Resumo - Estrutura e função dos ácidos nucleicos; Mutações e polimorfismos; Cromossomos humanos, citogenética humana e cromossomopatias

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Ácidos nucleicos: constituição
DNA x RNA
DNA: Igual para todas as células.
RNA: Diferentes RNAs podem ser gerados, transcrição.
Proteína: Diferentes proteínas, com diferentes funções podem ser geradas, tradução.
Replicação
Nucleotídeos adicionados na extremidade 3’ da fita recém-sintetizada (5’ - 3’), replicação do
DNA segue o sentido de 3’ para 5’.
Síntese proteica
Transcrição
Síntese de uma molécula de RNA a partir do molde de DNA usando como substrato
ribonucleosídeos trifosfatados.
Processamento do pré-mRNA
Capeamento 5’: CH3 na guanina terminal: 7-metilguanosina
Poliadenilação na extremidade 3’ ~200 adeninas
Tradução
Processo pelo qual a informação genética transcrita em mRNA maduro (após
processamento) é decodificada em proteína, a partir de um código genético.
1 códon: 3 nucleotídeos no RNAm
RNA Transportador
Sequência de três nucleotídeos do RNA transportador que se liga ao códon do RNA mensageiro,
determinando a ligação de um aminoácido durante a síntese das proteínas.
Códon de iniciação: AUG
Códons de terminação (parada, sem sentido; não codificam AA): UAG / UGA / UAA
Após a tradução a proteína está pronta?
Modificações pós traducionais
MUTAÇÃO E POLIMORFISMOS GENÉTICOS
O que pode provocar mutagênese?
Agentes ambientais, Temperatura, Agentes biológicos, Erros espontâneos, Radiação e
Estresse metabólico.
O que é mutação?
Qualquer alteração herdada no DNA que não tenha sido devidamente corrigida pelos
sistemas de reparo existentes.
Onde ocorre no genoma?
Apesar de acontecerem em qualquer região do genoma, existem regiões mais propensas
“hot spots”.
Qual o efeito das mutações?
Classificação das mutações
Gênicas: Proteínas alteradas (mutações pontuais).
Cromossômicas: Citogenética e cromossômica.
Espontâneas: Ao acaso.
Induzidas: Agente mutagênico.
Transversão: Ex.: Anemia falciforme.
Mutação de sentido trocado (missense)
Mutação silenciosa
Mutação sem sentido (nonsense)
Erros de matriz de leitura (frameshift)
Erros de matriz de leitura - Deleção
Exemplo: distrofia muscular de Becker e Duchene – cromossomo X.
Erros de matriz de leitura – Inserção
Exemplo: Tay-Sachs adição de 4 bases no éxon 11 do gene HEXA – cromossomo 15
Expansão por repetição
Exemplo: Doença de Huntington - >40 repetições trinucleotídicas em tandem (CAG)
Mutações no genoma mitocondrial
Genoma mitocondrial : 37 genes
Taxa de mutação: 10X maior do que do nDNA
Portanto, existe ausência de reparo e também danos oxidativos.
Nomenclatura das mutações
Mutações induzidas
Agentes intercalantes
Agentes alquilantes
Adição de grupamentos metila CH3 e etila CH2-CH3
Agentes oxidantes
EROS e radicais livres
Radiação ionizante
Expulsam elétrons dos átomos modificando moléculas estáveis em íons reativos e radicais
livres.
Radiação não ionizante
Excisão de bases
Excisão de nucleotídeos
Exemplo: xeroderma pigmentoso
Mecanismos de mutagênese e carcinogênese estão intrinsicamente ligados
80 a 90% dos casos de câncer estão associados a fatores ambientais.
Polimorfismos genéticos
É a coexistência de alelos múltiplos em um lócus cromossômico; regiões do genoma nas
quais existem variações entre as pessoas.
Aplicações dos polimorfismos
• Utilização como marcador genético: análise de ligação
• Diagnóstico pré-natal de doenças genéticas
• Detecção de portador heterozigoto
• Avaliação de pessoas com risco de predisposição a doenças complexas: câncer, doenças
coronarianas e diabete.
• Teste de paternidade e aplicações forenses
• Tipagem tissular para transplante de órgão
Exemplo: aplicação dos marcadores – teste de paternidade
Alterações cromossômicas
Amostras para análise cromossômica
1. Sangue Periférico
2. Medula Óssea : Neoplasias Hematológicas
3. Fragmento de Pele : Fibroblastos
4. Líquido Amniótico : Amniócitos
5. Vilosidade Coriônica
6. Tumores
7. Outros tecidos
Principais indicações cariótipo
1) Alterações de Crescimento e Desenvolvimento:
- Atraso no desenvolvimento neuropsicomotor ou deficiência mental,
- Baixa estatura,
- Fácies dismórfica, malformações
- Genitália Ambígua
2) Natimortos ou óbito neonatal
3) Infertilidade ou abortos recorrentes
4) Neoplasias (cariótipo de tecidos)
5) Histórico familiar positivo para cromossomopatias
6) Gestação em mulher com idade elevada (>35 anos).
Cromossomopatias
Alterações cromossômicas estruturais
Deleções: Perdas de segmentos cromossômicos
Deleção terminal – simples quebra, sem reunião das extremidades.
Deleção intersticial – dupla quebra, perda de um segmento interno, seguida da soldadura.
Síndrome do Cri-du-Chat
Frequência: 1/50000 nascimentos; Choro característico ao nascer (miado de gato),
microcefalia, pregas epicânticas, hipotonia e retardo mental severo.
Duplicação
Repetição de um segmento cromossômico, causando um aumento do número de genes ou
outras sequências. Maioria resultante de crossing over desigual entre cromátides durante a
meiose, produzindo segmentos adjacentes duplicados ou deletados.
Inversão
Cromossomo em anel
Originam da quebra de ambos os braços de um cromossomo com a subsequente fusão das
extremidades e perda de segmento distal. Pode ocorrer em todos os cromossomos (mais
comum no 13 e 18).
Translocação
Simples, não recíproca, não balanceada, não equilibrada ou Robertsoniana.
Translocação Robertsoniana
Cromossomos acrocêntricos.
Translocação recíproca ou balanceada
Pode produzir gametas alterados
Translocação recíproca
Euploidias
Alterações que envolvem o conjunto de cromossomos
Aneuploidias
Trissomia (2n +1)
Como surgem as alterações cromossômicas numéricas?
Tipos de não-disjunção
Síndrome de Down: Trissomia do 21
- Frequência: 1/600 a 1/800 nascimentos;
- Baixa estatura relativa;
- Deficiência mental; Hipotonia;
- Microcefalia, braquicefalia
- Perfil facial achatado;
- Cabelos finos;
- Fendas palpebrais oblíquas para cima;
- Boca permanentemente aberta; Língua protrusa, grande e fissurada;
- Epicanto;
- Manchas de Brushfield na íris;
- Orelhas pequenas com baixa implantação e sobredobramento
- Perda de audição;
- Defeitos cardíacos estruturais em cerca de 40% dos casos;
- Pés largos e curtos;
- Braquidactilia;
- Excesso de pele na nuca: translucência nucal (morfológico – primeiro trimestre)
- Os homens em sua maioria são inférteis (hipogonadismo);
- Cerca de 80% dos casos ocorrem por não disjunção;
- Aumento do risco – idade materna >35 anos;
- Maioria dos casos - não disjunção materna durante a meiose I;
- Mosaicismo detectado em 2 a 3% dos casos.
Síndrome de Edwards: Trissomia do 18
Frequência: 1/3000 a 1/8000 nascimentos;
Viabilidade baixa; fissuras faciais acentuadas, retardo mental, cardiopatias congênitas, mãos
fortemente fechadas, micrognatia.
Síndrome de Patau: Trissomia do 13
Frequência: 1/12000 a 1/29000 nascimentos;
Baixa expectativa de vida, retardo mental, lábio leporino, microcefalia, coloboma da íris ou
ausência dos olhos, microftalmia, polidactilia.
Síndrome de Turner: Monossomia X
Frequência: 1/2500 a 1/6000 nascimentos femininos;
Baixa estatura, amenorréia primária, disgenesia gonadal, mamas pouco desenvolvidas,
pescoço alado, e outras malformações anatômicas.
Síndrome de Kinefelter
Frequência: 1/2000 nascimentos; (47,XXY ou 48, XXYY)
Infertilidade, características sexuais secundárias pouco desenvolvidas, ausência de pelos no
corpo, ginecomastia, testículos pequenos, estatura alta.
Síndrome do triplo X
Frequência: 1/1000 nascimentos do sexo feminino;
Fenotipicamente normais, às vezes exibem estatura alta.
Síndrome do duplo Y
Frequência: 1/800 a 1/900 nascimentos do sexo masculino;
Criptorquidismo, distúrbios de comportamento.
ORGANIZAÇÃO DO GENOMA: CROMOSSOMOS HUMANOS
Organização do genoma
Níveis de compactação do genoma
Estrutura do cromossomo
Estágios do cromossomo
Classificação dos cromossomos
Os cromossomos e a segregação
Padronização cariotípica
Classificação básica para cromossomos mitóticos humanos
- Divisão em 7 grupos, distribuídos de acordo com tamanho e morfologia
- Os 7 grupos foram denominados com letras (A a G)
- Descrição morfológica detalhada dosgrupos A, C, D, E e G
- Criação dos símbolos na descrição de cariótipos: 46,XX (mulher) e 46, XY (homem).
Grupos do cariótipo
- Grupo A (cromossomos 1, 2 e 3) meta e submetacêntricos
- Grupo B (cromossomos 4 e 5) submetacêntricos
- Grupo C (cromossomos de 6 à 12 e o X) submetacêntricos
- Grupo D (cromossomos 13, 14, e 15) acrocêntricos
- Grupo E (cromossomos 16, 17 e 18) submetacêntricos
- Grupo F (cromossomos 19 e 20) metacêntricos
- Grupo E (cromossomos 21, 22 e o Y) acrocêntricos.
Cariotipagem - Citogenética
Sangue Periférico: Linfócito
- Protocolos otimizados
- Cultura a curto prazo - 48 a 72h
- Cultura a longo prazo - 92h
- Pouco invasivo
Bandeamento cromossômico
Bandeamento G
- Coloração com Giemsa
- Técnica mais usada em citogenética
- Regiões escuras: condensação precoce na prófase (ricas em A/T)
- Regiões claras: condensação tardia na prófase (ricas em C/G)
Hibridação cromossômica
Fish (hibridação in situ por fluorescência)
Sondas
Sonda centromérica
Sonda telomérica
Sonda cromossomo total
Cariotipagem espectral