Aula6_2 Genética mendeliana e biologia molecular

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Relação entre Genética Mendeliana e Biologia 
Molecular
Gene
TRANSCRIÇÃO
C A T T C A C C T C G A T G C A C C T G
G T A A G T G G A G C T A C G T G G A C
3’ 5’
3’5’
3’ 5’
G T A A G T G G A G C T A C G T G G A C
C A U U C A C C U C G
5’
mRNA
TRADUÇÃO
C A U U C A C C U C G A U G C A C C U G
3’5’
Val Ser Gly Ala Thr
Trp Proteína
G T A A G T G G A G C T A C G T G G A C
Val Ser Gly
Ala Thr
Trp
tRNA
CÓDIGO GENÉTICO
DNA -> RNA -> PROTEÍNA
C A T T C A C C T C G A T G C A C C T G
G T A A G T G G A G C T A C G T G G A C
3’ 5’
3’5’
C A U U C A C C U C G A U G C A C C U G
3’5’
Val Ser Gly Ala Thr
Trp
BLIENTEEDBTGENEAICALLYENGINEEREDCROPTBEGINAOENAERAHEFOODCHAINEUROPERESOVOS
IODEDACEOARALCADAMEOFPGAERAPESMAINTAHOLDOUAAGAINTAWHAAECOWARRIORTCALLFRANK
ENTAEINFOODTBYJBMETWBLTHBNDHEGAEEIAFORHITOPINIONAHAAWHOEEERÇOULDMAKEAWOEAR
TOFCORNORAWOBLADETOFGRATTAOGROWUPONATPOAOFGROUNDWHEREONLYONEGREADICIONETRÊ
SXICARASDEAÇÚCARENEIGTWHBEAAEROFMANKINDANDDOMOREETTENAIALTEREICEAOHITCOUNA
RYAHANAHEWHOLERLIAICIANTPUAAOGEAHERGULLIEERTARAEELTEOYAGEAOBROBDINGNAGHEHA
DBEHAYEARTUPONAPROJECAFOREXARACAINGTUNBEAMTOUADICIONEASDUASGEMASAMASSAAOFC
ICHWEREAOBEPUAINLTEEHIAOEIALTHERMEAICALLYTEALEDANDLEAOUAAOWARMAHEAIRINRAWI
NCLEMENATUMMERTGULLIEERTARAEELTEOYAGEANAIMETOMEUCUMBEROLAPUAAJONAAHANTWIFA
WOULDHAEEBEENRIGHAAAHOMEINWAALINGAONONEREÇENATAAURDCOLOQUEDOISTABLETESDEMA
NTEIGAEMUMAVASILHAAYAHEGREBATBAIRITATBMBIEBLENCEBBOUAAHETCIENCEOFHITOWYEBR
TBGOWBTEIEIDLYONDITPLBYBROUNDBPBACHOFOIDRBPEINAHEOXFORDTREAOWNBBOUARTKMWET
AOFLONDONINFULLEIEWOFTOMEAWODOZENABATAAMANTEIGAJUNTOCOMOAÇUCARATÉFORMAREMU
MAMASSAHBMETEBLLEYPOLICEOFFICERTBNUMBERBHDAORHEOFPOLICEEBNTBNDELICOPAERHOE
ERINGOEERHEBDFIEEWOMENECOWBRRIORTOUAFIAAEDTOMEWHBALIKEDBRAHEBDERTTAORMAROO
PERTINEBDEDAHITENGLITHGREENERYBNEUPNEBRLYOFAPLBNATTAILLWEBRI
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PERTINEBDEDAHITENGLITHGREENERYBNEUPNEBRLYOFAPLBNATTAILLWEBRI
ESTRUTURA DE UM GENE
PROMOTORPROMOTOR
REGIÃO 5´REGIÃO 5´
NÃO NÃO 
TRADUZIDATRADUZIDA
CODONCODON
INICIADORINICIADOR
INÍCIO DA INÍCIO DA 
TRANSCRIÇÃOTRANSCRIÇÃO
EXONSEXONS
SEQUÊNCIAS CODIFICADORASSEQUÊNCIAS CODIFICADORAS
INTRONSINTRONS
SEQUÊNCIAS INTERCALARESSEQUÊNCIAS INTERCALARES
CODONCODON
FINALIZADORFINALIZADOR
5´5´ 3´3´
REGIÃO 3´REGIÃO 3´
NÃO NÃO 
TRADUZIDATRADUZIDA
SINAL DESINAL DE
POLIADENILAÇÃOPOLIADENILAÇÃO
TRANSCRIÇÃO
AUGAUG
METIONINAMETIONINA
5´5´ AAAAAA AAAAAA 3´3´
UAGUAG
UAAUAA
UGAUGA
PARADAPARADA
5´5´ 3´3´gtgt agag gtgt agag
AAUAAAAAAAAA
mRNA
CAP
protege o RNA 
contra a 
degradação
CONSEQÜÊNCIAS 
MOLECULARES 
DAS MUTAÇÕES
MUTAÇÕES
C A T T C A C C T G
G T A A G T G G A C
C A T C A C C T G
G T A G T G G A C
C A T G C A C C T G
G T A C G T G G A C
C A T A T C A C C T
G T A T A G T G G A
NORMAL SUBSTITUIÇÃO
DELEÇÃO INSERÇÃO
Doença ou Saúde?
Indivíduo 1
Indivíduo 2
Indivíduo 3
Seqüência do DNA
A A A T T T
A A T T T T
A A C T T T
Proteína não-funcional
ou ausente
Variações no DNA 
sem efeitos 
deletérios
Variações no DNA que 
levam a doenças ou a maior 
susceptibilidade a doenças
Proteína normal
ANEMIA FALCIFORME 
os eritrócitos em forma de foice ( sob 
condições de baixa tensão de oxigênio) não 
conseguem passar pelos vasos e causam 
oclusão e anemia hemolítica
NOS AFETADOS: Hb S
ufenótipo aparece nos primeiros anos de vida
umolécula de Hb: com 2 cadeias a e 2 cadeias b mutantes.
uCausa anemia hemolitica
umutação Val 6 Ac.glut
ufreqüência: 1/650 popl. negra
ANEMIA FALCIFORME
SUBSTITUIÇÕES DE AMINOÁCIDOS
De sentido trocado - missense
substituição de aa
ANEMIA FALCIFORME
HbAHbA: CAG - : CAG - GTGGTG - - AATAAT - - TGGTGG - - GGCGGC - - CTCCTC - - CTTCTT- - TTCTTC ... ...
HbSHbS: CAG - : CAG - GTGGTG - - AATAAT - - TGGTGG - - GGC GGC - - CACCAC - - CTTCTT- - TTCTTC ... ...
HbAHbA: : GUCGUC - - CAC CAC - - UUAUUA - - ACC ACC - - CCG CCG - - GAG GAG - - GAAGAA- - AAGAAG ... ...
HbSHbS: : GUCGUC - - CAC CAC - - UUAUUA - - ACC ACC - - CCG CCG - - GUGGUG - - GAA GAA-- AAG AAG ... ...
HbAHbA:: Val Val--HisHis-Leu--Leu-ThrThr--ProPro--GluGlu--GluGlu--LysLys ... ...
HbSHbS:: Val Val--HisHis-Leu--Leu-ThrThr--ProPro--ValVal--GluGlu--LysLys ... ...
SUBSTITUIÇÕES DE AMINOÁCIDOS
Sem sentido - non sense
... ... CGG CUA GUA CAA GAG ...
... ... Arg Leu Val Gln Glu ... 
... ... CGG CUA GUA UAA GAG ...
... ... Arg Leu Val Stop
Efeito:
• Proteína truncada (viabilidade variável)
• mRNA instável
NORMAL DMD DMB
• efeito depende do quanto elas geram uma ruptura do 
quadro de leitura (nucleotídeos múltiplos de 3)
• exemplo de DMD/BMD
DNA: DNA: TTC CGG TCC TCG GCT CTTTTC CGG TCC TCG GCT CTT
PROTEINA: PROTEINA: Phe Phe Arg Arg Trp Trp Ser Ser Ala LeuAla Leu
DMDDMD: : TTC CGG TCC TCG GCT CTTTTC CGG TCC TCG GCT CTT
PROTEINA: PROTEINA: Phe Phe ............Stop Stop codoncodon
DMBDMB: : TTC CGG TCC TCG GCT CTTTTC CGG TCC TCG GCT CTT
PROTEINA: PROTEINA: Phe Phe Ser Ala LeuSer Ala Leu
DELEÇÕES e INSERÇÕES
Heterogeneidade alélica
Gene da Distrofina
DMDDMB
NORMAL DMD DMB
•PERDA DE FUNÇÃO
• GERALMENTE AR
• EFEITO DE DOSAGEM
• HAPLOINSUFICIÊNCIA
• DOMINANTE NEGATIVO
•GANHO DE FUNÇÃO
• PRODUTO NOVO
• HIPEREXPRESSÃO
•TIPO DE ALTERAÇÕES
• QUANTITATIVAS
• QUALITATIVAS
CLASSIFICAÇÃO DAS MUTAÇÕES
PERDA DE FUNÇÃO - POR FENÓTIPO 
DOMINANTE
HAPLOINSUFICIÊNCIA
• Redução para 50% do produto gênico não é 
suficientepara a função.
•Leva a alterações fenotípicas
•em homozigose, geralmente muito mais 
grave
Hipercolestorolemia - gene receptor LDL
u CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS:
HETEROZIGOTOS: NÍVEL ELEVADO DE LIPOPROTEÍNA DE 
BAIXA DENSIDADE (LDL) NO PLASMA, DEPÓSITO DE 
COLESTEROL NOS TENDÕES E PELE (XANTOMAS) E 
ARTÉRIAS NA IDADE ADULTA, DOENÇA DAS ARTÉRIAS 
CORONÁRIAS NO INÍCIO DA MEIA-IDADE
HOMOZIGOTOS: MANIFESTAÇÕES CLÍNICAS MAIS CEDO, 
DOENÇA DAS ARTÉRIAS CORONÁRIAS GERALMENTE 
FATAL NA INFÂNCIA.
u INCIDÊNCIA: HETEROZIGOTO: 1/500
HOMOZIGOTO: 1/1000000
uGENÉTICA:
◆ LOCALIZAÇÃO DO GENE EM 19p13 
◆ AUTOSSÔMICA DOMINANTE
◆MÚLTIPLOS ALELOS MUTANTES
◆ MUTAÇÕES NO GENE QUE CODIFICA O 
RECEPTOR DA LDL
u IMPORTÂNCIA: UMA DAS DOENÇAS 
GENÉTICAS MAIS COMUNS E IMPORTANTE 
CAUSA DE DOENÇAS DAS ARTÉRIAS 
CORONÁRIAS.
HIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIAR 
síntese
transporte
Associação
acúmulo
reciclagem
EFEITO DOMINANTE NEGATIVO
•O produto alterado não somente 
perde a sua função, como também 
impede o produto normal de funcionar 
no heterozigoto
•Proteínas que formam dímeros ou 
multímeros
DOENÇA DO TECIDO CONJUNTIVO
u CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS
ESTATURA ELEVADA, ESCOLIOSE, DOLICOSTGENOMALIA, 
ARACNODACTILIA E DEFORMIDADES TORÁCICAS, alterações 
cardiovasculares
◆ Mutações no gene da FIBRILINA
proteína importante na formação das microfibrilas
tecido conjuntivo excessivamente elástico
SINDROME DE MARFAN
Efeito dominante negativo
PERDA DE FUNÇAO
EX
PR
ES
SÃ
O
n cadeias a1 n cadeias a2
n/2 moléculas de pró-colageno
a1
a1a2
MUTAÇÃO SEM 
SENTIDO
SEM SEM 
EXPRESSÃOEXPRESSÃO
n/2 cadéias a2 (degradadas)
OSTEOGENESE IMPERFEITA 
TIPO III e IV
EFEITO DOMINANTE NEGATIVO
EX
PR
ES
SÃ
O
n cadeias a1 normais
n cadeias a1 mutadas
n cadeias a2
n/4 moléculas de pró-colageno
a1
a1
a2
MUTAÇÃO MUTAÇÃO 
LEVELEVE
EXPRESSÃOEXPRESSÃO
ANORMALANORMAL
3n/4 moléculas de pró-colageno alteradas
a1
a1
a2
a1
a1
a2
a1
a1
a2
•MUTAÇÕES COM GANHO DE FUNÇÃO
• Produto ganha uma função anormal
• Hiperexpressão de um produto existente
• Geralmente AD
• Produto c/ função totalmente nova
• Função em células erradas, no momento 
errado ou durante o tempo errado.
MUTAÇÕES COM GANHO DE FUNÇÃO
•expressão em níveis altos inapropriados
•cancer:
aumento de dosagem gênica: proto-oncogenes são ativados 
em células cancerosas.
GANHO DE FUNÇÃO
GANHO DE FUNÇÃO - oncogenes
ESTRUTURA DE UM GENE
PROMOTORPROMOTOR
REGIÃO 5´REGIÃO 5´
NÃO NÃO 
TRADUZIDATRADUZIDA
CODONCODON
INICIADORINICIADOR
INÍCIO DA INÍCIO DA 
TRANSCRIÇÃOTRANSCRIÇÃO
EXONSEXONS
SEQUÊNCIAS CODIFICADORASSEQUÊNCIAS CODIFICADORAS
INTRONSINTRONS
SEQUÊNCIAS INTERCALARESSEQUÊNCIAS INTERCALARES
CODONCODON
FINALIZADORFINALIZADOR
5´5´ 3´3´
REGIÃO 3´REGIÃO 3´
NÃO NÃO 
TRADUZIDATRADUZIDA
SINAL DESINAL DE
POLIADENILAÇÃOPOLIADENILAÇÃO
Alelo Dominante de Ganho de Função 
b) Mutação neomorfica
Neo-mórfico: um alelo que produz uma nova atividade ou um novo produto
Podem produzir proteínas com uma função nova ou causa a produção de uma proteína já existente mas 
em um local ou em momento inapropriado
Drosophila gene Antennapedia: proteína ativa normalmente em estágios embrionários e larvais. Esta proteína 
é produzida em tecidos que vão se desenvolver apropriadamente em patas. Mutações dominantes podem 
causar a produção desta proteína em outros tecidos e podem assim levar no desenvolvimento de patas no 
local das antenas 
ESTUDO DIRIGIDO
No nanismo causado por deficiência do hormônio
de crescimento (IGDH), o gene responsável pela
síntese de hormônio de crescimento (GH) está
alterado:
a-) Algumas mutações alteram a proteína (GH) de tal
modo que ela não é secretada pela célula. O
indivíduo heterozigoto quanto essas mutações tem
estatura normal
Perda de função
Efeito de dose
Autossômica recessiva
ESTUDO DIRIGIDO
No nanismo causado por deficiência do hormônio
de crescimento (IGDH), o gene responsável pela
síntese de hormônio de crescimento (GH) está
alterado:
b-) Outras mutações alteram a proteína, mas ela ainda
vai para os grânulos secretores da célula, onde se
liga ao produto do gene normal, inativando a
proteína normal. Os indivíduos heterozigotos
quanto a essa mutação apresentam nanismo
Efeito dominante negativo
Autossômica dominante
ESTUDO DIRIGIDO
B- A hipercolesterolemia familial (níveis elevados de
colesterol que causam aterosclerose acelerada)
decorre de mutação no gene que produz o receptor
de LDL (lipoproteína de baixa densidade,
responsável pelo transporte do colesterol para
dentro da células). Os genes mutados não
produzem o receptor ou produzem um receptor
alterado que não se liga à LDL. O indivíduo
heterozigoto tem o número de receptores efetivos
reduzido à metade, mas apresenta a doença.
Haploinsuficiência
Perda de função
Autossômica dominante