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1.INTRODUÇÃO À GENÉTICA HUMANA E MÉDICA Genética: estuda a herança dos caracteres biológicos (normais e anormais) EVOLUÇÃO HISTÓRICA: Conhecimentos pré-científicos: magia, crenças religiosas ‘designo divino’ e ‘cruzamentos demoníacos’, cruzamento entre espécies diferentes. Conhecimento científicos: traumatismos uterinos (Hipócrates), desenvolvimento embrionário anormal, intervenção de fatores ambientais (Saint-Hillaire). Teorias de transmissão hereditária 1. Homúnculo - Sêmen possuía uma concentração de características humanas ‘importante’; mulher como incubadora – Hipct e Arist 2. Divisão das características pelos filhos 3. Transmissão independente de caracteres – Mendel “o pai da genética” (Estudo ‘das ervilhas’) TEORIA DA TRANSMISSÃO DE PARTICULAS HEREDITÁRIAS: Herança Particulada Mendel define que uma partícula será recessiva ou dominante; Geração parental: F1 (filhos) e F2 (netos), 1º e 2º geração de filhos, respectivamente. Garrod “o pai da genética médica” Correlaciona o estado de uma doença à alteração do DNA genético; EIM – erros inatos do metabolismo: doenças genéticas causadas por defeito enzimático especifico → Bloqueios em vias metabólicas especificas → Acumulo de substrato ou Deficiência de um produto. Sutton e Boveri (1902) – Teoria cromossômica da herança “Cromossomos são fundamentais para carregar as partículas” MEDICINA TRANSLACIONAL Identificação de fatores: diagnóstico – prognóstico – tratamento GENOMA: O conhecimento da sequência completa de DNA de muitos organismos – Cada espécie tem seu próprio genoma. MATERIAL GENÉTICO: - Duas funções básicas 1. GENÓTIPO ou DUPLICAÇÃO: armazenar e transmitir a informação genética corretamente, para não desenvolver uma anormalidade/patologia. 2. FENÓTIPO ou EXPRESSÃO GÊNICA: controlar o desenvolvimento do fenótipo. Griffith (1928) – Teoria do princípio genético da transformação DNA Identificação do DNA como material genético. Experimento transformação na bactéria Pneumococus. Diferentes linhagens – Virulência (doença ou morte); Linhagem S: Virulentas Linhagem R: Não virulentas Mendel (1865) Heranças fatoriais Johannsen (1909) “Gene” Tijo & Levan (1956) Citogenética humana – 46 cromossomos Casperson (1970) Técnicas de bandamento cromossômico Watson (1990) Início do projeto ‘Genoma Humano’ Broca (1866) Síndrome do Câncer hereditário Haaland (1911) Forma mendeliana autossômica dominante Nowell & Hungerford (1960) “Ph” Yunnis (1976) Bandamento cromossômico de alta resolução (2001) Finalizado o projeto ‘Genoma Humano’ Avery (1944) – Natureza do princípio transformante DNA induzia a transformação da bactéria R (não os polissacarídeos), ou seja, DNA como componente responsável da transformação. ESTRUTURA DO DNA Sua estrutura é composta por açúcar + fosfato, suas bases nitrogenadas são responsáveis por armazenar informação da síntese de proteínas. DNA é uma molécula com polaridade (sequência de bases SEMPRE lida na direção 5’→3’). É em suas extremidades, 5’-OH ou 3’-OH, em que irá ocorrer a ligação de outra desoxirribose. Código genético: Descreve como a sequência de nucleotídeos é convertida em sequência de proteína. É degenerado, pois muitos aa possuem mais de um tipo de Códon para representa-los. Bases nitrogenadas são sempre lidas de 3 em 3. Cada 3 letras irão formar um Códon. Cada Códon irá representar 1 Aminoácido (aa). #Códon AUG: iniciador – ele quem diz ao RNAm, que irá se iniciar o código de uma nova proteína (Exceção, tem somente um códon) “O conteúdo de DNA em diferentes animais e plantas não se correlaciona com a filogenia” Pontes de hidrogênio: duas fitas unidas Mantêm cadeias de hidrogênio juntas; Ocorre entre as bases: A-T (2 pontes), C-G (3 pontes). “Se tiver que romper esse DNA ou fazer uma mudança – sofrer uma mutação, é mais fácil que ela ocorre em regiões que são ricas em A-T, pois terá que quebrar apenas 2 pontes, que é mais fácil quando comparado a regiões ricas em C-G, pois terá que usar mais ‘força’ para quebrar essas pontes”. Unidades do polímero: DNA – duas fitas de ácido nucléico enrolados em hélice; Pareamento – Duas fitas antiparalelas; 4 tipos de monômeros – alfabeto de 4 letras; Proteínas: alfabeto de 20 letras; Ácidos nucléicos: mais simples que as proteínas “Não há ligações de H entre os resíduos sucessivos numa fita de DNA. Isso torna o DNA flexível, permitindo que se dobre quando complexado com uma proteína” “Quanto maior a porcentagem de pares GC, mais difícil é a desnaturação” CROMOSSOMOS Os segmentos mais importantes nos cromossomos são os segmentos que correspondem aos genes. Neles estão os planos de execução das diferentes proteínas, as quais exercem funções celulares. GENES São moléculas grandes que contêm instruções para fazer biomoléculas. Definição: Porções\Sequências de DNA, capazes de codificar a sequência de aa de proteínas que ajudam a produzir uma determinada característica genética (como pigmento dos olhos, etc.), constituído por exons, introns e diferentes elementos de controle. Nos genes estão os planos de execução das diferentes proteínas. Tem organizações complexas, com divisão em: Exons (persistem no RNA maduro, podendo ser ou não traduzidas em aa) e Instrons (transcritas e depois removidas) - não participa da sequência de aa. 2. DUPLICAÇÃO – TRANSCRIÇÃO – TRADUÇÃO Regulação da expressão gênica - São dois principais níveis: 1. Regulação da expressão em nível de transcrição - A partir do DNA, uma das fitas (a qual possui o gene) será transcrita, resultando no RNA transcrito; 2. Imprinting genômico Duplicação: Cópia idêntica de uma célula – replicação. Toda vez que uma célula se divide, suas informações são transmitidas para as células filhas (mantém e transmite a informação genética); Ocorre no núcleo; Geralmente, acontece no estágio conhecido com interface (quando a célula está crescendo, fazendo vários processos, replicando seu DNA); A replicação do DNA não ocorre durante a divisão, a célula replica seu DNA antes do processo de divisão (mitose e meiose) - pois é necessário ter o DNA para colocar na célula, antes da mesma ter sido feita. Transcrição: Processo que produz moléculas RNA, através do DNA (uma de suas fitas); Ocorre no núcleo; Tradução: Processo no qual as células de RNA migram para o citoplasma e controlam a síntese de proteínas (transformar para uma nova linguagem - EX: sequencias de bases nitrogenadas que serão traduzidas para aa). DUPLICAÇÃO Síntese de DNA ocorre apenas quando a célula vai se dividir – Quando entra no ciclo celular. Semiconservativa: por conservar uma molécula parental e produzir uma nova cópia – Cada dupla hélice filha possui 1 filamento original + um recém-sintetizado. Direção: um lado é continuo (5’→3’) e o outro é descontinuo (3’→5’) - possui fragmentos de Okazaki, sempre são produzidos e colados. POSSIVEIS MECANISMOS: - Semiconservativa (foi comprovada), conservativa (mantém a fita integral e surge uma nova fita) e dispersiva (fragmentos originais e novos) Organização do DNA: Suas moléculas se ligam em histonas (proteínas) para formar a cromatina. Helicase: propicia a abertura da dupla hélice de DNA (enzima de descompactação, “separa” as duas fitas de DNA); DNA polimerase: construtora. Enzima responsável por replicar as moléculas de DNA para construir umanova fita; Primase: iniciadora. Sintetiza o primer, de modo com que a DNA polimerase consiga saber onde iniciar o processo; Ligase: Ajuda a “juntar” os fragmentos de DNA. Preenche os espaços entre os fragmentos de Okazaki; RFA: mantém a fita estendida durante a duplicação; RFC: Junção entre “primer” e “template” PCNA: Une o DNA polimerase, ao DNA. Componentes necessários: DNA polimerase III, Primers (pequenos trechos de RNA sintetizados, atuam como iniciadores da polimerização) DNA Polimerase requerem para seu funcionamento: - Molécula de DNA (molde); - “Primer” - é o iniciador, ele quem vai indicar para o RNA onde será o início; - Magnésio; - dNTPs Os genes que regulam o ciclo celular, ativam os elementos que irão iniciar a REPLICAÇÃO. Cada REPLICON é ativado uma única vez. A célula só progride no processo de divisão, quando o DNA está completamente duplicado. TELÔMEROS: é a parte final do cromossomo, é quem mantem os cromossomos íntegros. Conforme vai diminuindo o seu tamanho, a célula vai envelhecendo. Se ele ficar totalmente aberto, a célula começa a ser destruída, resultando em uma célula instável (tumoral) - enzima telomerase (que vai desintegrar os telômeros); Telomerase: é uma transcriptase reversa. Carrega sua própria “template” de RNA - tem seu próprio molde. Diferenciação celular DIMINUI atividade das telomerases → telômeros encurtam; DNA das extremidades ficam danificados → Apoptose (morte celular); Tumores: expressão da telomerase persiste → Proliferação indefinida; #RESUMO DUPLICAÇÃO: - Ponto de origem: local onde inicia-se a replicação; - Helicase “descompacta” o DNA; - Proteinas SSB se ligam a cadeias do DNA, para manter as fitas separadas; - Primase entra e sintetiza (insere) primer de RNA em ambas as fitas; - DNA-Polimerase começa a “construir” o novo DNA; - Ligase irá “ligar\juntar” os fragmentos de Okazaki, preenchendo os espaços entre eles; - No final terá duas moléculas idênticas de DNA dupla hélice, a partir do processo semiconservativo. TRANSCRIÇÃO Vai ocorrer dentro do núcleo. DNA tem que estar descompactado para que possa ser feito a leitura. A transcrição entre as duas formas no núcleo parece ser muito dinâmica (abre-fecha); A enzima RNA-Polimerase irá ligas as bases complementares de RNA no DNA. Essas bases de RNA, são ligadas entre si para formar o RNAm de cadeia simples. Ou seja, RNA vai formando uma fita simples; Troca T por U. RNA-Polimerase irá formar o RNAm (consiste em uma mensagem de RNA, que foi baseada no DNA); RNAm pode sair do núcleo para o citoplasma, onde vai se ligar a um ribossomo (que é feito de RNAr - constituído por subunidades). Então, o RNAm irá sair da célula após realizar uma “leitura” de um determinado segmento – Precisa do Primer para dar início. RNAt: carrega aa específicos para o ribossomo. Sua quantidade vai ser igual a qtd de aa. ✓ Cada “anticódon” é especifico. “Se mudar a sequência dos códigos (aa), irá mudar a proteína. A proteína mudada vira uma proteína mutante” Mutação: leva a formação de um códon diferente, podendo levar até a um códon de parada – A proteína para onde está, formando apenas um pedaço da proteína = Não estável = Desestabiliza e a proteína some → Individuo não consegue produzir essa proteína = terá um fenótipo devido à perda dessa proteína. Promotor da transcrição: estrutura que vai “sinalizar” para o RNA onde será o início; Códon de iniciação: Exón 1, 2 e 3, Intrón 1 e 2; Terminador de transcrição: que será posteriormente transcrito e formar a cauda poli-A; RNA transcrito primário: copia tudo, os introns são retirados. Micro RNAs (MiRNAs): funcionam como repressores da tradução. Função de regular outros genes, papel estrutural. Inibição: Bloquear a tradução de genes específicos, induzirem a degradação de RNAm alvos, expressão de genes alvos codificadores de proteínas. Altamente expressos ou inibidos em vários tipos de tumores. EX: Glioblastoma multiforme – 100x aumentada miR-21 #RESUMO TRANSCRIÇÃO: A) Iniciação - RNA polimerase é a enzima responsável pela formação de RNAm. RNA polimerase se liga a região promotora próximo a região do gene, separando a dupla hélice; B) Alongamento - RNA polimerase viaja ao longo da fita molde catalisando a adição de nucleotídeos (ribose) na molécula de RNA. Os nucleotídeos do RNA são complementares a fita molde (Mãe) do DNA; C) Terminação - No final do gene, RNA polimerase encontra a sequência de DNA carreando o sinal de terminação. A RNA polimerase destacasse do DNA e lança a molécula de RNA; D) Conclusão - Após termino, o DNA é completamente rebobinado na dupla hélice. A molécula de RNA livre se move do núcleo para o citoplasma encaminhando-se para o reticulo endoplasmático para ser traduzida. TRADUÇÃO Biossíntese de Proteínas - Informação é transferida da linguagem de 4 letras para linguagem de 20 letras dos aa constituintes das proteínas. RNAt: Funcionam como adaptadores na tradução da linguagem dos ácidos nucleicos para a linguagem das proteínas. Através de enzimas específicas = aminoacil-tRNA sintetases (diferente para cada aa). A) Iniciação - O RNAt anexado com o amino ácido metionina (AUG), liga-se a subunidade menor ribossomal formando o complexo de iniciação. O complexo de iniciação se liga a molécula de RNAm. O anticódon metionina (UAC) pareia-se com o códon de iniciação (AUG) do RNAm; B) Alongamento - A subunidade maior agora se liga com a subunidade menor, formando o complexo ribossomal. O RNAt se une com o primeiro sítio ativo no ribossomo. A tradução se inicia; C) Terminação - O processo continua até o ribossomo encontrar o códon de parada, o RNAm e o polipeptídio completo são liberados do Ribossomo, e as suas subunidades se separam; Produção em grande escala. Antibiótico: Por causa do papel central das sínteses de proteínas no metabolismo celular e da sua complexidade, muitos antibióticos e toxinas inibam a síntese de proteínas. Interferem na maquinaria de tradução apenas dos procariontes ou penetram através da parede celular procarionte. #RESUMO TRADUÇÃO: - Genes contem informação para fazer proteínas. - A célula faz copias dos genes (RNAm)necessárias. - O RNAm é lido pelo ribossomo ER. - A proteína é produzida. Resultado: é construído uma cadeia de aa, que foram ligados em uma sequência, baseados no código presente no RNAm, o qual foi criado como uma sequência complementar ao DNA, logo, o DNA é quem dirige toda a síntese da proteína, com auxilio do RNAm, RNAr e RNAt. MUTAÇÃO E MECANISMO DE REPARO Variação genética em indivíduos e populações Mudanças sempre vão ocorrer a nível de DNA e de estrutura. Mutação Modificações na informação genética que resultam em células ou indivíduos com alterações fenotípicas, ou seja, qualquer modificação hereditária no conjunto gênico de um organismo, que não é explicada pela recombinação da variabilidade genética pré-existente. Logo, um organismo mutante é aquele cujo fenótipo alterado é causado por uma mutação. Tipo selvagem: padrão encontrado na natureza ou no estoque de laboratório. Polimorfismo: mutações neutras, sem efeito algum no fenótipo. Variações da apresentação do gene = alelos 1 alelo = único gene presente 2 alelos ou mais = variação polimórfica Eliminação por seleção natural: quando organismos portadores de uma mutação num determinado gene apresentam problemas em sua sobrevivência. A mutação é a fonte básica de toda variabilidade genética (matéria-prima para a evolução). Sem ela, todos os genes existiriam apenas em uma forma; Mutações espontâneas: resultam de funções celulares normais ou interações aleatóriascom o ambiente. Podem ser aumentadas pelo tratamento com determinados compostos (agentes mutagênicos – mutações induzidas) → atuam diretamente no DNA Mutação pode alterar a síntese proteica: RNAm “leva” a mutação, quando passa pelo ribossomo resulta na alteração de pelo menos uma letra → um aa foi alterado na cadeia polipeptídica, levando a produção de uma proteína alterada. Nem toda mutação resulta em uma consequência deletéria ao portador! Aplicações práticas das mutações Ainda que, a maioria das mutações resultem em consequências deletérias ao organismo, sendo desvantajosas (tornando-o “menos adaptado”). É possível que as mesmas desenvolvam características favoráveis\desejáveis. EX: mudanças que tornam o indivíduo mais hábil a lidar com determinada situação, na qual está inserido. Mutações induzidas em alimentos: cevada, trigo, aveia, soja, tomate – podem melhoras as linhagens cultivadas. Ocorreu uma seletividade desses produtos, afim de melhorar as condições alimentares; Resistência à ferrugem; Isolamento e estudo das mutações nos genes que codificam enzimas envolvidas nas mais diversas atividades metabólicas → Elucidam as vias pelas quais os processos biológicos ocorrem; Dissecção de processos biológicos. Processo evolutivo Mutação como fonte de variabilidade: 1. Recombinação: Rearranjos → Novas combinações; 2.Seleção Natural → Preserva as combinações mais adaptadas; 3. Ausência de Mutação → Genes com apenas uma forma. Tipos de mutações: 1. Germinativa: mutações transmitidas à descendência → Prole mutante (somente na prole veremos essa mutação, seja ela benéfica ou deletéria). 2. Somática: ocorre em uma região do corpo (causando uma diferença nessa região), podendo não afetar o organismo inteiro → Ex: tumor → Prole normal. Se a mutação for em todas as células somática e germinativas → causa diferença nas regiões afetadas e passa para prole. Mutações mudam genes de uma forma alélica para outra, mudando a sequência de nucleotídeos. o Ela pode ser: Direta - sobre o alelo selvagem; ou Reversa - causando alterações para o selvagem → Mutação onde o alelo já estava presente na população e de repente sofre uma nova mudança, voltando para o estado selvagem. As alterações da mutação podem acarretar em diversas consequências na proteína, como: perda (da mesma), ganho (produção em grande quantidade - benéfica) ou nova função de um gene (completamente diferente, sendo produzida de maneira errônea). Mutágenos: agentes que aumentam as taxas de mutação (Ex: radiação, medicamentos – Vit. A). Análise genética: “variantes” – organismos que difere em determinada característica especifica (em particular). Classificação geral 1. Mutação cromossômica: alteração no número ou na estrutura do cromossomo (lugar onde tem os genes – nível microscópico); 2. Mutações gênicas: genes individuais (único gene – nível molecular) Variantes genéticas 1. M. Genômicas: ocorre devido à má segregação cromossômica durante a meiose – aneuploidia (Ex. Síndrome de Down); 2. M. Cromossômicas: acarretadas pelas alterações cromossômicas estruturais; 3. M. Gênicas: devido às inserções, substituições ou perdas de bases (molécula – base nitrogenada). Inserções: inclusão de uma letra – códon tem 3 letras, passa a ter 4, mudando todas as letras subsequentes a ele; Substituições: novo aa, substituindo o aa que o códon codificava, logo, a proteína tem um aa diferente da sua estrutura, acarretando diretamente na forma dimensional, inclusive no empacotamento dessa proteína; Perdas: códon perde uma letra – de 3 – ficando somente duas. No momento da leitura, ocorrerá uma mudança, resultando na leitura incorreta → matriz de leitura; Alteração cromossômica pode induzir a uma alteração gênica. Alterações cromossômicas Homens = XY Mulheres = XX MUTAÇÕES CROMOSSÔMICAS A) EUPLOIDIA: Conjunto de cromossomo de uma espécie 24 formas diferentes de cromossomos, mas em 23 pares cromossômicos. I. Monoploidia: n cromossomos (um conjunto de cromossomo); II. Diploidia: 2n cromossomos (maioria na espécie humana, com exceção das células germinativas); III. Triploidia: 3n cromossomos - aborto; IV. Poliploidia: mais de dois conjuntos – inviável na espécie humana. Gestação monoploide – apenas 23 cromossomos, não chega a duplicar e a continuar a gestação. HETEROPLOIDIA: Alteração do nº de cromossomos OCORRE SOMENTE NOS CROMOSSOMOS SEXUAIS Triploidia = 3n - 69, XXX / XXY - Mola hidatiforme (tumor benigno que se desenvolve no útero como resultado de uma gestação não viável); Tetraploidia = 4n – 72, XXXX / 72, XXXY B) ANEUPLOIDIA: Número de cromossomos diferente da espécie (Aumento ou Diminuição) Tudo que variar do número 46 (de cromossomos), será denominado como um aneuploidia. I. Monossomia: 2n – 1 (um só cromossomo de um par – ao invés do par ter 2 cromossomos, ele irá apresentar apenas um cromossomo). Praticamente inviável na espécie humana, somente viável quando se remete ao par sexual – quando tem um X, mas não tem seu complemento (outro X) – S. de Turner; SÍNDROME DE TURNER (45, X): é causada por um cromossomo sexual ausente ou incompleto. Distúrbio cromossômico em que uma mulher nasce com apenas um cromossomo X. II. Trissomia: 2n + 1 (três cromossomos, ou seja, um par + um cromossomo – S. Down); SÍNDROME DE DOWN: 3vzs o cromossomo 21: SÍNDROME DE KLINEFELTER (47, XXY): Condição genética em que um homem nasce com uma cópia extra do cromossomo X. III. Nulissomia: 2n – 2 (ausência de um par de cromossomos – Individuo passa a ter 44 cromossomos, ao invés de 46); Alterações cromossômicas numéricas CAUSAS: Não-disjunção: não ocorre a separação dos cromossomos homólogos durante a divisão celular (monossomia ou trissomia); Perda anafásica: ocorre a perda de um cromossomo durante a divisão celular. PODEM SER: Universal: maioria 95% (em todas as células); Mosaico: raras 5% (presente não em todas as células) Durante o processo da meiose (produção de gametas), pode ocorrer uma distribuição incorreta de um ou mais cromossomos, na primeira ou segunda etapa. Processo denominado de Não-disjunção. Meiose I: não-disjunção ocorre já na primeira etapa. Uma das células recebe os dois cromossomos dos genitores e a outra célula não recebe nenhum cromossomo (nulissomia). Consequentemente, na segunda etapa terá dois nulissomicos e dois dissomicos (onde cada célula irá receber dois cromossomos, um de cada genitor). Meiose II: na primeira etapa ocorre a separação normal. Enquanto na segunda etapa, tem-se um erro. Uma das células ao invés de separar cada “fita” para um lado, é direcionado dois cromossomos-irmãos para uma mesma célula, logo, um dos gametas que deveria receber um dos cromossomos, não recebe nenhum. Portanto, tem-se um gameta diploide levando dois materiais do mesmo genitor. Nomenclatura Nº de cromossomos, Cromos. Sexuais, + ou - Cromos. Adicional ou perdido. Ex: 47,XY,+18 Mosaico (5%) – 47,XY,+18 / 46,XY (12:18) ➔ 5% das células vão apresentar uma alteração ➔ 12 células que foram analisadas eram 47,XY,+18 ➔ 18 células que foram analisadas eram 46,XY MUTAÇÕES GÊNICAS Hemoglobinas → hemoglobinopatias (patologias causadas por mutações nos genes). Cada uma das cadeias está associada a um grupo heme; Globina – 4 cadeias cada uma ligada a um heme; Heme contém um átomo de ferro (Fe++), que se liga ao O2. DISTÚRBIOS - Os distúrbios que envolvem a hemoglobina podem ser classificados em duas grandes categorias: 1. Defeitos estruturais: Anemia Falciforme (AF); 2. Defeitos de síntese: Talassemia. Anemia Falciforme Hemoglobina S (HbS) Única substituição de nucleotídeos, que muda o códondo sexto aa da β-globina de ácido glutâmico para valina (CAG → CTG: Glu6Val) Talassemia Anemia mediterrânea ou de Cooley 4 entre 100.000 pessoas são afetadas Ocorre um desequilíbrio de síntese de cadeias de globina, que provoca anemia hemolítica e hipocrômica. “Na ausência da cadeia complementar com qual forma o tetrâmero, o excesso de cadeias normais livres, precipitam- se na célula, danificando a membrana e promovendo à destruição prematura das hemoglobinas, provocando a hemólise.” Consequências fenotípicas Alelo selvagem ≠ Alelo mutado Sutis: somente observáveis por técnicas bioquímicas; Graves: Defeitos morfológicos visíveis ou morte; Mutação morfológica: afetam propriedades externas visíveis (forma, cor e tamanho); Mutação letal: um novo alelo mutante é reconhecido por seus efeitos na sobrevida do organismo, geralmente letal (leva o indivíduo a morte ou não deixa descendentes). (Splicing = retirada dos introns) Mutações de recomposição de RNA: Excisados o RNA espaçador, os Introns e os Éxons são reunidos. Não reconhecimento adequado da região aceptora e doadora, resulta em uma cópia completamente errada. Mutantes em nível molecular: Modificações tautoméricas → Flutuações químicas decorrentes de mudanças nas posições dos átomos. Alteram o pareamento de bases normal. Envolvem a substituição de um par de bases por outro → tipo mais comum de mutação. Transição → substituição de uma purina por outra purina, ou de uma pirimidina por outra pirimidina. Purina por purina: A → G ou G → A Pirimidina por pirimidina: C → T ou T → C Transversão → substituição de uma purina por uma pirimidina ou vice-versa. Pirimidina por purina: C → A, C → G, T → A, T → G Purina por pirimidina: A → C, A → T, G → C, G → T Citar sempre o par de bases trocados: GC → TA Mutações que modificam a estrutura da leitura → envolve a adição ou deleção de um ou alguns pares de bases (tbm chamado de matriz de leitura). Alteram a estrutura de leitura de todas as trincas de pares de bases. Mutações pontuais Refere-se a alterações de um pequeno número de pares de bases do DNA. Erros DNA-Polimerase: Adição de base \ Deleção de base: Modificam a fase de leitura dos códons, após o sitio de mutação. Substituição da base: Silenciosas\Neutras\Diretas – Transcrição\Transição. M. Missense: sentido trocado M. Nonsense: sem sentido M. de término de cadeia: ela ocorre através da troca de um códon normal por um STOP CÓDON, ou vice-versa. Consequências → RNAm ou proteína – instáveis. A tradução do RNAm para quando é atingido um códon finalizador. Mutação cria um códon finalizador e causa um término prematuro da tradução = mutação sem sentido; 12% das mutações – doenças. Inserções e Deleções: inserindo um nucleotídeo extra ou deletando um nucleotídeo causa um frameshift. Tem-se uma sequência de aa incorreta que pode produzir uma proteína com defeito\instável. Perda de uma região, ocorre a exclusão de um único nucleotídeo – causa um Stop códon, todos os aa que procede a sequência não serão produzidos. Ocorre a inclusão de um único nucleotídeo, modificando a formatação de todos aa que o procede. Radiação 1. Ionizante Efeito direto: quando a radiação interage diretamente com as moléculas importantes como as de DNA, podendo causar desde mutação genética até morte celular Efeito indireto: quando a radiação quebra a molécula da água, formando assim radicais livres que podem atacar outras moléculas importantes. 2. Não-ionizante (UV) Não possui energia suficiente para induzir ionizações. São absorvidos por purinas e pirimidinas (tornando-se mais reativas). Multicelulares: atingem apenas camadas de células superficiais. Unicelulares: potente agente mutagênico. Formação de hidratos de pirimidina e dímeros de pirimidinas. A relação entre a taxa de mutação e a dose de UV é muito variável, dependendo do tipo de mutação do organismo e das condições empregadas. Mecanismo de reparo Enzimas que vão “checar” se está tudo em ordem → Sistemas enzimáticos para reparar erros da replicação e lesões espontâneas que afetam o DNA. Falhas de reparação no DNA, podem causar doenças (CA) Um mutante sobrevive quando sua troca genética não é prejudicial ou, mais raramente, é benéfica. A maioria das mutações são desvantajosas (impedindo a sobrevida celular). Os mecanismos de reparo revertem os efeitos de processos mutagênicos artificiais ou naturais sob o DNA. Muitos dos danos sofridos pelo DNA podem ser reparados porque a informação genética é preservada em ambas as fitas da dupla-hélice. Portanto, a informação perdida em uma fita, pode ser recuperada através da fita complementar. Tipos de reparação do DNA 1. Reparação por fotorreatividade enzimática; 2. Reparação de bases alteradas; 3. Reparação por excisão de base; 4. Reparação por excisão de nucleotídeos; 5. Reparação de bases mal pareadas; 6. Sistema de reparação por resgate. São vários os sistemas de reparo, devido as mutações estarem ocorrendo a todo momento. Mecanismos de Prevenção de mutações: Detoxicação de radicais de peróxido → Superóxido dismutase catalisa conversão de radicais superóxido em peróxido de hidrogênio → Catalase converte o peróxido de hidrogênio em água. A) Fotorreatividade Enzimática Dímeros de pirimidina: impedem a replicação e a expressão gênica; Fotoliase: catalisa uma 2ª reação fotoquímica, na presença de luz visível, desfazendo a mutação e refazendo as bases pirimídicas individuais. Reverte o erro logo após ocorrido restaurando a base normal de fotodímero de pirimidina ciclobutanofotoliase em bactérias, a enzima reconhece, se liga e quebra o fotodímero (UV) e revertendo o dano. ETAPAS: 1ª → Reconhecimento da enzima ao dímero na ausência de luz. 2ª → Após a absorção de luz, energia é fornecida para a conversão do dímero em monômeros de pirimidina. 3ª → Dissociação da enzima do DNA. B) Excisão da base A remoção de uma base defeituosa (ou não habitual) pode ocorrer a partir da: Clivagem da ligação base-açúcar (excisão de base); Incisão endonucleolítica; Liberação de nucleotídeos; Preenchimento da região pela ação da DNA-polimerase I e posterior ligação. A citosina do DNA é desaminada espontaneamente sendo percebida pela uracil. (evento mutagênico potencial). Formação de filamento apresentando pares de bases errôneos (AU no lugar de GC). ETAPAS: 1ª → Hidrólise da ligação glicosídica entre uracil e as moléculas de desoxirribose pela enzima uracil-DNA- glicosilase; 2ª → Liberação da base nitrogenada errônea (formação do sítio AP); 3ª → Excisão da cadeia em regiões adjacentes à base perdida pela enzima AP endonuclease; 4ª → Inserção de citosina no local mutado pela enzima DNA-polimerase I; 5ª → Ligação da fita corrigida pela enzima DNA-ligase. C) Excisão de nucleotídeo Um dos mais importantes e gerais mecanismos de reparo. Reconhecimento e quebra da ligação fosfodiester em ambos os lados da lesão no mesmo filamento, resultando na excisão do oligonucleotídeo (exonuclease) o espaço é preenchido pela polimerase e a cadeia fechada pela ligase. ETAPAS: 1ª →Reconhecimento da lesão; 2ª →Incisão da fita lesada em ambos os lados da lesão e a alguma distância desta; 3ª →Excisão do segmento contendo a lesão; 4ª →Síntese de um novo segmento de DNA (utilizando a fita não-danificada como molde); 5ª → Ligação. Reação, a princípio, livre de erro. D) Sujeito a erro Existem ocasiões em que o dano no DNA é tão extremo que não há maneira de os mecanismos celulares de reparo corrigirem de forma precisa o erro. Há perda completa de um par de bases; Qual base deve ser inserida no local lesado? Qualquer uma das bases é inserida no local lesado a fim de garantira continuidade do processo replicativo; Sistema de Reparo Sujeito ao Erro; Possível indutor mutagênico (3/4 – 75%) Ainda assim, é mais vantajoso para a célula a incorporação de uma base errada do que não replicar mais. ETAPAS: 1ª → Dano impede a replicação; 2ª → Cópias com lacuna no sítio lesado; 3ª → Resgata-se a sequência da fita normal; 4ª → A lacuna da fita lesada é preenchida; 5ª → A lacuna da fita normal é repolimerizada. Leucemia Mieloide Crônica (LMC): Ocorre depois de uma translocação entre o cromossomo 9 e o cromossomo 22. Com isso, tem-se a formação do pequeno cromossomo 22q- (Cromossomo Filadélfia) → T (9;22) – Ph1 Proteína tirosina quinase perde sua função permanente. CITOGENÉTICA = CROMOSSOMOS (ESTRUTURA, FUNÇÃO E MÉTODOS DE ANÁLISE) Cromatina (fase da interfase) = Cromossomos (fase mitose). Joe Hin Tijo & Albert Levan (1956) – 46 cromossomos e não 48 (como era relatado nos livros e nas pesquisas); J. Lejeune et al. (1959) – 1ª avaliação cromossomica Descobre que a S. Down é ocasionada devido a trissomia do cromossomo, o qual ele nomeia como cromossomo 21. Centrômero: tem como função, ligar-se ao áster durante a divisão e manter as cromátides juntas. É a região mais condensada do cromossomo, normalmente localizada no meio da estrutura, onde as cromátides-irmãs entram em contato. 1960: Padronização das técnicas citogenéticas e nomenclatura cromossômica. Classificação e nomenclaturas cromossômicas Se dar do maior ao menor cromossomo, colocando-os sempre aos pares (até o 22). ✓ Classificação de Denver – 1960 (Colorado/USA) 1. Posição do centrômero: Na espécie humana temos os três tipos (imagem acima). Metacêntrico: O centrômero se localiza no centro do cromossomo, sendo os braços do mesmo tamanho; Submetacêntrico: O centrômero está um pouco afastado do meio do cromossomo; Acrocêntrico: O centrômero está bem afastado do centro do cromossomo, próximo a uma das extremidades, resultando em um braço bem maior que o outro. Existe também um quarto tipo – Telocêntrico – que não faz parte da espécie humana. No Telocêntrico, o centrômero está localizado na região terminal do cromossomo. 2. Tamanho Podem ser: Grandes, médios ou pequenos. Sempre são baseados por uma linha que passa pelo centrômero. P.S.: Cromossomo 21 é o menor de todos Telocêntrico Acrocêntrico Submetacêntri co Metacêntric o *Banda, sub-banda e micro-banda (nem sempre tem micro-banda). Ex.: P-22.3 → lê-se braço P, banda 2, sub- banda 2 e micro-banda 3. Análise citogenética Primeiro tem que se obter as metáfases; Depois pode-se utilizar: Coloração convencional, bandamento cromossômico ou outras técnicas de citogenética molecular. 1. Bandamento cromossômico: GTG: usa o corante Giemsa com a enzima Tripsina, para digerir parcialmente o cromossomo (mais comum atualmente) – 1971 Seabright et al. Alta resolução (Yunis et al., 1980): irá apresentar muito mais bandas, terá maior refinamento na observação desses cromossomos; QFQ: usa o corante Quinacrina (fluorócromo - composto que faz com que a molécula seja fluorescente) – 1971 Casperson et al.; CBG: irá corar apenas centrômeros, com exceção dos cromossomos 1, 9 e Y (que coram a banda heterocromática) – 1971 Sumner et al.; RHG: representa um padrão de bandas claras e escuras contrárias da banda G (oposto da Banda G - GTG) – 1971 Dutrillaux et al.; TCI: troca de cromátides-irmãs (S. de Bloom). Quantidades iguais de DNA são trocadas e evidenciadas pela diferente coloração entre as cromátides-irmãs. Em humanos não submetidos à condição de toxicidade e nem portadores de câncer a troca de cromátides-irmãs atinge 20% e naqueles que fazem uso de drogas ou portadores de câncer pode chegar a 80% de trocas. Esta técnica é um bom marcador para possíveis danos no DNA – 1970 Zakharov & Egolina; NOR: irá corar as regiões organizadoras do nucléolo (regiões satélites). A prata é um dos corantes mais usados - 1975 Goodpasture & Bloom. Cromossomo X-Frágil: um determinado local do cromossomo X é “frágil”, devido a uma mutação que impede o DNA de se compactar nessa região fragilizada\mutada. Hibridização in situ fluorescente A hibridização in situ é uma técnica baseada na detecção de pequenos segmentos de DNA ou RNA a partir de "sondas" específicas. As sondas são sequências de nucleotídeos complementares desenvolvidas a partir de segmentos conhecidos do DNA ou RNA que se deseja identificar – Essa sonda irá “investigar onde irá grudar”. Para garantir a veracidade do resultado, deve-se utilizar no mínimo dois tipos de corantes, para garantir que a técnica deu certo. Ex.: sondas do cromossomo 21 Fez-se a sonda do C. 21, corando-a em vermelho, a qual hibridizou (grudou) com o C. 21. Portanto, pode- se observar 3 marcações vermelhas, demonstrando que essa célula possui 3x o C. 21 (trissomia 21). E o controle deu-se no C. 13 em verde. Sonda Painting: ligam-se a todas as posições de um cromossomo específico. Indicado para detectar aneuploidias translocações, deleções ou pedaços a mais de um cromossomo que se queira identificar. Cromossomo inv (dup): ocorre uma translocação entre os cromossomos; Cromossomo em anel: uma alteração estrutural que surge quando acontece uma quebra nas duas extremidades do cromossomo (braço curto e braço longo) e uma subsequente fusão. Multiprobe: uma só lâmina, com pelo menos 8 intersecções, proporciona identificar (por coloração) cada um dos cromossomos. Em cada intersecção tem sondas de diversas cores (verde, vermelha, azul, etc.), para um par de cromossomo, podendo identificar os 24 cromossomos da espécie humana. Cariótipo Espectral (SKY) Permite a observação dos 24 cromossomos em um único procedimento, através da utilização de um coquetel único de sondas cromossômicas, que marcam diferencialmente e identificam cada par cromossômico. Esse coquetel é constituído de uma mistura de 5 fluorocromos com espectros distintos. A imagem espectral gerada é analisada pelo software que compara esses espectros com uma biblioteca contendo combinações de cada fluorocromo para cada cromossomo, gerando uma imagem classificatória. Hibridação Genômica Comparativa (CGH) Identifica perdas e ganhos de segmentos cromossômicos. Consiste na marcação do DNA teste com um fluorocromo verde, com DNA normal marcado com um fluorocromo vermelho. Ambos são hibridados em preparações metafásicas humanas normais (lâmina controle). O DNA normal e as metáfases são obtidos de um voluntário saudável. Os fragmentos de DNA marcados em verde e vermelho competem pela hibridação em seus loci de origem na preparação metafásica. A proporção de fluorescência medida ao longo do eixo cromossômico representa: verde = perda (razão < 1) e vermelha = ganho (razão > 1) de material genético na célula analisada naquela região específica. CGH-Array (micro arranjo de CGH): é baseada nos mesmos princípios da técnica de CGH. A diferença essencial está na plataforma usada para a hibridação dos DNA teste e DNA normal marcados. Enquanto a técnica de CGH é realizada em células metafásicas, no CGH-Array a hibridação é feita num arranjo formado por vários pontos contendo cada um deles um clone genômico de interesse. Obtenção de metáfases para analise citogenética. Células do sangue nucleadas – Leucócitos; Os leucócitos são divididos em vários tipos de células. Entre essas células iremos trabalhar com os linfócitos. Sufixo CITO = célula adulta, diferenciada. Não faz mais divisão. Sufixo BLASTO = célula jovem, passível de divisão. Linfócito → Linfoblasto Antibiótico interfere na divisão celular. Logo, todo paciente quetomou antibiótico (estiver sobre antibioticoterapia), não pode fazer cariótipo (cariotipagem). Portanto, deve-se esperar pelo menos um mês, após termino do uso do medicamento para efetuar a coleta. o Aspectos Metodológicos e Aplicações Método Cultura Celular: Sangue periférico (+comum), Medula Óssea, Tumores sólidos, Líquido amniótico, etc. A amostra tem que estar Heparinizada. Iremos usar: Meio RPMI; Glutamina; Soro Fetal Bovino; Fitohemaglutinina. ETAPAS: Coleta → No laboratório: colocar em frascos de cultura → Centrifugar (preparação cromossômica) → Preparação da lâmina → Análise. QUAIS ANORMALIDADES CROMOSSÔMICAS PODEMOS ENCONTRAR? 1. Numéricas: muda o nº\a quantidade Euploidias: monoploidia, triploidia, etc. Aneuploidias: monossomia, nulissomia, trissomia, etc. 2. Estruturais: muda a posição Deleção; Duplicação; Inversão; Translocação. LCR → Fundamental para que ocorra o Crossing Over Translocação: a denominação será baseada no centrômero do cromossomo que permaneceu. Ex.: Derivado do Cromossomo 20 Translocação reciproca (Robertsoniana): não há excesso e nem escassez de material, tem-se todos os genes presentes, a troca é totalmente reciproca, ou seja, sem perda e sem ganho. Não resultará em problemas no indivíduo, no entanto, quando o mesmo for produzir seus óvulos\espermatozoides, pode ocorrer trissomia do 21 (um cromossomo levando 21 e do outro lado tendo ausência do 21). Isocromossomos: (2x o mesmo braço) Cromossomo que perdeu um de seus braços e o substituiu com uma cópia exata do seu outro braço. São às vezes observados em algumas meninas com a Síndrome de Turner ou em células de tumor. CROMOSSOMOPATIAS Ainda que, 20% de todos os conceptos apresentem anomalias cromossômicas. Apenas 0,6% destes chegam ao nascimento. Além disso, 60% dos abortos espontâneos no primeiro trimestre, são causados por cromossomopatias. Indicações para análise cromossômicas: Características dismórficas sugestivas; Deficiência mental idiopática; Estudo familial de anomalias cromossômicas estruturais; Anomalias congênitas múltiplas; Óbitos fetais; Mulheres com baixa estatura; Abortos recorrentes; Infertilidade primária; Desenvolvimento sexual ambíguo; Suspeita de desordem de genes contíguos. 1. ANOMALIAS NUMÉRICAS DOS CROMOSSOMOS AUTOSSOMOS A) Síndrome de Down – Trissomia do 21 Frequência = 1:700. Brasil – 8k por mês; +\- 12,3 RN Citogenética – Diagnóstico citogenético: Trissomia livre = 95%; Trissomia parcial do 21 = rara; Translocação 21q = 1%; Mosaicismo = 1% (até 3% dos casos); Translocação Robertsoniana (14\21) = 3% a 4% 46,XX,+t(14q21q) Diagnósticos clínicos – Características clinicas: Perfil facial achatado; Fendas palpebrais oblíquas para cima; Pregas epicânticas - epicanto; Baixa implantação de orelha; Prega siamesca (prega única na região palmar); Excesso de prega nucal (pode ser vista já no ultrassom); Hiperflexibilidade articular; Deficiência mental; Distúrbio de linguagem/aprendizagem; Baixa estatura relativa; Microcefalia, braquicefalia; Cabelos finos; Boca permanentemente aberta; Língua protrusa, grande e fissurada; Manchas de Brushfield (íris do olho); Ponte nasal achatada; Orelhas pequenas com sobre-dobramento de ramo horizontal de hélix, implantação baixa; Perda de audição; Defeitos cardíacos estruturais (40% dos casos) - Cardiopatias graves → cirurgia no 1ºano de vida; Mãos e pés tendem a ser largos e curtos (quadradas); Braquidactilia; Clinodactilia de 5° dedo; Aumento da distância entre 1° e 2° artelhos; Homens estéreis (maioria) – hipogonadismo; Cerca de 80% dos casos ocorrem por não disjunção; Aumento do risco → aumento da idade materna; Maioria dos casos - não disjunção materna durante a meiose; Risco de recorrência (RR) – repetição: Fator\Risco empírico ≅ 1% (aprox.) – A cada 100 casais que já tiveram um filho com Down, 1 deles poderá sofrer uma repetição, ou seja, 99 terão os filhos normais – Defeito do áster; SD por translocação – RR depende: Do tipo de translocação presente; Se um dos genitores é ou não portador balanceado dessa translocação; ⇒Se a translocação for de novo o RR é muito baixo (dependerá da idade materna). Um dos genitores for portador balanceado de uma translocação Robertsoniana: Segregação alternada - Cromossomicamente normal Translocação balanceada; Segregação adjacente: Trissomia do 14 (inviável); Monossomia do 14 (inviável); Monossomia do 21 (inviável); Trissomia do 21 (SD); 1/3 normal, 1/3 balanceado e 1/3 SD (risco teórico). Estudos populacionais: Mãe: Risco ≅ 12% Pai: Risco ≅ 3% B) Síndrome de Patau – Trissomia do 13 Frequência = 1:5000 a 1:25000; Distribuição sexual = 4F:1M (Feminino e Masculino); Incidência = 1 em 12k nativivos; Citogenética: Trissomia livre do 13 = 80%; Translocação (13\D) = 15%; Mosaico = 5% Diagnósticos clínicos – Características clinicas: Podem apresentar a tríade característica (microftalmia, polidactilia, fissura de lábio e/ou palato) Baixo peso ao nascimento; Hipotonia ao nascimento; Deficiência mental; Distúrbios de linguagem; Dificuldade de alimentação; Hérnia umbilical; Convulsões e crises de apneia; Microcefalia e face deformada; Fontanelas amplas; Microftalmia; Fissura labiopalatal - Lábio leporino e fenda platina; Holoprosencefalia – ventrículo único do cérebro – ciclopia (olhos pequenos, ausentes ou ciclopes) - probóscide; Pescoço curto\alado; Orelhas deformadas; Falhas circunscritas do couro cabeludo; Polidactilia; Malformações cardíacas, renais e digestivas - alterações renais e cardíacas; Dedos flexionados com ou sem sobreposição; Morte rápida, abortos espontâneos ou sobrevida até o segundo ano. Necropsia → ausência da divisão dos hemisférios do cérebro. Risco de recorrência (RR) – repetição: Trissomia livre do 13 = inferior a 1%; Trissomia do 13 por translocação = inferior a 1% (seleção in útero dos conceptos afetados) C) Síndrome de Edwards – Trissomia do 18 Frequência = 1:8000; Distribuição sexual = ligeira predominância para sexo feminino (Razão sexual = 4F:1M); Citogenética: Trissomia livre do 18 = 80%; Aneuploidia dupla ou trissomia parcial = 10%; Mosaico = 10% 47,XX,+18 Diagnóstico clinico - Características clinicas: Atraso de desenvolvimento e crescimento; Accipício proeminente; Baixa implantação de orelhas; Micrognatia; Pescoço alado; Esterno curto; Cardiopatia congênita; Mãos fletidas com sobreposição de dedos; Calcâneo proeminente; Deficiência mental; Distúrbio de linguagem; Baixo peso ao nascimento; Hipoplasia da musculatura esquelética do tecido subcutâneo e adiposo; Hipertonia; Convulsões na 1ª semana de vida; Orelhas com implantação baixa; Quirodáctilos com posição característica; Hipoplasia das unhas, principalmente de 5° dedo; Pés em mata-borrão; Dorsiflexão do 1° dedo dos pés; Anomalias renais. + Frequentes: Deformidade facial, anomalias de extremidades (dedos cerrados, encurvados), malformações cardíacas, renais, genitais e respiratórias, lábio leporino e palato fendido, maxilar retraído ou ausente. Óbito em 90% dos casos antes do primeiro ano de vida. Risco de recorrência (RR) – repetição: Trissomia livre do 18: inferior a 1%; Trissomia do 18 em mosaico: inferior a 1%; Alteração estrutural do 18: se um dos genitores for portador de translocação balanceada o RR é > 5%. 2. ANOMALIAS CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS A) Síndrome de Cri-du-chat - Monossomia do braço curto do 5 (5p-) Frequência = 1:50000 Região critica = 5p15 Citogenética: Esporádicos = 85%; Filhos de portadores de translocaçãobalanceada envolvendo o cromossomo 5 = 15% RR casos esporádicos: RR desprezível (<1%); Pais apresentando translocação: RR ≅ 25% Diagnóstico clinico - Características clinicas: Baixo peso ao nascimento; Hipotonia; Choro fraco semelhante ao miado do gato; Microcefalia; Face arredondada; Hipertelorismo ocular; Epicanto; Fendas palpebrais de inclinação antimongolóide; Estrabismo, geralmente divergente; Orelhas de baixa implantação e ou displásicas; Cardiopatia congênita. B) Síndrome de Wolf-Hirschorn (4p-) Ocorrência rara e não se conhece sua incidência; Diagnóstico clinico - Características clinicas: Baixo peso e grande dificuldade de crescimento (83%); Hipotonia (28%); Convulsões (17%); Face característica em elmo grego; Lábio leporino/fenda palatina; Coloboma de íris. 3. Translocações cromossômicas A) Reciproca O risco da prole dependerá de onde e como o rearranjo interferirá no processo normal da meiose. I. O RR é muito baixo caso nenhum dos pais apresente a translocação balanceada; II. Se o rearranjo no indivíduo afetado é balanceado: Rearranjo está relacionado ou não à condição existente; Se é apenas um achado ocasional; Deve-se estudar a presença da translocação em membros saudáveis da família. III. Translocações recíprocas envolvendo certos segmentos cromossômicos, como 9p, 4p e 5p, têm um alto risco de defeitos não-balanceados (≅ 30%). IV. Translocações X - Autossomos podem interferir na fertilidade e resultar em prole com anomalias citogenéticas. O rearranjo mesmo balanceado pode mutar um gene específico resultando uma mulher com translocação X – autossomo balanceada apresentando uma afecção ligada ao X. 4. Inversões Formação de alça no pareamento na meiose I. A) Inversão paracêntrica: Cromossomos recombinantes não balanceados são acêntricos ou dicêntricos; Risco de nativivo anormal é muito baixo. B) Inversão pericêntrica: Cromossomos recombinantes não-balanceados podem apresentar tanto duplicação como deleção; Risco de nativivo anormal é de 5% a 10%. Ex.: inv (3) (p25q21) – províncias do Canadá Inv (8) (p23.1q22.1) - hispânicos Mosaicismo O risco para a prole de pacientes que apresentam mosaicismo cromossômico é difícil de ser avaliado, mas o diagnóstico pré-natal para estas gestações é oferecido. 5. Duplicações Origem: Crossing over desigual durante a meiose; Prole de indivíduos com translocação recíproca ou inversão; RR mínimo na ausência de rearranjo nos pais. 6. Inserções Tipo não-recíproco de translocação Segregação anormal de cromossomos com a inserção: Duplicação; Deleção; Normal; Portadores balanceados. Risco médio de produzir filho anormal: até 50%. 7. Deleções Haploinsuficiência; Origem: Crossing over desigual durante a meiose; Prole de indivíduos com translocação recíproca ou inversão; RR mínimo na ausência de rearranjo nos pais; Risco de recorrência (RR): Casos esporádicos: RR desprezível (<1%); Pais apresentando translocação: RR ≅ 25% 8. Síndromes de microdeleções Grupo de doenças reconhecidas clinicamente e caracterizadas por uma microdeleção de um segmento cromossômico envolvendo múltiplos genes → Síndromes de genes contíguos ou doenças genômicas Uma microdelação pode ser: intersticial ou terminal; Uma microdeleção deve abranger aproximadamente 4Mb para ser identificável por microscopia óptica. A) Síndrome de Prader-Willi (PWS) Frequência = 1:15000; Genética: Microdeleção 15q11.13 do cromossomo paterno (70%); Dissomia Uniparental materna (25%); Anomalias no processo de imprinting (2 a 5%); Gene candidato: gene SNRPN. Diagnóstico clinico - Características clinicas: Hipotonia durante a infância; Obesidade; Problemas comportamentais: hiperfagia, explosões temperamentais e violência; Hipogonadismo; Características faciais distintas; Mãos e pés pequenos; Hipopigmentação; Deficiência mental; Dificuldades alimentares (bebê); Retardo desenvolvimento neuropsicomotor; Problemas na conduta: irritabilidade, sonolência, agressividade e birras. B) Síndrome de Angelman Frequência = 1:25000; Genética: Microdeleção 15q11.13 do cromossomo materno (70%); Dissomia Uniparental paterna (2 a 5%); Anomalias no processo de imprinting (5%); Mutações no gene UBE-3A (20%); Diagnóstico clinico - Características clinicas: Microcefalia; Ataxia; Modo de andar característico; Sorriso constante; Convulsões; Deficiência mental grave; Hipopigmentação; Histórico de atraso motor (marcha atáxica); Queixa grave de linguagem; Problemas alimentares/sono. RR: Pais normais: risco relativamente baixo de ter outro filho afetado; Se portadores da deleção ou microdeleção: risco de 50% 9. ANOMALIAS NUMÉRICAS DOS CROMOSSOMOS SEXUAIS A) Aneuploidias I. Síndrome de Turner (45, X) CARACTERÍSTICAS – (FETO): Higroma cístico; Alteração da drenagem linfática; 99% dos 45,X são abortados; Mosaicismo 45,X/46,XX?? CARACTERÍSTICAS – INFÂNCIA: Incidência de cerca de 1/2.500 nv; Essencialmente do sexo feminino; Baixa estatura de início pré-natal; Hidropisia fetal; Linfedema das mãos e dos pés; Sobra de pele em pescoço; Cardiopatia congênita; Anomalias renais CARACTERÍSTICAS – ADOLESCÊNCIA: Baixa estatura; Face triangular; Pescoço alado; Implantação de cabelo em tridente; Unhas hiperconvexas; 4° metacarpo curto; Tórax em escudo CARACTERÍSTICAS – ADULTO: Ausência de caracteres sexuais secundários; Amenorreia primária; Surdez. II. Síndrome de Klinefelter Trissomia do Cromossomo Sexual XXY (47) ou XYY (48) ou duplo Y (XYY) Homens que nascem normais; Diagnóstico clinico - Características clinicas: Na puberdade: muito altos, braços longos, pelos pubianos do tipo feminino (pilosidade triangular), não produzem espermatozoide, testículo fibrótico, ejaculação normal, estéreis, desenvolvimento de mamas. 47,XYY: Podem apresentar “alterações comportamentais” e de aprendizagem; Frequência = 1:1000 47,XXY: Hipogonadismo, elevada estatura e infertilidade; Frequência = 1:1000 III. Síndrome do triplo X Podem apresentar dificuldade de aprendizagem; Frequência = 1:1000 IV. Isocromossomos Comum em relação ao cromossomo X; Fenótipo variável da síndrome de Turner; Nos demais cromossomo costuma ser letal; RR inferior a 1%. V. Cromossomos marcadores ≅1/5 dos cromossomos marcadores tem origem familial; 80% dos casos surgem de novo – associados com idade materna avançada; RR: Quando de origem familial – o risco de transmissão é considerado baixo e espera-se que os filhos apresentem o mesmo fenótipo normal dos genitores; Quando de novo o risco é desprezível. Risco de recorrência para os pais: A recorrência de anomalias de cromossomos sexuais em uma família é muito rara. Risco de recorrência para o indivíduo afetado: O risco de transmissão pelos afetados férteis é raro. PADRÕES DE HERANÇAS MONOGÊNICAS Um gene = Uma característica Uma mutação = Uma afecção McKusick: Catalogou +/- 4.000 doenças monogênicas; 84% = +/- 3.360 doenças = 1.990 genes; Diferentes mutações no mesmo gene = diferentes doenças; Mutações em genes diferentes = mesma doença. 16% das doenças = +/- 640 genes desconhecidos; 25.000 genes na espécie humana = 8% implicados com doenças humanas; 89% faixa pediátrica; 10% após a puberdade; 1% após a fase reprodutiva Frequência de 0,36% entre nativivos = 1:228; 6% a 8% das crianças hospitalizadas; Nomenclaturas: Locus: posição física do gene no DNA – cromatina – cromossomo; Alelos: formas variantes de um gene. Ex: gene A, a, a’, a”; Alelo tipo selvagem: alelo mais comum em uma população. Ex.: A; Alelo mutantes: mutação em um alelo tipo selvagem. Ex.:a, a’, a’’. Homozigoto: possui os dois alelos iguais. Ex: aa , aa, a’a’; Heterozigoto: possui os dois alelos diferentes. Ex: Aa; Heterozigoto composto: possui os dois alelos mutantes – nenhum é do tipo selvagem - indivíduo tem duas mutações. Ex: aa’, a’a’’; Hemizigoto: alelo mutante em locus do cromosso x em um homem – metade do ovo tem alelos mutantes. Heredograma: Padrão gráfico das genealogias humanas - “árvore geneológica” Grau de parentesco: 1º → Pais, irmãos e filhos 2º → Avós, tios, sobrinhos e netos 3º → Primos 4º → Filhos dos primos Probando corresponde ao III-5 no heredograma. Tipos de heranças: Heranças autossômicas: dominantes ou recessivas; Heranças ligadas ao X: dominantes ou recessivas; Fatores que afetam os padrões de Heredogramas: Expressividade = gravidade da expressão do fenótipo, entre os indivíduos com o mesmo genótipo causador da doença. Levemente\suavemente afetado ou gravemente afetado - expressividade variável Intrafamilial = 2 indivíduos da mesma família afetados, porém, um suavemente afetado e outro gravemente (Ex.: 2 irmãos) – Expressividade altamente variável na espécie humana, tanto genéticas quanto infecciosas. Interfamilial = Um núcleo da família terá um padrão de expressão da doença, em outro núcleo familiar as expressões são totalmente diferentes, mesmo ambos tendo a mesma doença. Pleiotropia = múltiplos efeitos de um gene (Ex.: afetando a pele e o coração, afetando mais severamente o coração de uma família e na outra a pele). Penetrância = “tudo ou nada” - é a probabilidade de que um gene venha, de fato, a possuir uma expressão fenotípica. Ter o gene mutado = fenótipo alterado → Penetrância completa 100% Ter o gene mutado = fenótipo normal → Penetrância reduzida (Quando a frequência de expressão de um fenótipo é de menos de 100% — ou seja, quando alguns daqueles que apresentam o genótipo apropriado falham completamente em expressá-lo) Ex: 85% → 100 indivíduos tem o gene mutado, porém somente 85 possuem o fenótipo alterado, logo, 15% não expressam a mutação, mesmo possuindo o gene. Idade do início para “desencadear” a doença: Um indivíduo no heredograma ainda não tem a idade para manifestar a doença; ou Um indivíduo no heredograma faleceu de outras causas e não deu tempo de manifestar a doença. Correlacionado ao genótipo e fenótipo: Heterogeneidade Genética = diferentes etiologias genéticas (+ de um gene causando a doença); Heterogeneidade Alélica = Diferentes alelos mutados → diferenças na forma clínica da doença Ex.: Fibrose Cística – gene CFTR 1.400 alelos diferentes. Heterogeneidade de Locus = Diferentes locus mutados → mesmo fenótipo. Ex.: retinite pigmentosa 24 formas autossômicas recessivas 14 formas autossômicas dominantes 05 formas ligadas ao X 43 formas diferentes = 43 locus diferentes. Heterogeneidade Fenotípica = Diferentes mutações no mesmo gene → diferentes doenças. Ex.: IRF6 – Síndrome de Van der Woude e síndrome do piterígeo poplíteo. 1. HERANÇAS AUTOSSÔMICAS A) Dominantes Doença aparece em todas gerações – não pula gerações (todo filho afetado é prole de um genitor afetado); Mesma proporção de afetados em homens e mulheres. Acondroplasia: Afeta o crescimento\tamanho dos ossos longos. Diagnóstico clinico - Características clinicas: Pernas e braços curtos; Excesso de pregas e dobras cutâneas nos membros; Alterações faciais típicos (testa longa, nariz achatado, boca em carpa, braquiocefalia); Aparência de macrocefalia relativa; Mão em tridente; Intelecto normal. Nanismo tanatofórico: Raro; Fatal (morte intrauterina ou assim que nasce); Grave; Letal (gene não é passado para frente); De novo (por mutação) Frequência = 1:10.000 Neurofibromatose: Formação de fibromas dos neurônios; Alterações das células de Schwann (por elas que passa o impulso nervoso); Crescimento exacerbado das células de Schwann – célula vai ficar fibrótica = morrer, impedindo a passagem do impulso nervoso; Indivíduo apresenta manchas do tipo “café com leite”; Doença progressiva → manchas vão crescendo; Acomete principalmente a região das axilas; Diagnóstico: Apresentar no mínimo 6 manchas, com diâmetro maior que 1.5cm; Indolor. Mancha pode crescer, formar nódulos e formar pêndulos; Podem atrapalhar a função → cirurgia; Recidiva (volta a crescer). Polidactilia: Excesso de dedos. Ectrodactilia: Mãos e pés em forma de lagosta. B) Recessivas Pais obrigatoriamente heterozigotos; Raramente aparece em mais de uma geração. Consanguinidade: Heredograma ‘fechado’; Casamento entre primos (mesmos avós maternos e paternos); Aumenta a chance de ter filhos portadores de doenças recessivas. Endogamia: Casamento interno = população isolada; Casamentos restritos entre uma só população (conservadora); Aumenta as chances de proles com genes recessivos; Grupos religiosos (Judeus); Geográficos (população albina – Ilha no Maranhão); Linguística (Basco – Espanha) Albinismo: Não produção de melanina; Diversos animais; Superstição em aldeias africanas – sacrifícios. Fibrose cística: Cistos fibróticos (glândulas sudoríparas e pâncreas) → Todas as glândulas exócrinas → alteração no canal de sódio e cloro. Liberação de Na Cl – “filho salgado” → índice de 100x aumentado de excreção de Na Cl no suor; Pode ter distúrbio na formação sexual do indivíduo; Alterações nos pulmões (excesso de muco → infecção pulmonar); Carência de água tratada e esgoto – saneamento básico; Diarreia e pneumonia → Subnotificação de FC (“confusão”); Múltiplas alterações: pulmão, fígado, pâncreas, aparato genital. Doença de Tay Sachs: Na população Judaica (100x mais frequente): Incidência = 1:3600 nativivos Frequência de portadores = 1:30 indivíduos; Ausência da enzima que degrada os gangliosidios que estão dentro dos neurônios; Acumulo dos gangliosidios no neurônio → morte desse neurônio; Erro inato do metabolismo; Nasce normal → regresso neurológico a partir do 1ºano de vida (perda da tonicidade, dos movimentos com as mãos, movimento oculares) → vem a falecer entre 2 e 3 anos; Gene letal; Rara entre caucasoides. 2. HERANÇA LIGADA AO CROMOSSOMO X A) Recessivas Todo individuo afetado é filho de uma mulher ‘normal’ portadora do gene; Raramente afeta mulheres: - Somente nos casos em que o pai expressar o gene (possuir a doença) e a mãe for portadora do gene. Hemofilia A: Falta do fator de coagulação nº8; Também conhecida como: Hemofilia real → acometeu a realeza, matou quase todo mundo. Daltonismo: Deficiência para ver as cores Vermelhas e Verdes. Distrofia muscular de Duchenne: Gene letal; Mutações no gene DMD → Codifica a proteína distrofina → ausência dessa proteína → musculo vai perdendo a motricidade. Incapacidade de o organismo produzir a proteína distrofina e a sua inexistência leva a uma perda das fibras musculares, com necrose e substituição por fibrose e tecido adiposo. Hipertrofia de panturrilha. Inicia por volta dos 3 a 4 anos de idade; 4 anos = fraqueza nos pés 7 anos = quedas constantes (não consegue subir as escadas) 11 anos = perda da deambulação (cadeira de rodas) 17 anos = óbito (afeta o diafragma e o coração). B) Dominantes Todas as filhas mulheres de um genitor homem afetado, serão afetadas. Enquanto, os filhos homens não serão afetados. Raquitismo hipofosfatêmico | Resistente a Vit. D: Falta de cálcio nos ossos; Luz solar necessária para ativar Vit. D → grudar no cálcio; Pressão do corpo → vai entortando as pernas; Baixa estatura; Joelho varo\vago; Não adianta dar Vit. D e sugerir que a pessoa vá para o sol → mutação dominante impede que o rim absorva → Resistente. C) Dominantecom letalidade masculina Homem morre e mulher é gravemente afetada. Síndrome de Rett: Só acomete mulheres; Movimento atípico das mãos (alteração neurológica); Não desenvolve a fala (muda). 3. HERANÇA PSEUDO-AUTOSSÔMICA Gene está no cromossomo X, na região pseudo- autossomica. Discondrosteose: Mutação no gene SHOX; Rara; Meninas afetadas & meninos gravemente afetados (muito +)
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