pele recessividade do gene A. Nas outras famílias aparecem os surdos pelo gene B. Se cruzar aaBB e AAbb = AaBb duplos heterozigotos (não serão surdos) Tem dois genes que levam a surdez pois não é apenas um gene que forma um ouvido funcional. *Existem diversos genes que podem influenciar numa característica. * Na FC era uma proteína que estava faltando,nesse caso são várias. * O ambiente interno e externo influencia no padrão de herança (como expressamos os genes) COMPLICAÇÕES/MODIFICAÇÕES Penetrância (tem ou não tem) Quando é 100% => todos que tiverem o genótipo para o azul, serão azuis. A característica azul é dominante completa então todos os heterozigotos serão azuis quando a penetrância desse genótipo ou fenótipo for 100% (é o que vimos até agora) Penetrância reduzido de 50% => 50% dos Aa serão azuis mesmo uma característica sendo dominante. Normalmente o azul é heterozigoto, por que o alelo “A” é muito raro. Expressividade variável (aqueles que penetrou a cor azul mas tem uma variabilidade da cor) Tem azuis de diferentes intensidades de cor. Penetrância reduzida (tem genótipo, mas não tem fenótipo) + expressividade variável de um fenótipo Nem sempre quem tem a mesma doença tem os mesmos sintomas. Esquizofrenia, depressão... (não são doenças monogênicas) Exemplo: Polidactilia É uma doença autossômica dominante. O alelo que confere a ela é raro (“A”), então normalmente serão heterozigotos os afetados. Mas tem dos no heredograma que tem o alelo dominante que receberam do pai que não é polidartico = penetrância reduzida. Dentre todas as pessoas que tem a doença na família, o formato da mãe muda = expressividade variável do fenótipo. A expressividade variável e a penetrância incompleta podem sofrer influência de outros genes que modificam o efeito do gene afetado. Por exemplo em um familiar não afetado, um outro gene de outro locus codifica uma proteína que modifica o efeito da dominante e ele tem o genótipo A que forma essa proteína > pode influenciar. Pode haver uma reversão da mutação somática fazendo com o indivíduo não tenha a doença. *Fatores ambientais influenciam. Calculo da penetrância: = 80% penetrante. Ou seja 20% terá o alelo para o fenótipo, mas não vai manifesta-lo. Expressividade variável Na imagem todos os cães têm os o mesmo genótipo para pelagem malhada, porem tem padrão diferentes um do outro. Imagens das bolinhas INATIVAÇÃO DO X Teoria da compensação de dose. O y não faz a compensação de dose. Para não sermos tão diferentes, temos um dos cromossomos é inativo. Em torno de 15% (que compensa o y) desses cromossomos são expressos. No 16º dia de gestação, um dos X foram inativos. Recebo um do meu pai e um da minha mãe. Quando tal é condensado, as células que virão da divisão celular manterão essa escolha. Se condensar a rosa, ficaria o azul e as próximas células que vierem dela manterão essa escolha e vice-versa, podendo também em outras as azuis serem condensadas, ficando as rosas = mulher é considerada um mosaico para os cromossomos X. Heterozigota para uma doença recessiva > se foi condensado nas células em sua grande maioria o “H”, será expressado o fenótipo “h” nelas e vice-versa. *Na doença recessiva ligada ao X, a mulher pode ter sintomas. Exemplo2 Quando o fenótipo é na pele, há glândulas sudoríparas que não funcionam e a pele fica seca, descama. Mulher heterozigota para a essa doença recessiva ligada ao X > algumas partes aparecem afetadas ( está ativo) e outras não (está ativo) Pleiotropia É quando um gene produz diversos efeitos fenotípicos. Exemplo: Neurofibromatose tipo 1 Diversos sintomas: slides Todos eles são efeito de uma mutação em um único gene só, que pode ter um ou dois alelos afetados. Exemplo 2 – rota da fenilalanina, na maior parte dos casos de fenilcetonúria é a falta da enzima fenilalanina hidroxilase, acumulando fenilalanina e fenilpirúvico Se isso acontecer no SNC, pode dar retardo metal. Fenilpirúvico Melanina ↑ ↑ Ác. Fumárico Fenilalanina → Tirosina → Ác. Homogentísico →→→→ + Ác. Acetoacético Um dos efeitos também é a falta de melanina que deixa mais clara a cor dos cabelos. Urina com metabólicos acumulados. Genes influenciados pelo sexo São genes em cromossomos autossômicos. Por exemplo, homens e mulheres tem diferenças hormonais e são normalmente esses hormônios que tem influência sobre o efeito desses genes autossômicos. Exemplo1: Cálvice A mulher precisa ser homozigota para ser calva e o homem basta ser heterozigoto para ser calvo. Genótipo mulheres homens CC calva calvo Cc não calva calvo cc não calva não calvo Há diferentes expressões conforme o sexo! Exemplo 2: Lábio leporino é mais frequente em homens. Exemplo 3: espinha bífida é mais comum em mulheres. Genes limitados pelo sexo Genes que se expressam ou só no homem ou só na mulher. Exemplo1: Doenças que levam ao hermafroditismo é um exemplo que acomete só com os homens. O desenvolvimento fetal básico leva a formação de um organismo feminino, mas se haver um desvio, leva a um desvio do processo – indivíduos Xy tem o gene CRY no y que forma uma proteína sinal para desviar o processo – levando ao organismo masculino (testículos iniciais) que começa a formar testosterona que forma a genitália externa e interna. Nesses casos, a deficiência (autossômica recessiva) é dado pela falta do seu receptor nos tecidos alvos não adiantando ter testosterona. Então a genitália interna e externa, nesse caso, será feminina pela falta de testosterona. Muitas não menstruam, não podem ter filhos e descobrem que na parte externa é uma mulher, mas não tem útero nem ovário e só em acontecem em Xy. Pode ser pela falta do receptor ou pela falta da enzima não colocando testosterona corretamente para a formação dos genitais. Fenocópia É a cópia de um fenótipo. Exemplo: Se for pintado de loiro a sobrancelha, parecerá uma pessoa com genótipo para ser loira = Fenocópia Exemplo 2: Talidomida (medicamento para canceríase) x Focomelia Usado para enjoos na gravidez, fez com que muito bebes nascessem afetados (braços e pernas diminuídos). A doença genética focomelia levava ao mesmo fenótipo então não diferenciaram o que era e depois descobriam que era o efeito da Talidomida (presença de teratogênico que influenciava a rota que levava a esse fenótipo = Fenocópia). Padrão de herança > pais não afetados e filhos afetado pode ser recessivo, mas ela é autossômica dominante. Explicação para os pais não terem > penetrância reduzida ou mosaisismo germinativo ou mutação nova (se os pais passassem, não seria). Se acontecer no desenvolvimento fetal, por exemplo numa célula que leva a formação de todas as células bilateralmente = todo um lado do corpo com a mutação. Se a mutação for mais adiante, só terá alguns pedaços do corpo. Então, quanto mais tarde for a mutação menos células serão afetadas. Exemplo: ter mutação para FC no pé não é suficiente para ter a doença, mas se essa mutação for nos pulmões, sim. Exemplo2: mutação nova no tecido germinativo que formam gametas → indivíduo não terá a doença, mas seus filhos sim em todo o corpo e passaram adiante. É uma mutação nova para a geração seguinte. Nesse caso não poderia ser penetrância reduzida por que essa mutação é dominante então, no heredograma da família, em alguma geração antes deveria aparecer e como não aparece a melhor explicação é mutação nova. A osteogênese imperfeita (dominante) pode ser um exemplo disso (?) Antecipação genética Cada doença tem sua idade de início: Alzheimer é no fim da vida. TaiSaks é com 4 ou 3 meses. Em ambas, a cada geração que passa, mais cedo e mais grave acontece. Exemplo: Doença de Huntington é uma antecipação genética (autossômica dominante) É uma mutação de repetição de trinucleotídios (CAG) que fica no gene da Tintina que forma a proteína com esses aminoácidos repetidos. Até 36 repetições é normal, ao passar disso começa a apresentar sintomas. Num heredograma, na primeira geração o pai apresentou a doença com 54 anos. Um dos filhos, de 50, tem o alelo, mas não apresentou a doença ainda. Afilha apresentou com 45 e a outra não tem o alelo (ele passou o normal para ela, mas como????). Conforme vai passando as gerações, apresenta mais cedo a doença como na última que manifestou com 25 anos porque aumentou o número de repetições. O aumento das repetições se dá ao fato da duplicação do DNA (molde para as fitas novas). A fita de autopareia, mas a replicação continua. E quando for abri-la de novo, vai ter mais repetições. De geração em geração aumenta. Entre 36 – 40 a penetrância é reduzida podendo ter sintomas ou não. E quem é portador 35-36, mas não manifesta, pode passar para os filhos como uma mutação nova pelo aumento de repetições quando formar o espermatozoide ou os óvulos. Outras doenças: Distrofia miotônica; Ataxia de Friedreich PARTE 2 Endocruzamento e endogamia Há populações que fecundam entre si, sendo maior a frequência de doenças recessivas podendo ter um hendograma que parece dominante, mas na verdade é recessivo. Doença de TaiSaks (recessiva) é muito mais comum em Judeus da américa do Norte pois eles se casam entre si. Entender epigenética: é a mudança da expressão do gene, mas que não muda a sequência de DNA. Como: *Gene empacotado com proteínas (que sofreram modificações químicas), sem acesso as transcrições (precisa que as proteínas o liberem para haver transcrição)- modificação das Istonas. *Importante > metilação de citosina no DNA: Quando há uma região com muita citosina e muitas estão metiladas acontece o impedimento da transcrição desse gene e é comum em regiões promotoras. Se essa região está muito metilado, o gene está desligado. Ambas as modificações podem ser influenciadas por fatores externos da célula. Meditação é um exemplo de estudo da epigenética. Que deixa o córtex frontal maior. Alimentação, exercícios físicos, ambiente limpo, ambientes bons, saúde emocional... todos são fatores que influenciam e ajudam o padrão de expressão. Impringth É a metilação do DNA. Padrão de metilação específico para o sexo: Mulher > em cada par de cromossomos recebi um alelo do pai e outro do pai e existem padrões diferentes de metilação. (Alguns genes são ligados do pai e desligados na mãe e vice-versa) Mulheres formam gametas com o padrão feminino e os homens fazem o masculino, ambos desligam os padrões que receberam e formam o próprio. Exemplo fictício: Genes de um camundongo O padrão muda de acordo com o cuidado parental. Se ele é “AA’, não é afetado. Mas se for “aa” será afetado. Já para heterozigotos, vai depender de quem ele recebeu: “A” do pai e “a” da mãe, ele será normal; “A” da mãe e “a” do pai, ele será afetado. Explicação: o padrão de metilação da mãe é de deixar o gene desligado e o do pai é de deixar o gene ligado. Se o “a” está desligado > vai ser normal Se o “A” está desligado > afetado. Síndrome de Prader.Willi e síndrome de Angeimem (portadores de uma deleção) tem alguns sintomas iguais. (Olhar slide). São doenças diferenças com genótipos iguais > todos são heterozigotos para essa deleção no cromossomo 15. (Olhar slide) > O homem passa o alelo com o de cima ligado (não-metilado) e o de baixo desligado (metilado) (padrão masculino) e a mulher ao contrário (padrão feminino). Isso faz com que um compense o outro e ambos dão os quais receberam do pai e da mãe deles. Desenho Se for recebido de um e não recebeu de outro (deleção), não haverá compensação! Se a deleção venho do pai (não tem o espação do ligado e desligado) e ele mandou essa deleção (mutação nova), vai ficar faltando esses genes inativos vindo da mãe. (Prader.Willi) Se a deleção foi recebida da mãe vai faltar os genes inativos do cromossomo do pai (Angeimem). Desenho. Só terá a doença quando não houver compensação!! Exercícios #A doença de von Willebrand (vWD) é uma doença hemorrágica causada pela ausência (ou níveis muito baixos) do Fator von Willebrand (FvW – proteína que faz parte da cascata da coagulação sanguínea), o padrão de herança é autossômico recessivo. O FvW é uma proteína com 2.050 resíduos de aminoácidos. 1.1) Um casal normal teve um filho afetado (Clark), devido a uma mutação “nonsense” (sem sentido – quando passa de um códon de AAs para um códon de parada) que ocorreu no códon 365 (onde há a diferença) (p.Arg365X), sendo que o nível de FvW da criança é 3%. a) considerando que o nível normal (homozigoto dominante) de FvW é 100%, qual o nível de FvW dos pais? O genótipo do Clark é > “aa” e dos pais é “Aa”. Se AA tem 100% da proteína, um heterozigoto tem 50% dessa enzima b) por que os pais não são afetados pela DvW? Por que 50% da enzima é o suficiente para o indivíduo ser normal e a doença é recessiva. c) esse casal também tem um filho normal, qual a probabilidade de ele ser heterozigoto? 2/3 por que “aa” não conta! Desenho 1.2) Em uma outra família: O Sr. Noé é afetado, sendo homozigoto para uma mutação “missense” (troca de aminoácidos) (p. Asn para Ser2050 no meio da proteína), sendo que seu nível de FvW é 3,0%. O Sr. Noé casou com sua prima (Sra. Filó) e tiveram 2 crianças, uma afetada e outra normal (Lane). a) qual o genótipo da criança normal? Desenho A mãe pode dar “Aa” o pai só o “a” > genótipo da Lane é Aa com certeza! b) Se Lane casar com Clark (do exercício anterior), eles teriam filhos afetados? Por quê? Desenho Sim, com chance de 50%. A a a Aa aa a Aa aa Está em cores diferentes por que as mutações para a mesma doença são diferentes = heterogeneidade alélica = Heterozigose composta #A hemofilia A é uma doença hemorrágica causada pela deficiência de Fator VIII, o padrão de herança é recessivo ligado ao cromossomo X. O gene que codifica o fator VIII possui 26 éxons (180Kb) e codifica uma proteína com 2.232 resíduos de aminoácidos 2.1) Sheldon tem Hemofilia A (recessiva) devido a uma grande deleção (sumiço) dos éxons 14 até 22, e seu nível de fator VIII é 0,7% (o nível normal é de 50-100% por que na mulher heterozigota tiver 50% é normal = Haplosuficiência), e não existem outros afetados na sua família. Sheldon casou com uma mulher normal (sem história de hemofilia na família) e eles tiveram 3 filhas (Amy, Lyv e Blair) e 2 filhos. a). Qual a probabilidade de Amy ser heterozigota? Se Amy casar com um homem normal, qual a probabilidade de prole afetada? Desenhar heredograma, Sheldon é y e passou para as filhas e se ela é normal ela tem Amy tem a probabilidade de 100% de ser heterozigota (com certeza). Um homem normal tem y e ela tem , tendo a chance de ¼ de ter a filhos afetados. b) A quantidade de Fator VIII de Amy é 75%, de Lyv é 50% e de Blair é 20%, sendo que Blair tem problemas de sangramentos. Como isso pode ser explicado? A explicação é a inativação do X. No caso da Blair, o foi escolhido como majoritário em relação as outras fazendo com que ela tenha sintomas fenotípicos. c). Uma tia materna de Sheldon quer saber se ela pode ter filhos afetados, qual a informação que você lhe daria? O Sheldon não tem mais ninguém na família afetado, logo provavelmente o alelo não está vindo da família dele então significa que é uma mutação nova. Sua tia tem a mesma probabilidade de qualquer outra mulher. 2.2) Mike tem hemofilia A e seu nível de fator VIII é 10%, qual o tipo de mutação gênica pode ter ocorrido? Discuta os tipos de mutações e como elas poderiam influenciar na quantidade de fator produzido. Desenho: Dependendo do lugar e o tipo de mutação, pode ser mais ou menos grave. # A Ritinite Pigmentosa poder ter padrão de herança Autossômico Recessivo e Autossômico Dominante. a) Spencer e Ted tem ritinite pigmentosa e ambos têm pais normais. Eles têm 4 filhos e nenhum tem Retinite, como isso pode ser explicado? No caso deles, a doença é recessiva. Se fosse mutação nova, os filhos teriam. Se fosse penetrância ia aparecer em algum dos filhos também. AaBB + Aabb = AaBb:Heterogeneidade de Locus > dois genes que leva a uma mesma característica recessiva # Considere uma Doença Autossômica Dominante. Uma mulher afetada tem 2 filhos normais (Lord e Kenny), sendo que seu pai era afetado. Lorde casou com uma mulher normal e teve 1 menino e 1 menina afetados. Proponha uma explicação? Seguindo o raciocínio da sua explicação, Kenny teria filhos afetados? Lord teria netos afetados? Explicação > duas possibilidades: penetrância reduzida ou impringth. Por isso os filhos não serão afetados.