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PAULA LARISSA LOYOLA SOUZA BLOCO CÉLULAS E MOLÉCULAS GT 4 Características Familiares P1: OK P2: Quais são os tipos de herança genética? P3: • Doença recessiva (mais difícil de acontecer); • Doença dominante; • Existe herança ligado ao sexo; • Herança multifatorial, genético influenciado por outro fator; • Heredograma; • Probabilidade, Lei de Mendel; • Heterozigoto x homozigoto; • Os pais devem ser heterozigoto; • Herança na quantidade de alelos. P4: MAPA ANEXADO P5: • Estudar os tipos de herança (Dominante, Recessiva e ligado ao sexo); • Estudar a herança multifatorial; • Avaliar a probabilidade do neto ser saudável; • Aprender a construir e interpretar o heredograma; • Entender a influência dos alelos; • Estudar a diferença entre Heterozigoto e Homozigoto. Referências bibliográficas: • PIMENTEL, MMG; GALLO, CVM; SANTOS- REBOUÇAS, CB. Genética essencial. Guanabara Koogan, 2013. Rio de Janeiro, RJ. E-book • GRIFFITHS, AJF; MILLER, JH; SUZUKI, DT; LEWONTIN RC; GELBART, WM. Introdução à Genética. 9ª edição. Ed. Guanabara Koogan 2008. Rio de Janeiro. RJ PAULA LARISSA LOYOLA SOUZA BLOCO CÉLULAS E MOLÉCULAS GT 4 Heranças Mendelianas Heranças Monogênicas: Definição de Herança Monogênica: • São características (ou doenças) transmitidas por único gene. • Também é conhecida como Herança Mendeliana (Gregor Mendel, monge do século XIX). • Diz respeito como as unidades hereditárias responsáveis pelos fenótipos eram transmitidas. • A herança monogênica ocorre quando os alelos de um único gene do genoma nuclear de um organismo diploide são transmitidos dos genitores à sua prole. • Os distúrbios monogênicos são caracterizados por seus padrões de transmissão nas famílias. Primeira Lei de Mendel – Lei da segregação Igual • Na reprodução sexuada, os fatores genéticos herdados de cada genitor separam-se na formação dos gametas, sendo que apenas um alelo de cada par será transmitido à prole pelo genitor. o Cromossomos segregam, possibilitando que genes ligados a eles sejam transmitidos como entidades distintas de geração e geração. • Um fator hereditário (um gene), é necessário para produzir a característica • Cada indivíduo tem um par desse gene. • Um gene existe de duas formas (alelos): dominante (A) ou recessiva (a) • Quando eu tenho um fator hereditário, é necessário que eu tenha 2 alelos para produzir a característica. o Um alelo é oriundo da mãe e outro alelo é oriundo do pai. Segunda Lei de Mendel – Princípio de Segregação Independente: • Genes em diferentes lócus são transmitidas independentemente. • Em um evento reprodutivo, um genitor transmite um alelo de cada lócus para sua prole, de forma independente. • Um alelo transmitido em um lócus não tem efeito sobre um transmitido em outros lócus → o lócus, são tipo “gavetinhas”. Em cada gavetinha guarda a informação genética de cada gene. Então, um gene não pode alterar em outro. Genes na expressão fenotípica: No nível do fenótipo, os efeitos de um alelo em determinado lócus cromossômico podem mascarar os efeitos do outro alelo no mesmo lócus, levando-o a conceituar as características como sendo dominante ou recessivas. As formas de um gene: • Os alelos podem ser dominantes ou recessivos. • Dominante/dominância: apenas um alelo é o suficiente para expressar o fenótipo. Podem ser: o Homozigotos (AA) o Heterozigotos (Aa) • Recessivo/recessividade: os dois alelos são necessários para expressar o fenótipo (aa) o Só podem ser homozigotos (aa) → SEMPRE!! PAULA LARISSA LOYOLA SOUZA BLOCO CÉLULAS E MOLÉCULAS GT 4 Expressividade Vs. Penetrância: Tanto os genes dominantes, quanto os recessivos, podem apresentar: • Penetrância: É a probabilidade de um alelo expressar aquele fenótipo. Um mesmo alelo pode se expressar fenotipicamente em uma pessoa e não produzir efeito detectável em oura. o Completa: gene produz fenótipo correspondente sempre que estiver presente em condições de se expressar. o Incompleta: apenas uma parcela dos indivíduos com o mesmo genótipo expressa o fenótipo correspondente. ▪ Nem todo gene mostra fenótipo visível o Penetrância Incompleta: Quando menor que 100% falamos em penetrância incompleta o Penetrância relacionada à idade: os fenótipos podem se manifestar em qualquer fase da existência (distúbios com idade de manifestação variável) • Expressividade: Refere-se às diferenças na expressão do fenótipo. (É a forma que o fenótipo se expressa) o Uniforme: Quando um alelo expressa sempre um único tipo de fenótipo o Variável: Quando a expressão do alelo resulta no aparecimento de vários padrões de fenótipos ou vários graus de expressão. ▪ Há doenças ou condições clínicas que se expressam diferente, entre os afetados. Localização de um gene: Em virtude da localização cromossômica do gene, os traços monogênicos podem ser classificados como: • Autossômicos: se forem determinados por um gene situado em um autossomo o Autossomo: são os primeiros 44 cromossomos, presentes no cariótipo, não ligados aos cromossomos sexuais (XX/XY). • Ligadas ao sexo: se forem determinados por um gene localizado em um dos cromossomos sexuais humanos (X e Y) Expressões fenotípicas: • Existem traços fenotípicos dominantes, codominantes ou recessivos, dependendo do efeito que um alelo possa ter sobre o outro (em heterozigose) o São resultados da expressão gênica. • Fenótipos dominantes: são aqueles decorrentes da expressão de determinado gene em heterozigose (Aa). • Fenótipos recessivos: são decorrentes de mutações que comprometem ambas as cópias funcionais do gene, levando à perda total ou parcial de uma função (aa – homozigotos) • Fenótipos Codominantes: são consequência da presença de alelos que são igualmente expressos no estado heterozigoto (Aa), assim, a expressão de um alelo não mascara a expressão do outro. o Lócus do grupo sanguíneo ABO: (IA, IB e i) determinam a presença dos antígenos A e B nas hemácias. Os alelos IA e IB são codominantes entre si e dominantes em relação ao alelo i, que não codifica antígeno algum. Expressividade variável: • É a variabilidade observada nos efeitos fenotípicos produzidos por um mesmo gene em diferentes indivíduos. • Os mesmos fatores biológicos que influenciam a penetrância de um traço também podem contribuir para a manifestação fenotípica de modo diferenciado, até mesmo entre indivíduos de uma mesma família. PAULA LARISSA LOYOLA SOUZA BLOCO CÉLULAS E MOLÉCULAS GT 4 Antecipação: • Fenômeno biológico, mais precoce, que denota aumento da gravidade de algumas doenças genéticas a cada geração. • Constitui um fenômeno particular que pode influenciar a expressão de um fenótipo. Expansão de repetições instáveis: • Não segue a lei de Mendel • Repetições de nucleotídeos ocorrem ao longo do genoma de forma polimórfica (dezenas de repetições de uma trinca CAG ou GAA, por ex.) • Quando em estado expandido, podem causar dano celular e manifestações clínicas. • Quanto > o nº de manifestações, + cedo a doença se manifestará. Imprinting Genômico: Expressão de apenas um dos alelos parientais. Pleiotropia: Efeitos fenotípicos múltiplos de um gene Feno cópia: • Manifestações de um traço adquirido, não herdado, que se assemelha a um traço de origem genética • O efeito de um gene mutante pode ser simulado pelo e feito de um agente ambiental em um indivíduo geneticamente não mutante. • A doença é decorrente da ação de um agente ambiental, não sendo o indivíduo portador de qualquer mutação gênica relacionada com o fenótipo. Heterogeneidade genética: • Resulta de mutações em diferentes lócus (heterogeneidadede lócus), de diferentes mutações no mesmo lócus ou ambas • É a produção de fenótipos iguais por mecanismos genéticos diferentes. • Heterogeneidade de lócus: refere-se à ocorrência de um mesmo fenótipo causado por mutações em genes diferentes. Heredogramas: • Corresponde a representação gráfica da árvore familiar (genealógica), com o emprego de símbolos padrões Conceitos relevantes: • Genealogia: A extensão familiar representada no heredograma; • Probando: Indivíduo estudado/afetado. Uma família pode ter mais de um probando, se eles forem avaliados a partir de mais de uma fonte. Irmãos e irmãs em uma família compõem uma irmandade; • Consulente: A pessoa que traz as informações familiares • Os parentes são classificados em: o 1º grau: pais, irmãos e prole de um probando. PAULA LARISSA LOYOLA SOUZA BLOCO CÉLULAS E MOLÉCULAS GT 4 o 2º grau: avós e netos, tios e tias, sobrinhos e sobrinhas, meios- irmãos o 3º grau: primos de primeiro grau • Casal consanguíneo: que têm um ou mais antepassados em comum. Ex: primo + prima. Padrões de Herança: Herança autossômica: • Característica oriunda dos cromossomos autossômicos • Cromossomos autossômicos: são os 44 primeiros cromossomos, do cariótipo, presente no homem na mulher, de forma idêntica. • Poderão ser dominantes ou recessivas, mas a característica é expressa da mesma forma, tanto em homens quanto em mulheres. Herança autossômica dominante: • São padrões de heranças dominante, localizadas nos cromossomos autossômicos. • Incidência: 1/1.000 nascimentos. • Os fenótipos dominantes são expressos em indivíduos heterozigotos (Gg) ou homozigotos (GG), para o alelo mutante. o Em geral, os portadores de traços dominantes são heterozigotos (Gg), resultante da união de um genitor normal com um heterozigoto afetado ▪ GGxgg= 50% de ser Aa • Os indivíduos homozigotos para alelo mutante (GG), originados das raras uniões de heterozigotos (GgxGg), em geral, desenvolvem fenótipos muito graves, associados a uma baixa expectativa. Características: 1. O fenótipo geralmente aparece em todas as gerações e uma pessoa afetada tem um genitor afetado. 2. A partir de um genitor afetado, qualquer criança tem o risco de 50% de herdar a característica 3. Familiares fenotipicamente normais não transmite o fenótipo aos seus filhos. 4. Homens e mulheres são igualmente passíveis de transmitir o fenótipo para os filhos, seja qual for o gênero. 5. Uma proporção significativa de casos isolados e de casos esporádicos se deve a mutações novas. No heredograma: • Mulheres e homens podem ser afetados igualmente. • Presente em todas as gerações (transmissão vertical) • Basta 1 alelo alterado para expressão do fenótipo. • Um indivíduo com distúrbio tem, geralmente, pai ou mãe afetada. • Qualquer pessoa afetada tem 50% de risco de transmitir o gene mutante para sua prole. • Filhos ou irmãos saudáveis de indivíduos afetados não transmitem a doença a seus descendentes. • Ex: Acondroplasia – Nanismo (mutação no gene FGFR3) o Baixa estatura o Macrocefalia relativa o Rizomelia (membros encurtados) o Retrusão da face média → achatamento Distúrbios autossômicos afetam, igualmente, homens e mulheres! PAULA LARISSA LOYOLA SOUZA BLOCO CÉLULAS E MOLÉCULAS GT 4 Herança dominante incompleta: • Na prática, os indivíduos afetados sempre são heterozigóticos (Aa) • O AA não é compatível com a vida = homozigose letal Herança autossômica recessiva: • São padrões de heranças nos quais são necessários dois alelos (aa) para expressão fenotípica – homozigose. o O indivíduo portador recebe um gene mutante de cada genitor • Pode ocorrer igualmente em ambos os sexos. • Geralmente o pai e a mãe do probando são heterozigotos assintomáticos (Gg x Gg) e apresentam, a cada gestação, 25% de transmitir o caráter a sua prole. Características: 1. Um fenótipo autossômico recessivo, se não for isolado, é encontrado tipicamente na irmandade do probando e não nos seus pais, sua prole ou outros parentes. 2. Para a maioria das doenças autossômicas recessivas, homens e mulheres são afetados em proporções iguais. 3. Os pais de uma criança afetada são portadores assintomáticos dos alelos mutantes. 4. Os pais de uma pessoa afetada, podem, em alguns casos, ser consanguíneos. Isso é particularmente provável se o gene responsável por essa condição for raro na população. a. Grau de consanguinidade é representada pelo coeficiente de endocruzamento (F): é a probabilidade de que um indivíduo receba, em determinado lócus, dois alelos idênticos por herança b. ↑ F ↑ grau de parentesco. 5. O risco de recorrência para a irmandade de um probando é de 25% No heredograma: • Geralmente o pai e a mãe do probando são heterozigotos assintomáticos (Gg x Gg) e apresentam, a cada gestação, 25% de transmitir o caráter a sua prole. • Indivíduos afetados são únicos, ou seja, mão está presente em todas as gerações (transmissão vertical) • Probabilidade aumenta em casos de consanguinidade • Ex: fibrose cística – mutação no gene CFTR; o Expressividade variável PAULA LARISSA LOYOLA SOUZA BLOCO CÉLULAS E MOLÉCULAS GT 4 COMPARAÇÃO DA HERANÇA AUTOSSÔMICA DOMINANTE X RECESSIVA CARACTERÍSTICA Autossômico dominante Autossômico recessivo RISCO DE RECORRÊNCIA USUAL 50% 25% PADRÃO DE TRANSMISSÃO Vertical; fenótipo da doença visto em geração após a geração Horizontal; fenótipo da doença visto com saltos de geração PROPORÇÃO DE SEXOS Igual Igual OUTROS Transmissão pai-filho do gene da doença é possível Consanguinidade é vista algumas vezes, especificamente em doenças recessivas raras. Herança ligada ao sexo: • Corresponde aos genes localizados nos cromossomos sexuais (X e Y) Herança ligada ao X • Os genes encontrados nos cromossomos X e Y apresentam uma distribuição desigual entre homens e mulheres, dentro das famílias. o Homem XY o Mulher XX • Homens só tem um cromossomo X e as mulheres, tem dois. Assim, existe apenas dois genótipos possíveis para os homens e quatro genótipos para as mulheres. • Um homem com um alelo mutado em um lócus ligado ao X é hemizigoto. • As mulheres podem ser homozigotas ou heterozigotas. Genótipo Fenótipo Homem XH Não afetado Xh Afetado XHXH Não afetado Mulher XHXh Portadora (pode ou não ser afetada) XhXh Afetada Herança recessiva ligada ao X: • Uma mutação recessiva ligada ao X se expressa fenotipicamente em todos os homens que a recebem. • Distúrbios recessivos ligados ao x são geralmente, restritos aos homens. • Ex: Hemofilia A – mutação no gene F8 – Deficiência do fator VII da coagulação Características: 1. A característica fenotípica incide muito mais em homens do que em mulheres. 2. As mulheres heterozigotas geralmente não são afetadas, mas algumas manifestam a condição em níveis variados de gravidade determinada pelo padrão de inativação do x. 3. O gene responsável pela condição é transmitido de um homem afetado a todas as suas filhas. Os filhos homens de qualquer uma dessas filhas têm risco de 50% de herdá-lo. 4. O alelo mutante nunca é transmitido diretamente de pai para filho, mas é transmitido de um homem afetado a todas as suas filhas. 5. O alelo mutante pode ser transmitido ao longo de uma série de mulheres portadoras, de modo que os homens afetados em uma genealogia serão aparentados entre si através das mulheres. 6. Uma proporção significativa dos casos isolados se deve a mutações novas. PAULA LARISSA LOYOLA SOUZA BLOCO CÉLULAS E MOLÉCULAS GT 4 Herança dominante ligada ao X: • Apenas uma cópia do alelo doente no cromossomo X é necessáriapara uma mulher ser afetada. • São menores em nº de prevalência do que as doenças recessivas ligadas ao x. • Mulheres são mais afetadas! • Ex: Raquitismo Hipofosfatemico – mutação no gene PHEX Características: 1. Mulheres são mais afetados 2. Expressam em todos os homens que recebem o alelo mutado 3. Homens afetados casados com mulheres normais têm todas as filhas afetadas e nenhum filho homem afetado. 4. A prole de ambos os gêneros de uma mulher portadora tem risco de 50% de herdar o fenótipo. O padrão visto no heredograma é semelhante ao da herança autossômica dominante. 5. Mulheres afetadas ocorrem em uma frequência aproximadamente 2x maior do que os homens afetados. 6. As mulheres afetadas, tipicamente exibem uma expressão mais leve (embora variável) do fenótipo. a. Porque elas têm um outro X para suavizar as expressões fenotípicas do genótipo. Herança ligada ao Y (herança holândrica)/restrita ao sexo (Y) Cromossomo Y: • O cromossomo Y é exclusivamente dos homens. • Pobre em genes (cerca de 50 genes conhecidos). • Função gênica relacionada ao desenvolvimento gonodal e genital o Desenvolvimento sexual masculino (desde o feto) • Tamanho muito inferior ao cromossomo X. Regiões do cromossomo Y: • Regiões pseudo-autossômicas: são regiões presentes no cromossomo X e Y; elas funcionam como autossômicas, por serem responsáveis, no sexo masculino, pelo pareamento do X e do Y. • Gene SRY: corresponde a região especifica do cromossomo Y, que determina o desenvolvimento do feto para o sexo masculino. • Região DAZ: região que concentra os genes AZFa, AZFb, AZFc que são Característica Ligado ao X dominante Ligado ao X recessivo Risco de recorrência entre ♀ heterozigota e ♂ normal 50% filhos (♂) afetados 50% filhas (♀) afetados 50% filhos (♂) afetados 50% filhas (♀) portadoras. Risco de recorrência entre ♂ afetado e ♀ normal 0% filhos (♂) afetados 100% filhas (♀) afetados 0% filhos (♂) afetados 100% filhas (♀) afetados Padrão de transmissão Vertical; fenótipo da doença visto em todas as gerações Horizontal; pode ocorrer saltos de gerações. Transmissão por mulheres portadoras. Proporção de sexos Mulheres > Homens Homens > Mulheres Outros Transmissão de homem para homem não é vista. A expressão é menos severa em mulheres heterozigotas do que em homens afetados. Transmissão de homem para homem não é vista. Mulheres podem ser heterozigotas manifestantes. PAULA LARISSA LOYOLA SOUZA BLOCO CÉLULAS E MOLÉCULAS GT 4 responsáfeis pela produção e desenvolvimento dos espermatozoides o Em casos de alterações (deleções, duplicações) dessa região, acaba resultando em infertilidade masculina. • Traços ligados ao Y têm sua transmissão exclusiva de homem para homem. • Leva a infertilidade no homem (azoospermia) Herança pseudo-autossômica: • São heranças que descreve o padrão de herança observado nos genes na região pseudo-autossômicados (cromossomos X e Y) que podem ser regularmente permutados entre os 2 cromossomos sexuais. • Trata-se de genes que fazem recombinação genética, mas que na prática, são autossômicos, não tendo distinção entre sexos pela distribuição igual. • Ex: Discondrosteose – uma displasia esquelética herdade de forma dominante que apresenta baixa estatura desproporcional e deformidade dos antebraços. Herança limitada ou influenciada pelo sexo: • Alguns fenótipos autossômicos apresentam manifestações restrita em determinado sexo e existem traços que, embora se expressem em ambos os sexos, são mais frequentes em um deles → Sofrem influência do sexo. • Ex: calvície pré-senil e gota, afeta, predominantemente, os homens; hematomacrose (Fe2+) • Influenciada pelo sexo: tem maior penetrância em apenas um dos sexos. • Limitada ao sexo: só expressa, exclusivamente, a um sexo. Heranças não tradicionais – Repetições de Trinucleotídeos: • Expansão de repetições instáveis • Não segue a lei de Mendel • Repetições de nucleotídeos ocorrem ao longo do genoma de forma polimórfica (dezenas de repetições de uma trinca CAG ou GAA, por ex.) • Quando em estado expandido, podem causar dano celular e manifestações clínicas. • Quanto > o nº de manifestações, + cedo a doença se manifestará. Herança materna ou matrilinear/mitocondrial: • Alterações no nDNA (nuclear) são transmitidas por herança mendeliana. • Alterações no mtDNA (mitocondrial) apresentam uma transmissão por herança materna (ou matrilinear), significando que esses traços são transmitidos exclusivamente pelas mulheres, embora acometam ambos os sexos. • Herança materna • Não é tradicional porque o DNA, esse caso, não está no núcleo (conforme previa Mendel) e, sim, no citoplasma, dentro da mitocôndria • O DNA mitocondrial é herdado do ovócito materno • Homens e mulheres são afetados, mas só é transmitido pela mãe (mulheres). • Tem expressividade variável, pois depende da quantidade de mitocôndria afetadas que são transmitidas. o Homoplasmia: todas as mitocôndrias têm o mesmo código genético o Heteroplasmia: vários tipos de DNA mitocondrial, mesmo dentro de uma mesma célula. • Quanto mais mitocôndria o tecido, ou órgão precisa para sobreviver, mais ele será afetado por essa síndrome. PAULA LARISSA LOYOLA SOUZA BLOCO CÉLULAS E MOLÉCULAS GT 4 Herança Multifatorial: • É aquela que resulta da combinação de vários fatores genéticos e ambientais que contribuem para variabilidade. • É determinada não apenas por um genótipo, mas pela interação entre fatores genéticos múltiplos com o ambiente ao qual o organismo está exposto nas diferentes fases de seu desenvolvimento, incluindo hábitos alimentares e estilo de vida (tabagismo, consumo de bebidas alcoólicas, atividade física, exposição a agentes tóxicos). • Ex: altura pode ser um traço genético condicionado por vários genes, também influenciado pela dieta e atividade física. • Os fenótipos multifatoriais são determinados por poligenes e sofrem influência do ambiente. • Para esses fenótipos, membros de uma mesma família podem ser semelhantes tanto por compartilharem alelos em comum quanto por estarem expostos aos mesmos agentes ambientais (Caso dos gêmeos monozigotos separados em ambientes diferentes) Tendências da herança multifatorial: • Regredir para mediocridade (mediana) • Filhos de pais muito altos são mais baixos • Filhos de pais muito baixos são mais altos • Regressão à média da população Critérios para identificar a herança multifatorial: • Distribuição populacional da característica em forma de uma curva normal • A distribuição fica mais para uma curva normal quando tem mais lócus e mais alelos em cada lócus • Dois alelos codominantes A e a, um lócus • 3 fenótipos: o 25% AA o 50% Aa o 25% aa Relação genótipo-ambiente-fenótipo • Todo fenótipo é resultado da interação entre fatores genéticos e ambientais, embora a contribuição do genótipo e do ambiente ocorre de modo diferenciado nos diferentes traços. • Fenótipo = fatores genéticos + ambiente • Plasticidade fenotípica: propriedade inerente aos organismos vivos que lhes possibilita responder de modo diferenciado a mudanças no meio- ambiente. Cálculo de probabilidade: Adriano (Gg) Jussara (Gg) gg (25%) = 1 4 GG 1/3 Gg 1/3 Gg 1/3 = 2/3 Gg Gg x Gg 2 3 𝑥 1 4 𝑥 1 170 = 2 2040 = 1 1020
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