Bases moleculares das doenças genéticas

Prévia do material em texto

Bases moleculares das doenças genéticas: 
Genética bioquímica, erros inatos do metabolismo e triagem neonatal 
“Uma doença molecular é aquela na qual o evento primário causador é uma mutação, seja ela herdada ou 
adquirida.” 
“Uma doença genética ocorre quando uma alteração no DNA de um gene essencial muda a quantidade, a 
função ou ambas dos produtos gênicos (RNA mensageiro [mRNA] e proteínas). 
Dentro do entendimento básico 
molecular das doenças genéticas 
a mutação sempre será o 
protagonismo de tudo isso, essa 
mutação pode: 
• Ocorrer na região 
codificante; 
• Afetar a estabilidade do 
RNA ou o spicing do RNA; 
• Afetar a regulação ou 
dosagem gênica; 
Uma vez que se entenda quais são 
os genes que sofreram alterações, 
quais os produtos esperados 
daqueles genes e qual o impacto 
daquelas mutações nos 
respectivos genes é possível 
compreender e prever a 
patogênese para o manuseio do 
paciente. 
O que vai nortear para que uma proteína seja considerada normal comparada a uma anormal vai ser o grau e 
o local daquela mutação. A proteína anormal pode ganhar função, perder função, apresentar uma nova 
propriedade e dependendo de qual via essa proteína esteja relacionada a proteína pode ficar instável com 
quantidade reduzida que pode ou não desencadear uma alteração fenotípica grave. 
Toda via bioquímica mesmo que ela tenha uma via central de formação de produto final, há também outras 
vias acessórias já pensando na possibilidade de defeito na via principal. O maior grupo de proteínas 
anormais de grande impacto são aquelas onde ocorre mutação na região codificante, como nas talassemias. 
Mutações de perda de função 
“A perda de função de um gene pode resultar de mutações em seus elementos codificantes ou em seus 
elementos reguladores, bem como de perturbação por inserções ou deleções de sequencias cruciais. Uma 
perda total da função pode resultar da introdução de um códon finalizador prematuro. As mutações de 
sentido trocado e outras mutações de sequencias codificantes também podem abolir ou prejudicar o 
funcionamento, bem como tornar as proteínas instáveis, reduzindo sua abundância.” 
Mutações de ganho de função 
“As mutações também podem alterar o fenótipo bioquímico acentuando o funcionamento de uma proteína. 
Mais não significa melhor, o que pode resultar em uma doença. Este efeito deve-se a (1) um aumento no 
nível da expressão da proteína, ou (2) um aumento na habilidade de cada molécula proteica para 
desempenhar uma ou mais funções normais.” 
• Mutações que acentuam a função normal de uma proteína: raramente, as mutações na região 
codificante podem aumentar a habilidade de cada molécula proteica para desempenhar uma função 
normal, mas são prejudiciais para a função fisiológica geral da proteína, como a hemoglobina 
Kempsey que fixa a hemoglobina em sua alta afinidade por oxigênio, reduzindo a liberação de 
oxigênio para os tecidos. Outro caso é a acondroplasia, na qual uma única substituição de 
aminoácidos no receptor 3 do fator de crescimento de fibroblasto (FGFR3) leva à ativação deste 
receptor mesmo na ausência de FGF. As mutações desse tipo são diferentes daquelas que levam à 
aquisição de uma propriedade funcional nova 
• Mutações que aumentam a produção de uma proteína normal: são mutações que a proteína 
normal está presente, porém em maior quantidade que o normal. As mutações desse tipo devem-se 
ao aumento da dosagem gênica, resultando em parte do cromossomo ou de todo ele como na 
trissomia do 21. Outro exemplo é a degeneração dos nervos periféricos na doença de Charcot-Marie-
Tooth IA que resulta na duplicação do gene 22 de mielina periférica. As mutações deste tipo com 
maior frequência contribuem para a progressão de tumores do que para seu início. 
Mutações de propriedade nova 
“Uma mudança na sequencia de aminoácidos causa patologia por conferir propriedade nova à proteína, sem 
necessariamente alterar suas funções normais a exemplo da anemia falciforme.” 
Mutações associadas à expressão gênica heterocrônica ou ectópica 
“São mutações que alteram as regiões de um gene e causam a expressão inadequada do gene em uma época 
ou em um local anormal. O câncer, com frequência, se deve à expressão anormal de um gene que 
normalmente promove proliferação celular.” 
Como as mutações perturbam as formações de proteínas biologicamente normais? 
Para desenvolver uma proteína biologicamente ativa, a informação deve ser transcrita de uma sequencia de 
nucleotídeos do gene para o mRNA para um polipeptídeo, que então sofre estágios progressivos de 
maturação. Mudanças em algumas dessas etapas decorrentes de alteração no gene estrutural são chamadas 
de anomalias primárias. Em alguns casos a formação de uma proteína depende de eventos modificadores 
que são mediados por outras proteínas ou da associação de uma proteína com outra proteína, quando esses 
eventos modificadores não ocorrem a alteração da função deve-se a uma anomalia secundária na proteína. 
 
 
 
 
Exemplos de diferentes localizações, no 
qual várias doenças podem estar associadas 
nos diferentes tipos de estruturas celulares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
O assunto de genética bioquímica engloba 
erros metabólicos hereditários, erros inatos 
do metabolismo (IEMs) e desordens 
metabólicas congênitas, termos esses que 
estão relacionados com alterações em genes 
de enzimas que trabalham em alguma via 
enzimática de importância que quando está 
alterada apresenta uma doença de 
relevância clínica. 
 
 
 
 
 
Erros inatos do metabolismo (IEMs) 
Os IEMs são definidos como doenças genéticas que afetam o funcionamento normal de proteínas envolvidas 
nas reações químicas que ocorrem como parte de um processo contínuo de degradação e renovação de 
moléculas ao funcionamento do organismo. 
Ex: para que o produto proteico de síntese de uma célula seja 
formado há a participação de enzimas em etapas, quando genes das 
enzimas apresentam alterações os substratos subsequentes para a 
formação do produto final serão afetados. Podem existir outras vias 
auxiliando na formação do produto final. 
Com relação aos erros inatos do metabolismo há vários exemplos, 
como: 
• Enzimas; 
• Reconhecimento de receptores; 
• Sistemas de transporte; 
• Ativador de proteínas ou cofatores. 
Obs: para a maioria das doenças associadas ao 
erro do metabolismo são mutações de 
característica autossômicas recessivas. 
Há cerca de aproximadamente 5000 doenças 
genéticas, dessas cerca de 500 representam IEMs 
e por volta de 200 IEMs são tratáveis, desse 
modo, quanto mais sedo diagnosticada e tratada 
menor serão as complicações dos efeitos 
deletérios que alguma enzima ou substrato de 
acúmulo pode vir a afetar a pessoa portadora. 
 
Para causar a alteração do gene, pode ocorrer: 
• Mutações de ponto; 
• Mutações de sentido trocado; 
• Deleção 
Classificações das doenças de acordo com as vias bioquímicas envolvidas, as que estão em vermelho fazem 
parte dos erros inatos do metabolismo presente no programa de triagem neonatal. 
 
 
 
Quando se fala de erros inatos do metabolismo costuma-se abordar um conhecimento basal de 
aminoácidopatias. Esse é um eixo que envolve enzimas específicas e aminoácidos que dependendo da forma 
como estão armazenados ou eles não são metabolizados gerando complicações, como no caso da 
fenilcetonúria em que há um problema em uma enzima que não atua na conversão correta da fenilalanina em 
tirosina, então nesse caso há um gene alterado que vai influenciar na atividade dessa enzima afetando o uso 
de tirosina para a produção de hormônios, pigmentação da pele e etc. o mesmo pode ser observado em outras 
doenças presentes no quadro. 
 
Alguns autores classificam os IEMs com critério fisiopatológico em três grandes grupos, sendo: 
• Doenças que causam intoxicação 
o Ex: doença da urina do xarope do bordo, doença do ciclo da ureia 
• Doenças que envolvem o metabolismo genéticoo Ex: defeito de oxidação de ácidos graxos, cadeia respiratória 
• Doenças envolvendo o acúmulo de moléculas complexas 
o Ex: mucopolissacarídeos 
Fisiopatologia dos IEMs: 
• Não é simplesmente dizer, por exemplo, que uma mutação altera uma enzima e provoca seu mau 
funcionamento. 
• O que acontece quando a enzima não funciona? 
• Quais as consequências metabólicas dessa anormalidade? 
• Como isso se traduz de fato em sintomas para o paciente? 
 
Quando suspeitar de erros inatos do metabolismo? 
 
FENILCETONÚRIA 
Doença autossômica recessiva, descoberta 
em 1934. Causa mutação na enzima 
fenilalanina hidroxilase (PHA), o que tem 
como consequência: 
• deficiência de tirosina (L-dopa, 
dopamina, norepinefrinae e 
pinefrina) 
• aumento de fenilalanina (compete 
com outros aa na barreira 
hematoencefálica) 
• aumento de fenilalanina desviada 
para outras rotas (fenicetonas-
urina). 
Para transformar fenilalanina em tirosina a 
fenilalanina hidroxilase usa um cofator chamado de tetra-hidrobiopterian (BH4) que pode apresentar 
problemas no processo de conversão. 
No gráfico é possível observar que cada povo apresenta alelos com maior frequência para mutação da enzima 
fenilalanina hidroxilase a exemplo de alelos europeus, asiáticos e brasileiros (Rio Grande do Sul). Essa 
variedade de mutações no gene dessa enzima faz com que tenha indivíduos com fenilcetonúria, que na maioria 
dos casos são indivíduos heterozigotos compostos (mais de uma mutação) que por consequência resulta em 
uma diversidade fenotípica envolvendo a fenilcetonúria. Encontrar indivíduos homozigotos para alelos 
mutantes resulta em fenótipos diferentes, uma vez conhecido esses alelos, é possível direcionar terapia 
farmacológica específica. 
 
Classificação de acordo com o percentual de atividade enzimática 
• PKU Clássica: atividade da fenilalanina hidroxilase praticamente inexistente, menor que 1% e, 
consequentemente, níveis de fenilalanina plasmática>20mg/dL; 
• PKU Leve: atividade enzimática entre 1% e 3%, fenilalanina de 10 a 20mg/dL; 
• Hiperfenilalaninanemia transitória ou permanente: enzima> que 3%, levando a níveis de 
fenilalanina entre 4 a 10mg/dL. Condição benigna. 
Hiperfenilalaninemias atípicas (1-3% do total): 
• Causadas por deficiência do tetrahidrobiopterina 
• Afetados têm um prognóstico pior porque apresentam quadro clínico mais grave (porque atrapalha 
outras vias além da fenilalanina) 
Diagnóstico clínico: 
• Dano neurológico como retardo 
mental; 
• Microcefalia; 
• Retardo na fala; 
• Convulsões; 
• Distúrbios do comportamento; 
• Irritabilidade; 
• Hipopigmentação cutânea; 
• Eczemas; 
• Odor de rato na urina. 
Rastreamento neonatal: entre 2 a 5 dias 
do nascimento (após 48h) 
Diagnóstico: níveis de fenilalanina> 
10mg/dL (duas amostras) 
 
Hipotireoidismo congênito 
Os hormônios tireoidianos atuam em diferentes mecanismos em praticamente todas as células do corpo, logo 
um problema nos hormônios da tireoide vai afetar todo o metabolismo dependente dessa sinalização. Nesse 
caso o problema vai estar ocorrendo na tireoide, principalmente na formação embriológica dela. Para formar 
T3 e T4 é necessário um precursor chamada de tireoglobulina que fica em um espaço chamado de colloid na 
tireoide, mas sozinha ela não faz nada, porque precisa, principalmente, da ingesta de iodo (há um transportador 
a base de sódio que adentra as células foliculares da tireoide e passa por várias enzimas de oxidação). Os íons 
de iodo são conjugados por enzimas específicas nas tireoglobulinas para serem secretados da tireoide para a 
circulação sistêmica. 
 
 
 
Classificação da doença 
• Primária: quando a falha 
ocorre na glândula tireoide; 
• Secundária: deficiência do 
hormônio estimulador da 
tireoide (TSH) hipofisário; 
• Terciária: deficiência do 
hormônio liberador de 
tireotrofina (TRH) 
hipotalâmico; 
• Resistência periférica à 
ação do hormônio tireóideo. 
 
 
 
 
Diagnóstico – triagem neonatal 
• Coleta após 48 horas até o 4º dia 
de vida 
• Dosagem do TSH (TSHneo 5-
20uU/mL) 
o Valores altos são convocados 
o Dosagem de T4 total e/ou livre no 
soro, quando necessária 
 
Tratamento 
• Reposição dos hormônios tireóideos deficitários (levotiroxina sódica) 
• Acompanhamento com avaliação hormonal, avaliações de crescimento e puberdade, além de testes 
psicométricos. Desenvolvimento físico e neuropsicomotor 
• Monitoramento laboratorial (T4 total, T4 livre e concentração de TSH) 
Fibrose cística ou mucoviscidose 
Incidência: 
• Caucasianos 1:3.000 
• Brasil (estudo regional) 1:7.000 
Proteína CFTR (Cystic Transmembrane Regulator) é o fator causador de fibrose cística 
• Membrana apical de células epiteliais; 
• Gene CFTR com 27 éxons (190kb) 
• MSD1 e MSD3: domínio com 12 segmentos= poro do canal de cloreto 
• NBD1 e NBD2: domínio de ligação de ATP 
• Domínio R: regulador 
 
Há mais de 200 mutações descrita para esse gene, há diferentes mutações que podem ser classificadas em 
classes, o que é importante porque já há medicamentos para atuar em cada uma das fases para tentar suprir o 
defeito dessa enzima. 
 
A grande preocupação das pessoas que apresentam mutações graves na fibrose cística é justamente na 
produção de mucos, principalmente, no pulmão, uma vez que doença pode bloquear as vias aéreas, favorece 
proliferação bacteriana, infecção crônica, lesão pulmonar e óbito por disfunção respiratória. 
 
Fisiopatologia da FC 
• O pâncreas é outro órgão que pode estar sendo afetado pela viscosidade desse muco. No pâncreas 
quando os ductos estão obstruídos pela secreção espessa, há uma perda de enzimas digestivas, 
levando à má nutrição. 
• A fibrose pancreática que a maioria destes pacientes apresenta já ocorre no período intrauterino, 
levando a um refluxo de enzimas pancreáticas para a circulação. 
• Bloqueio na reabsorção de cloro nas sudoríparas (suor hipertônico) 
• Muitas crianças sem sinais ao nascimento 
• 5% a 10% dos pacientes afetados nascem com obstrução intestinal por mecônio 
• Esteatorreia, problemas respiratórios, dor abdominal recorrente, pancreatite recorrente, cirrose biliar, 
retardo no desenvolvimento somático. 
 
 
 
Doenças do metabolismo dos esteroides 
 
Nesses casos o fato de ter o 
defeito em uma proteína 
específica afeta o ciclo de 
formação de vários hormônios 
provenientes do colesterol, 
desencadeando que outros 
aumentem sua concentração e 
isso por consequência resulta em 
complicações clínicas. A 
glândula supra renal tem 
configurações histológicas bem 
definidas, cada uma delas tem 
sua participação na formação de 
diferentes hormônios. 
 
 
O interessante desse eixo é o cortisol que será afetado, uma vez que possui várias finalidades (sistema imune, 
fígado, musculo, tecido adiposo). O cortisol tem uma concentração suficiente na circulação sistêmica no qual 
vai estar desempenhando suas 
funções, ele atua como sinalizador 
do eixo hormonal para que os 
hormônios precursores ou 
sinalizadores para que eles sejam 
formados seja desligado tanto na 
adenohipófise quanto no 
hipotálamo. O problema dessa 
doença é que sem a enzima 
antecessora do cortisol 
funcionando, não haverá cortisol 
suficiente para sinalizar por 
feedback negativo os outros 
hormônios, o que leva a sinalização 
constantes para a síntese dos demais 
hormônios, ocasionando as 
manifestações clínicas em crianças 
que são acometidas por hiperplasia adrenal congênita. 
 
 
Hiperplasia adrenal congênita 
Incidência 
• 1:15.000 
• Doença autossômica recessiva 
Causas 
• 95% mutações CYP21A2 (21-hidroxilase), 
baixo cortisol, baixa aldosterona e aumento 
de andrógenos 
• 5% mutações 11-beta-hidroxilase 
Classificações das mutações 
• Grupo A: nenhuma atividade enzimática 
• Grupo B:3 a 7% de atividade enzimática 
• Grupo C: 20 a 6 % de atividade enzimática 
Fenótipos 
• AA: forma perdedora de sal; 
• BBou AB: virilizante simples 
• CC ou AC ou BC: forma não clássica 
Triagem neonatal 
• Dosagem do 17-hidroxi-progesterona (17OHP) 
• Seguido de testes confirmatório no soro 
 
 
 
Deficiência de deficiência de biotinidase 
 
A biotina faz parte do complexo 
B de vitaminas, ela é importante 
para vários ciclos bioquímicos 
para a produção de diferentes 
compostos. Há várias enzimas 
que necessitam de biotinas e ao 
usa-las as biotinas ficam 
conjugadas e recebem o nome de 
biocitinas, a biotinidase faz com 
que a biotina fique livre no ciclo 
para ser novamente usada por 
outras enzimas. Logo, sem a ação 
da biotinidase a biotina não fica 
disponível para várias enzimas. 
O tratamento é feito com 
reposição de biotinidase. 
 
O que é o teste do pezinho? 
• Nome popular para a coleta de sangue realizada por punção no calcanhar; 
• Esse sangue é embebido em papel filtro para ser analisado em laboratório; 
• O nome correto é triagem neonatal.