[RESUMO] GENÉTICA MÉDICA

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AULA I – BASES MOLECULARES DO CÂNCER – PROF. DÉBORA 
 
▪ ASPECTOS MOLECULARES 
O câncer consiste em alterações genéticas que se acumulam progressivamente no DNA de uma célula normal. O 
câncer tem relação com fatores genéticos e ambientais (cigarro, álcool, radiação UV, alimentos, vírus). 
No conceito atual, há a relevância do fator emocional para desenvolvimento do câncer. Nesse contexto, cabe citar o 
estresse, que altera a expressão de pequenos RNAs (visto em experimento). 
EPIGENÉTICA: Verifica o controle da expressão gênica, como isso pode ser modulado, a forma com que o DNA é 
expresso também influencia (não apenas a sua sequência). 
 
▪ FATORES AMBIENTAIS DO CÂNCER 
• Cigarro → vários componentes carcinogênicos (muita afinidade pelo DNA – se ligam a ele quimicamente – quando 
o DNA é duplicado, a enzima não consegue interpretar corretamente devido a esses componentes carcinogênicos 
estranhos e por isso lança qualquer base) 
• Alimentos → carne (gordura – forma como a carne é produzida – carvão libera substâncias carcinogênicas) 
• Álcool 
• Radiação UV 
• Medicamentos → antineoplásicos podem causar câncer (medicamentos para tratamento de câncer) 
• Bactérias 
• Vírus (Ex: HPV) 
 
▪ AUMENTO DOS CASOS DO CÂNCER 
• Hábitos de vida 
• Envelhecimento da população 
• Métodos de diagnostico mais avançados para detecção do câncer 
 
▪ FATORES GENÉTICOS 
• Os fatores ambientais (externos) causam danos genéticos. 
• MULTI-HIT → fatores ambientais causam a primeira mutação que é passada para as células-filhas, segunda, terceira 
mutação até se instaurar o câncer 
• MULTI-HIT → faz com que a morfologia da célula seja alterada om o tempo 
MUTAÇÃO = processo que produz gene ou um conjunto de cromossomos que diferem do tipo selvagem (uma 
mudança na sequência de DNA de um gene) 
MUTAÇÃO PONTUAL = alteração de um único par de bases do DNA 
 
▪ CONSEQUÊNCIAS FUNCIONAIS DAS MUTAÇÕES 
• Síntese proteica → inicia na transcrição do DNA 
 
 
• Pode produzir uma proteína alterada → pode ser uma enzima de metabolização = vários efeitos decorrentes. 
MUTAÇÃO SINÔNIMA = altera um códon de um aminoácido por outro desse mesmo aminoácido // é uma mutação 
silenciosa, não aparece muito. 
TGT → TGC 
Cys → Cys 
(Em ambos os casos, continua produzindo Cisteína) 
OBS: O código genético é redundante. Vários códons diferentes sintetizam um mesmo aminoácido. 
MUTAÇÃO DE SENTIDO TROCADO = quando um códon é trocado para outro aminoácido // não sinônimas 
(missense). 
TGT → TGG 
Cys → Trp 
(Ao invés de formar Cisteína, forma Triptofano) 
MUTAÇÕES SEM SENTIDO = códon para aminoácido é mudado para o códon de término da tradução (fim) // 
nonsense. 
TGT → TGA 
Cys → Stop Códon 
(Parou a síntese proteica). 
Existem vários outros tipos de mutação, que podem gerar diferentes consequências. 
CÓDONS DE TÉRMINO: UAA, UAG e UGA 
 
▪ CONSEQUÊNCIAS DAS MUTAÇÕES 
• Podem ser geradas proteínas alteradas 
• Influência na carcinogênese 
 
Existem 6 alterações da Fisiologia Celular comuns à maioria dos tumores (carcinogênese): 
 
• Autossuficiência em fatores de crescimento: 
o Células produzem seus próprios fatores de crescimento, regulam sua proliferação celular 
o A célula tumoral sempre produz fatores de crescimento, ela quase não fica em G0 (repouso) 
o Por exemplo, durante o tratamento quimioterápico, ela entra em G0 apenas para se proteger 
 
• Insensibilidade aos fatores antiproliferativos: 
o A célula continua proliferando mesmo na presença desses fatores 
 
• Evasão à apoptose: 
o Mutações nos genes que promovem a Apoptose 
o Ela não morre por apoptose 
 
• Angiogênese sustentada: 
o Produz fatores que induzem ao crescimento de novos vasos sanguíneos 
 
• Imortalidade 
 
• Invasão tecidual e Metástase 
o Cai na corrente sanguínea (produz substâncias que rompem os vasos sanguíneos) 
o Produzem moléculas de adesão e se prendem ao vaso sanguíneo 
o Rompem a parede do vaso e entram em outros tecidos 
 
• Questão energética 
o Célula tumoral utiliza Glicose para sintetizar a energia de maneira rápida e eficaz 
 
CÂNCER é o resultado de alterações estruturais e/ou funcionais de alguns genes cuja função é controlar a 
proliferação, diferenciação e morte celular. 
Genes supressores: genes que suprimem a proliferação celular (controlam negativamente) → genes de apoptose, 
controladores do ciclo celular... 
Proto-oncogenes: todo e qualquer gene que regula a proliferação celular normal 
Oncogenes: genes alterados que contribuem para a formação da célula tumoral 
Existe um desequilíbrio → no câncer os proto-oncogenes estão mutados (aumento de função) e os genes supressores 
estão inibidos → favorece o surgimento do câncer → vários genes envolvidos 
 
AULA II – ESTRUTURA E REPLICAÇÃO DO DNA – PROF. DÉBORA 
 
Cada organismo apresenta um conjunto distinto de ácidos nucleicos e proteínas. 
 
DE QUE SÃO FORMADAS AS UNIDADES FUNDAMENTAIS? 
• Principais elementos químicos existentes nas células → C, H, O, N, P, S 
• Qual o elemento químico temos no DNA e não temos nas proteínas? FÓSFORO 
• Qual o elemento químico temos nas proteínas e não temos no DNA? ENXOFRE 
 
Interações químicas entre os elementos → diferentes tipos interagem para formar interação entre moléculas (muitas 
ligações são fracas quando sozinhas, mas muito fortes quando associadas) 
 
PRINCÍPIO BÁSICO DO DNA E DO RNA ➔ Complementaridade molecular 
• Perpetuação da informação 
• Complementaridade de bases em um código que perpetua a informação 
• Permite uma forte ligação de proteínas mediante ligações 
• A união de todas as proteínas forma uma ligação intermolecular forte 
 
 
As características estruturais das moléculas são muito importantes na função das mesmas 
PONTOS IMPORTANTES NA GENÉTICA: ESTRUTURA | FUNÇÃO | MECANISMO 
Alterações na sequência do DNA → mutações → câncer 
 
▪ ESTRUTURA E COMPOSIÇÃO DO DNA 
ESTRUTURA DO DNA 
DNA → forma material genético 
Transformação: 
Enxofre → tem nas proteínas e não no DNA 
Fósforo → presente no DNA e não nas proteínas 
 
COMPOSIÇÃO DO DNA: 
Nucleotídeos → formados por bases nitrogenadas (ATCG), açúcar (desoxirribose) e fosfato 
Bases nitrogenadas → purínicas ou pirimidínicas 
Açúcar → na posição 2’ tem um H e não uma Hidroxila como na Ribose 
Bases: 
• Purínicas → A ou G (formada por 2 núcleos) 
• Pirimidínicas → C ou T (formada por 1 núcleo) 
• A união é sempre de uma purínica + uma pirimidínica 
• RNA ➔ a Uracila é pirimidínica (U) no lugar da Tirosina (T) 
 
RNA x DNA 
• Posição 2 do RNA ➔ hidroxila 
• Posição 2 do DNA ➔ hidrogênio (desoxi = sem oxigênio) 
 
NUCLEOTÍDEO x NUCLEOSÍDEO 
• Relação com a presença ou a ausência de fosfato 
• Com → Nucleotídeo 
• Sem → Nucleosídeo 
 
SEMELHANÇAS E DIFERENÇAS ENTRE RNA E DNA 
• Semelhanças 
o Bases A, C e G 
o Grupamento Fosfato 
• Diferenças 
 
o DNA → açúcar desoxirribose // RNA → açúcar ribose 
o DNA → presença de T // RNA → presença de U 
o DNA → fita dupla // RNA → fita simples 
 
Análise cristalográfica do DNA ➔ Molécula helicoidal (espiral) 
 
MODELO DE DUPLA-HÉLICE DO DNA 
• Cada nucleotídeo se liga ao próximo por uma ligação fosfodiéster → entre o carbono 3 e o carbono 5 → a 
orientação da adição é de 5’ para 3’ (remete ao Carbono do açúcar) 
• As fitas são antiparalelas, então do outro lado a ponta 3 é em cima e 5 embaixo (invertido) 
• As duas hélices são mantidas juntas por pontes de hidrogênio (CG = 3) (AT = 2) 
• Nas extremidades → açúcar e fosfato 
• Bases do meio = hidrofóbicas 
• Esqueleto açúcar-fosfato = hidrofílico 
 
Pares de BASES: 
• Empilhamento central na dupla hélice 
• Confere estabilidade à molécula de DNA com exclusão de água 
• Formação de sulcos → sulco maior e sulco menor 
• A interação física é favorecida no sulco maior 
• SULCO MENOR → mostra as pontes de H entre as bases complementares 
• SULCO MAIOR → mostra os giros adjacentes de 2 voltas da dupla hélice 
Cada par de base consiste em uma basepurinica e uma base pirimidínica → G pareia com C; A pareia com T 
• Se fosse pirimidina-pirimidina ➔ DNA muito curto 
• Se fosse purina-purina ➔ DNA muito longo 
Os cromossomos são formados por 2 longas moléculas de DNA que vão permanecer juntas devido a interações 
eletrostáticas de curta distância (individualmente apresentam fraca intensidade) 
Quanto maior o número de pontes de H, mais estável é a interação 
• G-C é mais estável que A-T 
• É mais fácil romper a dupla fita de DNA rico em A-T do que rico em G-C 
As fitas são antiparalelas → polaridade inversa = filamentos antiparalelos (um lado é 5’3’ e o outro 3’5’) 
 
 
 
 
 
MECANISMO DE CÓPIA DO MATERIAL GENÉTICO – SEMICONSERVATIVO: 
• Sempre na duplicação é mantido o molde original e a partir dele é sintetizada uma nova fita 
de DNA (fita antiga + fita nova) 
• Regras de pareamento de bases 
• Cada base exposta pareia apenas com a sua base complementar 
Replicação → deselicoidização dos dois filamentos de dupla hélice 
 
CROMOSSOMOS HUMANOS E SUA ESTRUTURA 
Como o DNA adquire o primeiro nível de empacotamento? O DNA está enrolado nas proteínas histonas, essa união 
forma o nucleossoma, que é o 1o nível de empacotamento do DNA 
Cromossomo ➔ estrutura composta por uma única molécula de DNA muito longa e proteínas associadas que contém 
parte ou toda a informação genética de um organismo 
Meiose ou Mitose (metáfase) ➔ cromossomo é condensado 
Cromatina: complexo de DNA, histonas e proteínas não histonas encontrado no núcleo de uma 
célula eucariótica 
• Eucromatina → forma aberta → favorece a transcrição (acesso dos fatores ao DNA) 
• Heterocromatina → forma condensada 
Cromossomos eucarióticos 
Cariótipo: A representação do conjunto total de cromossomos de uma célula, organizado de 
acordo com o tamanho, forma e número 
 
Elementos de sequências de DNA presentes nos Cromossomos: 
• Origem de replicação: região onde se inicia a duplicação do DNA em Eucariotos e humanos → para replicar todo o 
DNA, devem haver várias origens de replicação, de modo a ocorrer em vários sentidos 
• Centrômero: região central do Cromossomo // região central que mantém as cromátides irmãs unidas durante a 
Mitose // metacêntrico (na metade do cromossomo), submetacêntrico (diferença maior) ou acrocêntrico (diferença 
enorme) ➔ Braço curto = p / Braço longo = q (do cromossomo) 
• Telômero: extremidade de um Cromossomo 
Nucleossomo: estrutura básica do cromossomo = HISTONA + DNA 
• Colar de pérolas (cromatina descondensada) 
O cromossomo é uma parte da cromatina. 
 
NUCLEOSSOMA 
• Importante no mecanismo de reparo, replicação e transcrição do DNA 
• Octâmero de histonas (não é uma bolinha única) 
 
 
REGULAÇÃO DA ESTRUTURA DA CROMATINA 
• Herança genética x Herança epigenética 
• Gene: material contido no DNA 
• Epigenética: com a alteração da cromatina ao redor do gene, o gene pode ser desativado sem que haja alteração 
da sequência desse gene (a alteração foi na periferia) 
Epigenética estuda as alterações químicas não genéticas em histonas ou DNA que alteram a função gênica sem 
alterar a sequência do DNA 
Histonas possuem resíduos de Lisina: pode ser acetilado (adicionar acetil-lisina) → modifica a estrutura geral 
• Modificações nas Histonas determinam como e quando o DNA empacotado é acessado para transcrição 
• Reações de acetilação ou metilação (adicoonar acetil ou metil) 
GENE: É uma região do DNA que controla uma característica hereditária particular, geralmente 
correspondente a uma única proteína ou RNA 
Unidade funcional completa (sequência de DNA codificante, éxon, sequências reguladores não-codificantes e 
íntrons) 
 
Manutenção da hereditariedade: 
• Replicação do DNA → processo muito importante 
• DNA → Transcrição → RNA → Tradução → Proteína 
 
A principal enzima do processo de replicação do DNA: 
DNA POLIMERASE 
• Papel central no processo de replicação 
• Adiciona desoxirribonucleotídeos à ponta 3’ usando como molde um único filamento de DNA que foi exposto 
pela deselicoidização da dupla hélice 
• Uma enzima para cada filamento, agindo em conjunto perto da forquilha de replicação 
• Catalisa a reação de alongamento da cadeia → precisa de energia que vem da quebra da ligação fosfato de alta 
energia 
• Adição de base ➔ essa base libera energia que favorece a reação de formação da fosfodiéster 
 
PRINCÍPIOS GERAIS DA REPLICAÇÃO DO DNA: 
• Precisa de fita molde 
• Se dá por meio da complementariedade das bases 
• DNA Polimerase caracteriza a reação de polimerização 
• Só funciona quando há desoxirribonucleosídeos trifosfato disponíveis 
• Polimerase catalisa o crescimento da cadeia no sentido 5’-3’ 
• A enzima requer uma extremidade 3’-OH livre → essencial para a polimerização e replicação do DNA 
 
• Formação da ligação ➔ fosfato é liberado 
• Tipo de ligação sendo formada ➔ ligação fosfodiéster 
 
ONDE SE INICIA A REPLICAÇÃO? 
• Na forquilha de replicação -> região da dupla hélice que é desenrolada e aberta em 2 fitas simples. 
• Local de abertura da fita dupla 
• Região da dupla hélice que é desenrolada → expõe mais os filamentos de DNA separados que atuarão como 
moldes (DNA Polimerase III) → NÃO ABRE A DUPLA FITA, SÓ ADICIONA NUCLEOTÍDEOS 
 
FILAMENTO LEADING 
• Aquele onde a adição de nucleotídeos ocorre próxima da forquilha de replicação 
• Ponta 3’ próxima da forquilha 
• Contínuo 
 
FILAMENTO LAGGING 
• É o outro 
• Síntese ocorre no outro sentido (oposto) 
• Vem do final 
• Filamento descontínuo 
 
SÍNTESE DO FILAMENTO LAGGING 
• A natureza da replicação demanda que ambos os filamentos tenham síntese na região da forquilha de replicação 
• A síntese que se move afastando-se da forquilha não pode continuar por muito tempo ➔ ela é feita de pouco em 
pouco. 
• Enzima primase: sintetiza primer de RNA que marca a região para a DNA Polimerase estender → feito de 
pedacinho em pedacinho 
• Processo descontínuo 
• Vai de pedaço em pedaço 
• Processo em 4 etapas 
• Primase sintetiza um primer de RNA curto → mostra para a polimerase o local que deve se estender 
• Polimerase sintetiza um segmento de DNA e move-se para a ponta 5’ do fragmento 
• Fragmentos de Okazaki ➔ região que inclui o primer + sequência estendida pela DNA Polimerase 
A síntese dos dois filamentos precisa ser iniciada por um primer (do contínuo também!) 
 
PRIMASE 
• Enzima que sintetiza uma cadeia de nucleotídeos de RNA complementar à fita molde, formando uma região curta 
de fita dupla (8 a 12 nucleotídeos). 
 
• A polimerase não consegue começar cadeias, apenas continuar. 
 
DNA POLIMERASE III 
• Alongamento 
 
DNA POLIMERASE I 
• Remove o RNA na ponta 5’ do fragmento vizinho e preenche o espaço (acaba com o fragmento de Okazaki e 
repõe os nucleotídeos) 
 
DNA LIGASE 
• Conecta os fragmentos adjacentes após serem clivados pela DNA Polimerase I (Fragmentos de Okazaki) 
• Formação de ligações fosfodiéster 
 
FIDELIDADE DE REPLICAÇÃO: 
• Mínimos erros! 
• A DNA Polimerase (I e II) exerce atividade de exonuclease 3’ para 5’, tendo uma função de “revisão” ao excisar as 
bases inseridas erroneamente 
• Vários mecanismos de verificação e correção 
DNA POLIMERASE = ATIVIDADE DE SÍNTESE E ATIVIDADE REVISORA = FIDELIDADE AO PROCESSO = CÓPIA QUASE 
PERFEITA 
 
VELOCIDADE x ACURÁCIA: 
• Processo rápido 
• Não sacrifica a velocidade pela acurácia 
• Necessário um complexo que resolva a replicação 
• Enzimas unidas de forma física, química e biológica efetiva 
• DNA Polimerase → coordena as atividades na forquilha de replicação com várias outras proteínas. 
• Repliossomo → maquinário molecular = complexo nucleoproteico que coordena as atividades na forquilha 
• Topoisomerase e Helicase → desenrolam e abrem a dupla hélice na preparação para a replicação do DNA 
• Dupla hélice desenrolada → proteínas de ligação à fita simples impedem que a dupla hélice se constitua 
 
DESLICOIDIZAÇÃO DA DUPLA-HÉLICE DO DNA: 
• Helicases: enzimasque rompem as pontes de H que mantém os 2 filamentos da dupla hélice juntos 
• Topoisomerases: desenrolamento da forquilha de replicação pelas isomerases causam enrolações extras em 
outras regiões 
• DNA Girase: enzima que remove os giros extras 
o Quebra os filamentos de DNA – quebra as ligações fosfodiéster 
 
o DNA gira para remover as hélices 
o Reúne os filamentos de DNA (religa) 
 
MONTAGEM DO REPLIASSOMO – REPLICAÇÃO EM EUCARIOTOS 
Cromossomos eucarióticos existem no núcleo como Cromatina e a unidade básica da Cromatina é o Nucleossomo 
CAF-1 → proteína fator 1 de montagem de Cromatina → leva histonas para a forquilha, onde são montadas e 
formam nucleossomos 
O replissomo eucariótico consegue fazer as mesmas funções do procariótico, e ainda reestabelecer os complexos 
proteína-DNA, os nucleossomos. 
 
ORIGENS DA REPLICAÇÃO EUCARIÓTICA 
• Cada cromossomo eucarioto tem muitas origens de replicação (replicar rapidamente o genoma) 
A REPLICAÇÃO DO DNA OCORRE EM 2 SENTIDOS 
• DNA Polimerases movem-se para fora em ambos os sentidos 
 
REPLICAÇÃO DO DNA E CICLO CELULAR: 
Replicação ocorre na fase S do Ciclo celular 
G1 → Síntese de proteínas para aumento da massa celular 
S → Síntese de DNA 
G2 → Síntese de proteínas importantes para mitose 
M → Mitose 
G0 → Sem fatores de crescimento 
É um processo muito complexo, com muito checkpoints para verificação de eventuais erros. Muito conservado. 
PARA CASA: Como a replicação do DNA fica limitada à fase S? obs.: relacionar a montagem do replissomo com o 
ciclo celular. 
 
VARIAÇÕES DO DNA: 
• Existem variações entre indivíduos 
• Polimorfismo: variação do DNA entre indivíduos é maior que 1% da população 
• SNPs = polimorfismos de base única ➔ quando apenas uma letra (um nucleotídeo) do DNA 
está alterada em mais de 1% da população 
 
TÉRMINO DA REPLICAÇÃO EM EUCARIOTOS 
• Problema → o cromossomo é encurtado toda vez que a replicação acontece (não consegue replicar nas pontas, 
telômeros) 
• Primer é removido → não há como preencher o espaço por replicação convencional 
• Cromossomo encurtado 
 
• A cada ciclo subsequente, o telômero continuaria a se encurtar até que informações codificantes essenciais 
fossem perdidas 
• SOLUÇÃO: Informações que possam ser perdidas // adição de múltiplas cópias em uma sequência simples não 
codificadora ao DNA das pontas dos cromossomos (apenas as sequências repetidas sem informação são perdias) 
• Enzima telomerase: adiciona repetições curtas às pontas 3’ das moléculas de DNA 
PARA CASA: Descreva o mecanismo da telomerase. 
OBS: diferença da dosagem de fármacos dependendo do fator genético e sua determinação no metabolismo.