Mutação e polimorfismo

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Mutação e polimorfismo – Hemoglobinopatias
Mutação: alterações numéricas, estruturais, na sequencia do cromossomo, no arranjo do DNA. 
· Mutação dentro do gene
As mutações só causam doenças? Não. Servem para a variabilidade genética, para o processo evolutivo, é necessária para a adaptação ao meio em que vivemos. Se não tivéssemos sofrido a mesmas, não seriamos como hoje, seriamos primitivos. 
Existem mutações que levam a eliminação do individuo, da espécie, são as deletérias. Porem existe outras que se perpetua que tem o estabelecimento daquela espécie no ambiente.
Mutações gênicas:
· Acontecem nos genes
· Levam ao polimorfismo genético, ou seja, a um alelo variante no mesmo gene. 
· Alelo: par de cromossomos, gene “A” (versão selvagem) e outro cromossomo 2 na versão selvagem, porem esse gene sofreu mutação ao longo do processo evolutivo, sendo chamado de “a”, que é o mutante. 
· Alelo selvagem: é o alelo que vem vindo de geração em geração conosco. 
· Posso ter genes que só tem dois tipos de alelos: selvagem e mutante, pode ter 2 mutantes, 4 mutantes, etc. pode ter muitos alelos mutantes, dai entra a dificuldade de encontrar proteínas compatíveis para a doação de órgãos. 
Polimorfismo: quando variante que é tão comum que pode ser encontrada em mais de 1% da população. É uma variação do gene selvagem. Existe outro polimorfismo que tem uma frequência menor na população, em menos de 1%, é chamado de variantes raros, mas não quer dizer que é polimórfico. Isto acontece em determinadas etnias que frente a uma população geral ela é rara. 
Pra que serve os polimorfismos humanos? 
-usados na identificação de vitimas de cadáver, quando a arcada dentada não pode ser reconhecida. Mas precisa de parentes próximos da vitima para fazer a comparação. 
-na identificação de paternidade. Regiões altamente polimórficas. Não da para afirmar 100%, mas da para excluir quem não é pai.
-na medicina forense
-no aconselhamento genético, para saber se os filhos podem ser afetados, portadores de determinadas doenças. 
-farmacogenética onde eu conheço o DNA do paciente e depois prescrevo a medicação, para garantir alta eficácia e boa recuperação. 
-transplantes de órgãos, precisa de todo complexo de histocompatibilidade dos dois indivíduos seja o mais próximo possível. 
Complexo de Histocompatibilidade: 
O órgão receptor tem que vir com as proteínas mais próximas possíveis do doador para não ser rejeitado. *Número de alelos representa as mutações gerais 
Onde as mutações genicas ocorrem, quais os tipos de mutações podem ocorrer e quais consequências que elas levam: 
Quando a mutação acontece ela pode atingir qualquer uma dessas regiões circuladas!
Se acontecer uma mutação na região promotora, o gene não vai ser transcrito e não teremos o produto dele. 
“Hotspots”: Existem locais no nosso genoma, que são pontos quentes, ou seja, preferenciais para sofrer mutações. São o par CG, pois citosina pareia com guanina, e eles atraem mais as alterações de pares nitrogenadas. Mas isso não quer dizer que as outras não sofrem, mas sim que esse par MAIS sofre. 
Transição: quando eu troco uma purina por outra ou uma pirimidina por outra. 
Transverção: quando eu troco uma purina por uma pirimidina ou vice-versa. 
As consequências dessas trocas só dão para saber se tiver a tabela do código genético para ver se houve mudança.
A mutação genica pode ser:
· Pontual ou SNP (polimorfismo de único nucleotídeo): foi apenas um nucleotídeo, base+fosfato+açúcar, que foi trocado. *Mais importante é a base nitrogenada. É a troca dessas bases.
· Inserção: insiro bases.
· Deleção: deleto bases. 
 Tipos de mutações:
· Silenciosa
· Perda ou ganho de função
· Sem sentido 
· Frame Shit, no quadro de leitura: quando eu insiro uma ou mais bases ou quando eu deleto uma ou mais bases. 
*Silenciosa perda ou ganho de função e sem sentido são as PONTUAIS, quando eu faço a troca de bases. 
A formação da PTN começa na transcrição, é uma sequencia genica que vai pegar RNA, foi para o citoplasma onde acontece a tradução. A RNA polimerase tem que conseguir copiar fielmente a fita molde de DNA, para formar um RNA perfeito que o splicing aconteça exatamente, separando exons de introns, para que os exons sejam unidos para que CAP e POLI A cheguem ao citoplasma. 
RNA -> traduzido em aminoácido, cadeia polipeptídica, podendo formar a cadeia primaria, que é a própria sequencia de AA, a secundária e a terciária, que é a tridimensional, e a quaternária que é a associação de duas cadeias polipeptídicas diferentes. 
Eu preciso que esse RNA que chegou ao citoplasma seja traduzido em uma cadeia polipeptídica fielmente. 
Características do código genético: universal, degenerado (mais de uma trinca pode codificar para o mesmo AA) e ele é específico. 
Na região genica houver uma alteração de base nitrogenada, o meu RNA chega à tradução modificada, podendo ser um AA diferente. Uma vez que isso acontece essa PTN pode não comprimir a função dela perfeitamente dentro do organismo. 
Geralmente uma única alteração de base nitrogenada pode acabar com toda uma cadeia polipeptídica, não sendo mais a PTN perfeita.
Mutação silenciosa: O código genético sendo ele redundante mais de um códon pode codificar para o mesmo AA. Então pode acontecer de a mutação alterar o códon, mas não alterar o AA que vai ser codificado, não sendo possível identificar no individua que ele tem a mutação, só pelo estudo genético do individuo, pois a proteína é a mesma, por conta da redundância do código. 
Perda de função ou ganho de função: Se ao invés de CUU, mudasse para CCU, teria outro AA sendo inserido na cadeia polipeptídica, podendo dar certo, como por exemplo, a prolina resolva o papel da leucina, mas também pode ser que ela não consiga. Quando ela não consegue exercer esse papel, chamamos de perda de função ou ganho de função.
*a maioria leva a perda de função da PTN. 
* anemia falciforme é uma exceção, tem ganho de função
Proteína truncada=PTN menor: No caso de ser uma timina, alterada para guanina. Ao invés de eu ter TTA eu tenho TGA, logo vai ser ACT o complementar, sendo o RNA TGA o códon de terminação, o stop códon, onde para a tradução. De repente essa mutação gera um códon de terminação, parando. Por exemplo, uma PTN com 20 AA é diferente de uma com 7, sofre com essa perda, tem perda de função, sofre com a falta da PTN. Mas esse caso é o de sem sentido, onde para a cadeia polipeptídica. 
A trinca GCT sofre mutação, sendo trocada pela timina. CAA, RNA GUU, codifica guanina. Tanto a valina quanto a alanina são aminoácidos neutros, tem natureza química semelhante e a PTN não sofre tanto com a mutação. Podendo cumprir a função da mesma, de conformação espacial. O AA acaba suprindo o papel do outro, seria uma mutação do tipo silenciosa, pois cumpre a função do outro. 
Tem AA que são mais essenciais que o outro, a falta de leucina é muito mais severa que a de interleucina, por exemplo. Pela quantidade de cada uma.
Uma mutação na terceira trinca CAA vira TAA, este vira UAA, sendo um stop códon. O códon de terminação. Uma PTN que tinha que ter 5 AA, vai ter 2. Vai ser uma PTN curta, sem função nenhuma. Na mutação sem sentido tem perda de função também, é o caso da proteína truncada. 
Qualquer uma pode acontecer em qualquer trinca, em qualquer base nitrogenada. A não ser do par CITOCINA-GUANINA.
Códon de terminação UAA, UAG e UGA. 
Mutações por deleção e inserção:
Sequencia normal: A T C C A A T C G A 
 Inserção: U A G G U U A G C U
 Deleção: A T C A A T C G A 
Mudança no quadro de leitura (é no DNA), pois as trincas vão ser desfeitas e novos arranjos vão ser formados. 
Vai mudar todo quadro de leitura e o códon de termino vai ser mais reconhecido, porque vou pegar algumas bases dele para formar com as anteriores e com o final, sendo uma PTN que não vou conseguir usar. 
Na hora que eu mudo a leitura o códon de terminação perde a identidade e a tradução não acaba só acaba quando acabar as trincas, podendo formar uma PTN muito maior que anormal e pode ter perda de função também, pode ser no caso da inserção ou deleção.
-elas não são únicas, podem ser varias adeninas, varias timinas. São variadas. 
 -algumas doenças apresentam uma expansão de trincas
As mutações genicas podem acontecer tanto na região codificadora quanto nas regiões que afetam a estabilidade do RNA mensageiro e nas regiões de splicing. 
Mutações que afetam a estabilidade do RNA mensageiro: a poli A e a cap indicam que o RNAm esta pronto para ir pro citoplasma. Se acontecer mutação no cap ou poli e essas regiões não se ligarem no RNAm, ou só uma se ligar e a outra não, o RNAm então não vai para o citoplasma. Quando disser que acontecem mutações que afetam a estabilidade do RNA, quer dizer que existem mutações que acontecem em regiões de adesão Cap e regiões de inserção da cauda poliA. A região da ponta do RNA não estará perfeita e o cap não vai ser inserido, mesmo coisa da inserção da cauda Poli A. A mesma coisa acontece nas regiões de splicing. 
Isso acarreta na não produção de PTN.
Como a maquinaria de splicing reconhece onde tem que cortar? Existem dinucleotideos específicos que ligam os exons nos introns que sinalizam a maquinaria do corte. Se houver uma mutação pontual a maquinaria passaria reto, o intron que deveria ser descartado vai fazer parte da PTN. Esse tipo de mutação na região de junção de exon e intron também causa produção de PTN alterada, sendo a PTN maior que o normal e tendo uma função alterada, por exemplo. 
Pode ter que as mutações gerem PTN com estruturas normais também, se as alterações não causarem um aumento muito significativo no numero de AA ou se os AA que também forem incluídos na nova PTN conseguirem um papel parecido com os outros, a PTN vai ser normal e utilizada naturalmente pelo organismo. 
Outras mutações que também pode levar a produção de PTN normais, que pode ser na alteração de quantidade, expressão inapropriada, são as mutações que afetam a regulação na dosagem genica, são os reguladores da expressão genica. A região que controla a expressão genica é a PROMOTORA. Se acontecerem mutações naquela região pode acontecer que não consiga mais controlar a expressão e fique continuamente se expressando, aumentando quantidade PTN naquele organismo e acontece no tempo errado a expressão inapropriada, ou seja, o tempo todo. A região promotora perde o poder de controlar essa expressão. Mas pode gerar PTN normais com quantidade reduzida, aumentada ou na hora e local errado. Isso é chamado de expressão ectópica. 
Mutações genicas -> doenças moleculares ou doenças gênicas
As mutações podem acontecer de duas formas:
· Posso herdar (mutação herdada) dos meus pais.
· Posso adquirir (mutação adquirida) ao longo da minha vida através de fatores ambientais, radiações, agentes mutagênicos, pode ser o que está interno e o que está externo. Se as mutações acontecem de forma espontânea, adquirida, podem acontecer a qualquer hora através da minha alimentação, o ar que respiro etc. Temos enzimas que podem reverter/corrigir essas mutações. 
*Temos esse sistema de reparo na mutação espontânea. Essas mutações espontâneas acontecem na replicação, são erros de pareamento dessa fase. 
Na replicação do DNA acontecem mutações espontâneas, naturalmente, qualquer um de nos. 
Temos dois sistemas de enzimas que tentam corrigir os erros nas mutações espontâneas: 
· DNA polimerase é a primeira que tenta corrigir. A replicação esta acontecendo e elas ficam atrás pra ver se esta certa. 
· Sistema de enzimas sintetizadas pelos genes de reparo do DNA checa o DNA pra ver se tem erro de pareamento de base. Se tiver erro, a enzima corta a base errada e segue a certa. 
*a ideia é que o reparo corrija, são das mutações pontuais esses erros, só faz concerto nas trocas de bases quando tem pareamento errado.
Temos por volta de 9 possibilidades de correções através das enzimas. 
Por que o erro acontece na replicação dessas bases nitrogenadas na hora do pareamento? Por que acontecem essas mutações espontâneas? 
· A estrutura química das bases nitrogenadas favorece deslocamento dos elétrons e o deslocamento deles faz com que uma base naturalmente, adenina, por exemplo, se comporte como uma guanina. A única coisa que acontece é uma alteração muito rápida e passageira desses elétrons resolvem se deslocar de posição, saem da posição normal e fazem outra conformação química. Quando a polimerase passa, ela vai lá e corta e coloca a base certa. O erro de pareamento acontece naturalmente porque naturalmente acontecem esses deslocamentos de elétrons das bases nitrogenadas. A dna polimerase corta a ligação de ponte de H e coloca o pareamento correto.
· Essa alteração na conformação dos elétrons é chamada de tautomeria. 
· Nas bases pode acontecer o deslocamento transitório com a redistribuição das ligações químicas, de prótons, fazendo com que elas se apresentem como isômeros. Os elétrons mudam de posição e causam essa confusão. Faz com que uma adenina se pareça com uma guanina, por exemplo, devido a esse reposicionamento transitório. E se já utilizada erroneamente pela DNA polimerase para formar a fita molde, isso só acontece na REPLICAÇÃO.
Exemplos de doenças que também são moleculares, além de mendelianas: Distrofia Muscular de Duchenne, Distrofia Muscular de Becker, Doença de Huntington, Câncer, Hemofilia. 
Por que os erros de pareamento acontecem?
· Porque nas bases A, C, T e G podem acontecer deslocamentos transitórios das ligações químicas com a redistribuição de prótons e elétrons, fazendo com que elas se apresentem como isômeros (tautômeros).
Acontecem erros de pareamentos de 1 para cada 100.000 nucleotídeos, por conta desses isômeros de bases. Quando a DNA polimerase corrige, a taxa cai de 1 para 10.000.000. 
Tenho dois tipos de DNA polimerase: a que forma a fita molde e a que corrige erros de pareamento. 
Entra em ação o sistema de reparo que faz mais uma limpeza, além da DNA polimerase, que ai sobra 0,1% dos erros ainda na célula. 
Taxa basal: é o que vai acontecer naturalmente. 
Tipos de agentes mutagênicos: 
· Biológico: bactérias, vírus.
· Físicos: radiações ionizantes (raios-X, raios gama, raios cósmicos) e radiações ultravioletas.
· Químicos
Agentes mutagênicos físicos: 
Como atua a radiação ionizante: as moléculas são capazes de interagir com o DNA e promover aquele deslocamento de elétrons das bases nitrogenadas, quebra moléculas e arrancar elétrons, produzindo elétrons livres e íons positivos. Podem tanto induzir o deslocamento das ligações químicas, consequentemente dos elétrons das bases nitrogenadas, como pode produzir moléculas reativas dentro do organismo que atuam diretamente no DNA. Pode quebrar moléculas, pode induzir a tautomeria, tem erro de pareamento. 
A radiação ionizante provoca então a produção de radicais livres. 
Radiação ionizante: É aquela capaz de quebrar moléculas e arrancar elétrons, produzindo elétrons livres e íons positivos. Age diretamente na molécula de DNA. = > ERROS DE PAREAMENTO. 
RADICAIS LIVRES – átomos ou moléculas com elétrons desemparelhados (instáveis) em suas camadas externas, quimicamente reativas.
▪ Podem ser formados no citoplasma, nas mitocôndrias ou na membrana celular.
▪ Atuam no sistema imunológico como barreira de defesa do organismo-ação bactericida, fungicida e virótica.
Como o radical livre ataca a bactéria? Ele quebra o DNA dela. Então se sobrar radical livre no nosso organismo e não tiver nenhum patógeno para combater, eles acabam prejudicando nosso próprio DNA. Eles são bons, uteis, mas depois de usados devem ser eliminados. 
Tipos de radicais livres presentes no organismo: 
· Radical superóxido 
· Radical hidroperoxila 
· Radical hidroxila 
· Peróxido de hidrogênio 
· Oxigênio singlet 
· Oxido nítrico
ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGÊNIO (ROS)
· Presentes em situações fisiológicas normais, sua persistência dentro da célula pode levar a danos de DNA.
ALGUMAS FONTES DE RADICAIS LIVRES
-Excesso de exercícios físicos de grande intensidade e duração;
-Exposição ao sol em demasiado;
-Tabaco e álcool; (álcoolaumenta a permeabilidade da membrana para entrar o tabaco).
-Alimentos gordurosos ou com aditivos químicos;
-Processos inflamatórios;
-Poluição ambiental;
-Resíduos de pesticidas (alimentos e atividade laboral);
-Raios-X, radiação ultravioleta e radiação gama em alimentos;
-Estresse.
Radiação ultravioleta: o sol. Elas têm maior comprimento de onda e são mais energéticas. 
Dímeros de pirimidina: acontecem após exposição solar. Quem tem sistema de reparo eficiente, naturalmente corrige o problema, mas quem não tem, não corrige e consequentemente tem a doença chamada de Xeroderma pigmentoso. Tem pessoas que tem apenas sardas no rosto, outras têm perda de tecido por conta desses tumores que são formados na pele. 
Pirimidinas adjacentes – a excitação dos elétrons pela luz UV causa a formação de ligações covalentes entre as bases. O dímero de pirimidina bloqueia a replicação do DNA.
Ao longo da fita de DNA temos duas timinas, é fácil das duas se ligarem. Pode acontecer com CITOSINA-CITOSINA, mas é mais comum entre TIMINIA-TIMINA. Na fita de DNA temos 2 timinas subjacentes, quando a radiação atinge essa região do DNA as pontes de Hidrogênios que elas fazem com as adeninas, essas pontes são rompidas e se ligam covalentemente, formando pontes de lado, sendo que era pra ser paralela. O sistema de reparo corrige facilmente isso no organismo, mas esses indivíduos do xeroderma tem mutação nesses genes de reparo e ele não tem muitas enzimas para fazer esse papel e não conseguem desfazer esses dímeros de timina. Essas estruturas se mantem, a DNA polimerase não consegue continuar e não tem a produção de todo material genético daquela célula. 
Agentes mutagênicos químicos: 
· Análogos de Base
· Compostos com ação direta
· Agentes Alquilantes
· Corantes de Acridina
Esses agentes não estão presentes no nosso dia-a-dia com tanta facilidade como os físicos. Alguns desses só são utilizados em laboratórios. São usados para induzir mutações experimentais para fazer testes. Outros são usados na terapia anticâncer. Como eles são usados? Como é a mutação? Ele mata células cancerosas. 
MUTÁGENOS QUÍMICOS
ANÁLOGOS DE BASE-> Compostos químicos cuja estrutura é muito semelhante à das bases nitrogenadas.
COMPOSTOS COM AÇÃO DIRETA->Não são incorporados ao DNA, mas modificam a estrutura das bases.
AGENTES ALQUILANTES->Geram lesões em 1 ou 2 bases nitrogenadas e impedem a replicação do DNA.
CORANTES DE ACRIDINA->Ligam-se ao DNA inserindo-se entre as bases adjacentes.
As mutações podem ser corrigidas? 
Sistema de reparo:
As mutações podem ser corrigidas. A primeira correção das mutações espontâneas é a DNA polimerase, que é a que tem a função de correção, procura erros e vê se esta tudo certo na replicação. A taxa normal de erro é de 1 erro para cada 1000 nucleotídeos e que depois da atividade da DNA polimerase essa taxa cai de 1 para 10.000.000 de nucleotídeos. Mesmo ela sendo eficiente ainda sobre pareamento errado. 
O sistema de reparo é um conjunto de genes, por volta de 9, que expressam, modificam enzimas responsáveis por todo esse sistema de procura de erros de pareamento, de quebras de DNA. Ele procura GAPs, lacunas, quebras nas fitas de DNA. Às vezes a quebra ocorre em uma única ou em duas fitas de DNA ao mesmo tempo.
· É uma verificação pós-replicação (nas espontâneas), pois nas induzidas funcionam a qualquer momento – corrige até 99,99% dos erros. Os 0,1% não corrigidos se perpetuam no individuo nas divisões celulares subsequentes.
· Polimorfismo nos genes de reparo (XRCC) influencia na taxa de mutação que é mantida no organismo. Se eu tenho problema nas minhas enzimas de reparo e se eu tenho mutação neles, não tenho PTN capazes de corrigi-los, eu me exponho a situações adversas, estou elevando meu risco de ter uma mutação. Isso só se sabe se fizer um teste. 
· Se permanecer em locais gênicos, pode levar a algum prejuízo, mas se permanecer em lugares não gênicos, ai podem continuar silenciosas essa mutações ao longo da vida.
Tem um erro especifico que elas não conseguem corrigir, que é da radiação ultravioleta, dímero de timina. Isso na hora da replicação celular é péssima, pois quando a fita vai ser copiada, ela não entende o que é isso e para a replicação naquele códon e tem prejuízo na célula. 
Tipos de sistema de reparo: 
· Reparo por excisão: O mais importante sistema de reparação de lesões oxidativas, bases modificadas, sítios com perda de bases, quebras simples (é uma quebra de uma fita só do DNA) e pequenas lacunas de DNA. Ele retira a base errada nos pareamentos errados, é a DNA polimerase que faz esse papel e insere uma correta, as enzimas de reparo fazem a mesma coisa. Tira a base ou tira o nucleotídeo todo. É endonucleases que estão indo lá cortar e arrumar o pedaço errado, mas a DNA polimerase ela precisa atuar nessa fase também, pois ela quem faz a inclusão dos nucleotídeos novos, certos. 
*Excisão por base (tira fosfato, açúcar e a base) e excisão de nucleotídeo. 
Etapa em comum nos dois mecanismos: reconhecimento do dano e eliminação por uma endonuclease; uma DNA polimerase preenche esse espaço com a inserção da base ou nucleotídeo complementar ao da fita intacta usada como molde; A DNA ligase fecha o espaço. 
 
Quem leva a base nitrogenada correta é a DNA polimerase I. Ai a DNA ligase faz as ligações de um nucleotídeo em outro (fosfato de um e açúcar de outro). 
Excisão de nucleotídeo tira mais de um, tira duas bases por exemplo. 
Quando o sistema de reparo encontra uma lacuna na fita, ele limpa as regiões do lado, as extremidades. 
Como a polimerase sabe quais as bases que tem que ser colocadas para serem preenchidas? A partir da fita molde. 
Nas quebras de DNA, têm-se perdas de bases, o sistema de reparo vê que tem uma falha, ai ele da uma limpada antes e depois por precaução. 
Nucleotídeo=fosfato, açúcar e a base.
Excisão=retirar
Xeroderma Pigmentoso
Doença genética, autossômica recessiva, causada pela falha no mecanismo de reparo do DNA. O organismo não e capaz de remover o dano causado pela radiação UV (os dímeros de timina). 
Sardas, nódulos córneos, carcinomas basocelulares, carcinomas espinocelulares e melanomas. 
Deficiência na produção das endonucleases que atuam nos dímeros de primidina. Genes XPA a XPG. 
· Reparo por recombinação homologa: Repara quebras de dupla-hélice.
Reparo por recombinação homologa
Homologa=cromossomo
O cromossomo homologo ajuda o outro a se recompor.
Acontece principalmente em quebra de dupla fita. Quando tenho quebra nas duas fitas de DNA, tenho que lançar mão desse tipo de recombinação. 
Tenho um GAP, a dna polimerase chega e o cromossomo tem que lançar mão do seu homologo e se insere na dupla fita do seu homologo para a DNA polimerase usar de molde. A laranja sofreu uma quebra de dupla fita. Uma fita só do DNA danificado entra. A dupla hélice abre, acontece o pareamento dos homólogos e a DNA polimerase consegue refazer com base no azul. Na laranja, como uma das fitas já foi recomposta, ela sai do cromossomo homologo volta e a parear com sua própria fita e a DNA polimerase faz sua fita danificada. 
Tem uma região cromossômica onde às duas fitas estão lesionadas. Esse cromossomo que tem o dano ele busca naturalmente o seu homologo para a DNA poder recompor sua fita, através de um molde. Então só uma fita entra no cromossomo homologo, pareia lá no meio e abre a sua dupla hélice e o cromossomo danificado entra. 
São indivíduos que não conseguem recuperar os danos por radiação ionizante, por exemplo. Ficam com essas falhas na fita. A fita lesionada tem uma lacuna, o resto dela ta normal, o problema dela e não ter material genético em determinado ponto, uma vez corrigida essa lacuna ela fica certa. 
Exemplos de doenças causadas por mutações: 
HEMOGLOBINOPATIAS – DOENÇAS MOLECULARES (erros nos genes, herança mendeliana, autossômica, recessiva ou dominante).
Hemoglobina: principal PTN das hemácias=glóbulos vermelhos=eritrócitos. Transportadora de oxigênios nas hemácias – dos pulmões para os tecidos. 
Estrutura: formada por 2 cadeias polipeptídicas, semelhantesduas a duas.
Ela tem estrutura quaternária. Para ela chegar naquela, teve que passar pela primaria, secundaria e terciaria. A primaria é a cadeia polipeptídica formada depois da tradução, na hora que o RNAm é traduzido em PTN, é a cadeia polipeptídica que é formada, a seq de AA. Essa estrutura primaria começa a se enovelar nela mesma, a estrutura secundária. Então na terciaria já tem o formato enovelado, na estrutura tridimensional. Ela e formada por 4 dessa estrutura terciaria para formar um tetrâmero.
Num individuo adulto, 98% da nossa hemoglobina é cadeira alfa, alfa, beta, beta;
O que faz uma cadeia polipeptídica ter uma estrutural tal? Os AA que a compõem. O que faz ser espacialmente ser diferente da outra, é a seq de AA que ela contem. 
Todas as globinas vão se aglutinar e formar o tetrâmero. 
Dentro de cada cadeira de globina, tem o grupamento heme, que tem o ferro e se liga ao oxigênio para fazer o transporte, do pulmão para os tecidos. 
1 molécula de hemoglobina A tem 4 grupamentos heme, dentro de cada estrutura terciaria. 
Dentro do nosso organismos nos temos 8 genes de globina, as que aparecem em 98% das nossas hemácias é a HEMOGLOBINA A, que é formada por cadeias alfas e betas, mas temos outras globinas: 
Todas elas funcionam no nosso organismo, mas no nascimento em diante alguns são silenciados e outros continuam se expressando. A região promotora que faz isso. 
Ontogenia: expressão diferencial dos genes ao longo do desenvolvimento. 
Esses 8 diferentes genes de globinas, eles estão divididos em 2 cromossomos:
· O cromossomo 11: tem o gene Épsilon, dois genes gamas, gene delta e gene beta. Tem 4 diferentes tipos de genes. 
· O cromossomo 16: porta 2 genes alfa e 1 gene zeta. Esses 2 genes alfa são expressos ao longo do desenvolvimento. Tem so dois tipos de genes. 
*cada um desses grupamentos tem sua própria região promotora. 
Adulto começa a contar a partir dos 6 meses, pois o que e expresso a partir dos 6 meses é expresso no adulto também.
· No período embrionário tem 3 tipos de hemoglobinas sendo expressas: gower 1, gower 2 e Portland. Cada uma tem uma constituição diferente, mas são tretameros, só que o tretameto da gower 1 é zeta 2 e épsilon 2 (duas cadeias zeta e 2 cadeias épsilon). Já a gower 2 é alfa 2 e épsilon 2. E na Portland é a zeta 2 e a gama 2. 
· Quando eu passo para o período fetal, eu tenho 1 hemoblogina só, que é a fetal, a super original, formada por alfa 2 gama 2. O gene zeta e épsilon são silenciados, mantendo so a expressão do alfa e do gama. A hemoglobina fetal tem maior afinidade pelo oxigênio, mais que qualquer uma das outras, pois e nesse período que tem muita ativadade do organismo, precisa muito de oxigênio, precisa de uma versão muito compatível com o oxigênio. Hb F
· Por volta dos 6 meses de idade, na fase adulta, lança mão de outras duas hemoglobinas, o gene beta que estava silenciada ele começa a se expresso e o gene delta também esta sendo expresso, e o gama silencia. Tem a hemoglobina A 2 alfa 2, delta 2 (pouca no organismo), e tem a mais abundante HbA alfa 2 beta 2. 
Como é feita a produção das hemácias: começam a ser produzidas no saco vitelínico, depois fígado, baço e por ultimo, pós-nascimento, na medula óssea. 
Cluster=grupo de genes. 
A região controladora de lócus ajuda a região promotora a regular a expressão do gene, garantir que a região promotora esta funcionando direito. 
Genótipo de um individuo normal: HbA/HbA
Cada gene tem sua própria região promotora, para silenciar e ser expresso. 
Genes expressos e silenciados:
Alfa: está presente em todas as fases do desenvolvimento humano.
No embrionário: zeta e épsilon. Tem gama e alfa também
Fetal: só tem uma hemoglobina, fica só gama e só alfa. 
Adulto: expressão da hemoglobina beta, junto com a alfa e pouco do gene delta. 
*quais são os genes que estão sendo expressos nessa fase
Hemoglobinopatias: 
Dividida em 3 grandes grupos:
1. Variantes estruturais: altera a proteína.
2. Talassemias: síntese reduzida das cadeias de globina. A ptn correta, mas tem expressão reduzida, menos ptn sendo formadas. 
3. Persistência hereditária da HbF: condições que comprometem a mudança da síntese de gama para beta – globina. Mutação dos genes que modifica a estrutura da ptn. 
Variantes estruturais:
A maioria das mutações das variantes estruturais são SNP (polimorfismo de único nucleotídeo).
SNP=ocorre uma mudança de uma única base, substituição de uma única base.
Mais de 400 variantes foram descritas. 
Algumas são silenciosas, como a Hb Campinas, o individuo só foi identificado porque passou por um teste de triagem, ele foi selecionado, pois não causa nenhum fenótipo severo. 
Não são todas as mutações nos genes da globina que levam a alterações físicas, bioquímicas significativas. 
Exemplos de mutações que levam a efeitos bioquímicas que causam doença: hemoglobina S (é a hemoglobina que leva a anemia falciforme).
Na HbS envolve o que gene Beta e que o glu6val é que no AA 6 da cadeia polipeptídica beta, o acido glutâmico foi substituído pela valina, isso ocorreu no DNA, o que vemos agora e o produto final nas PTN. 
Na HbC envolve o gene Beta, alterou o AA 6 (posição), era acido glutâmico mas virou lisina, o que causou cristais de Hb e anemia hemolítica grave. 
Na HbE, envolve o gene Beta, posição 26, substituição de acido glutâmico por lisina, o que causa a hemólise e a anemia microcitica leve. 
· Anemia hemolítica: anemia falciforme e doença da hemoglobina C. 
Variantes HbS e HbC. 
Anemia falciforme: doença que tem origem na África, nos povos do mediterrâneo, onde teve migração forçada dos africanos para o brasil. Trouxeram o gene multado que acabou se perpetuando pelo brasil. Dois heterozigotos precisam se encontrar para gerar um individuo doente. As características mais severas são nos homozigotos recessivos, nos heterozigotos não e tão branda assim. 
Padrão de herança da anemia falciforme: autossômica recessiva, tanto homens quanto mulheres expressam a característica de maneira igualitária. Preciso que aja dois genes mutados para gerar a condição mais branda da doença -> HbS/HbS
Se um dos pais é portador: 50% dos filhos vao ser portadores e 50% dos filhos vao ser normais. 
Se ambos são portadores: Indivíduos heterozigotos=tem o traço falcemico. Tem apenas um gene mutante, portanto são, HbA/HbS. Esses indivíduos em algumas condições expressam pouco o fenótipo da doença não precisa de tratamento e sim de aconselhamento, pois se eles casarem com outro individuo que seja heterozigoto com a mesma condição, eles podem ter 25% chance de ter um filho afetado pela doença. 
HbS/HbS -> tem anemia falciforme
Ou Alfa2Beta2, onde tem mutação no AA 6, a valina. 
A mutação acontece no gene, na sexta trinca, que e a que sofre a mutação. Em condições normais ela é a GAG, a Adenina é transformada em Timina. Esse GTG no RNAM vira GUG, não aparece mais o AA glutâmico e sim a valina, houve a troca no 6Val. 
A mutação muda o RNAm e muda a cadeia polipeptídica. 
O que acontece na anemia falciforme: sob-baixas concentrações de oxigênio, as hemácias assumem forma de foice e entopem os vasos sanguíneos (formam fibras poliméricas que deformam as hemácias). Por isso esses indivíduos precisam estar sempre controlando variações de T, infecções (pois gastam muito oxigênio para o organismo). Uma célula esférica passa muito mais fácil do que uma em formato de foice. 
Causa a crise falcemica: dor musculoesquelética e abdominal. 
Obstrução recorrente da circulação causa infartos em vários tecidos (ossos, baço e pulmão), úlcera nas pernas, crises dolorosas por vaso-oclusão óssea, insuficiência renal e pulmonar, AVC, entre outros.
Anemia hemolítica grave (duração das hemácias é menor) – esplenomegalia
Crise de Sequestramento – é a manifestação mais grave da doença, leva a anemia aguda. O baço passa a capturar as hemácias falciformes, então a medula passa a produzir mais pra suprir essa demanda, mas chegam num ponto que ela acabando liberando hemácias imaturas, que não cumprem o mesmo papel. Isso aumenta o baço, por causadessa necessidade dele de ficar limpando/capturando essas hemácias falsadas. 
Paciente vai a óbito em poucas horas. Necropsia revela vasos periféricos vazios, isquemia generalizada e grande quantidade de hemácias falciformes sequestradas pelo baço.
Tratamento da anemia falciforme: imunização contra infecções pneumocócitas, antibioticoterapia, suplementação de acido fólico, transfusões em pacientes com alto risco de vaso oclusão, uso de hidroxiureia (droga antitumoral) – aumenta a HbF circulante (ter mais hemoglobina fetal no organismo e não ter que ter uma compensação) , diminui a falcização das hemácias, diminui crises dolorosas e reduz a mortalidade, transplante de medula óssea, perspectivas futuras: tratamento com células tronco e terapia genica. 
Silenciar gene beta mutado e super expressar os outros genes*
Traço falcemico (HbA/HbS): indivíduos clinicamente normais; algumas hemácias em foice sob baixas concentrações. É o individuo heterozigoto que clinicamente é normal, mas tem o gene normal e 50% tem esse traço. Não precisa de tratamento e sim de aconselhamento genético. 
Seleção sobre os alelos da anemia falciforme: regiões endêmicas da malária na África e no Brasil coincidem com altos índices de indivíduos traço falcemicos. 
HbA/HbA (hemoglobina normal) – vulnerável a malária.
HbA/HbS (traço falcemico) – resistente a malária. Tem uma proteção, não desenvolvem. 
A seleção favorece os heterozigotos (HbA/HbS). 
Passam o traço mutado para o descendentes, pois são os mais resistentes. 
Teorias sobre resistência a malária do individuo traço falcemico: 
I. Parasita no interior das hemácias consome oxigênio-indução à forma de foice destruição pelo organismo. Quando ela forma foice, o baço captura, capturando hemácia e o parasita, não fazendo o ciclo de vida inteiro no organismo. 
II. Alto nível de oxidação da HbS em relação à HbA –contínua oxidação é deletéria para o parasita. 
Doença da hemoglobina C (HbC/HbC) 
Também é autossômica recessiva. 
AA lisina no lugar do ácido glutâmico. 
A HbC tende a se cristalizar e causar hemólise pois reduz a flexibilidade das hemácias nos vasos sanguíneos.
Anemia mais leve que a da HbS/HbS, acompanhada por esplenomegalia, icterícia e dores ósseas e abdominais.
Manifestação mais tardia que a da anemia falciforme, crises espaçadas e maior concentração de hemoglobina.
Indivíduos HbS/HbC – anemia intermediária entre os dois homozigotos.
Frequência: Em locais onde há HbS: africa equatorial – 15 a 30%
Brasil-1 a 2% entre os afrodescendentes. 
Tratamento da doença da hemoglobina C: Não é recomendado qualquer tratamento especifico.Anemia normalmente não e grave o suficiente para requerer transfusão sanguínea. 
· Alteração no transporte de oxigênio 
Oxidação espontânea do ferro heme resulta na molécula de Metemoglobina.
Oxiemoglobina – forma de hemoglobina capaz de oxigenação reversível.
A metemoglobina é uma Hb anormal na qual o ferro heme está em estado férrico (Fe3+) e não em estado ferroso (Fe2+). Com o ferro oxidado, a Hb é incapaz de transportar O2 ou CO2. 
Existe uma mutação na formação da globina e ela não consegue ter uma afinidade muito grande pelo oxigênio, transportando menos. São pontuais, acontece no estado químico do ferro heme. 
2. Talassemias: 
Não tem mutação no gene para gerar ptn diferente, tenho mutações que silenciam os genes e não tenho produção. 
ALTERAÇÃO NA QUANTIDADE DE PROTEÍNA EXPRESSA
Thalassa – em grego, mar - origem mediterrânea: gregos, turcos, italianos, indianos e povos do Oriente Médio (Anemia do Mediterrâneo)
-Alta frequência = vantagem protetora contra a malária (idem traço falcêmico)
-Padrão de herança autossômica recessiva
-Síndromes talassêmicas: α-, β-, δ-, γ-, δβ, ou ɛγδβ- talassemias
-Mutações nos genes das alfas ou beta-globina reduzem a síntese ou a estabilidade das cadeias.
DEFICIÊNCIA DE CADEIAS alfa -GLOBINA -> alfa-TALASSEMIA
DEFICIÊNCIA DE CADEIAS beta-GLOBINA -> beta-TALASSEMIA
α-TALASSEMIAS: Mutação mais comum: deleções nos genes da α-globina -> ↓ de α-globina → acúmulo de cadeias beta-globina -> Feto: Homotetrâmero de γ-globina = Hb Bart (↓ capacidade transportar O2)
Adulto: Homotetrâmero de beta-globina = HbH (↓ capacidade transportar O2)
Diminuição da Hb alfa, tem acumulo de cadeias betas. Alfa2Beta2 é 98%
As globinas tem tendência de formar tetrâmeros, mas se eu não tenho na fase fetal cadeias alfas suficiente para formar as cadeias gamas, eu tenho um acumulo de cadeias gamas, logo tenho a hemoglobina Bart, que tem baixa capacidade de transportar oxigênio. 
Na fase adulta vão sobrar cadeias betas, pois são eles que estão sendo expressos. 
Frequência: Heterozigota ou homozigota: comuns em asiáticos e afrodescendentes;
• Heterozigoto (traço talassêmico) - recém-nascidos: afrodescendentes brasileiros: 8,4% (Campinas/SP) e 5,4% (Porto Alegre/RS) origem caucasoide (brancos): 2,5% (Porto Alegre/RS). 
Beta-TALASSEMIAS
Mutações: SNPs nos genes da 	BETA-globina
Ocorrência dos SNPs:
Região promotora do gene (TATA box);
• Regiões de splincing;
• Regiões 3 ́do DNA - poliadenilação;
• No término da cadeia: proteína anormal
Frequência: Índia subcontinental e sudeste asiático: de 3% a 10%
Ilhas Chipre e Rodes: de 20% a 25%
Brasil (heterozigotos): descendentes não miscigenados de italianos de SP: 6%, caucasoides em geral de SP e Porto Alegre: 1%. 
Tratamento: Transfusão sanguínea – supre as hemácias necessárias e a hiperatividade da medula óssea; Transplante de medula;
IMPORTANTE - Hemograma - confundida com anemia ferropriva. Tratamento com ferro leva a um acúmulo de ferro nos órgãos que leva, gradualmente, à falência funcional.