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Júlia Matos – 75A DISTURBIOS MONOGÊNICOS – aula 7 Doenças genéticas causadas por mutações que afetam um único gene do genoma. Conceitos importantes: Homozigoto: par de alelos idênticos Heterozigoto: gene com par de alelos diferentes Heterozigoto composto: dois alelos mutados que são diferentes entre si Hemizigoto: alelo que não possui par, pois não há outra cópia do gene Fenótipo: Pleiotropia: um único gene produz múltiplos fenótipos diferentes em vários sistemas, ou seja, um gene define diversas características Penetrância: probabilidade de um genótipo se expressar fenotipicamente. Se uma pessoa tem o genótipo de uma determinada doença, obrigatoriamente a pessoa expressará o fenótipo da doença ou nem sempre? • Penetrância completa: se a pessoa tem o genótipo da doença, ela expressa a doença. • Penetrância incompleta: nem todas as pessoas que possuem o genótipo da doença terá a expressão fenotípica dela, MESMO SE ELA FOR DOMINANTE. Expressividade: como a expressão fenotípica da doença se apresenta, ou seja, a pessoa é mais ou menos afetada fenotipicamente por possuir esse genótipo? Probando: indivíduo afetado que motivou a realização do aconselhamento genético e do heredograma. Consulente: indivíduo que pediu o aconselhamento genético e a realização do heredograma. Júlia Matos – 75A Herança mendeliana: está relacionada com os autossomos, aos sexuais ou ao mitocondrial? doenças que a própria segregação dos alelos é suficiente para explicar os fenótipos Dominante: para que o fenótipo seja expresso, é necessário que apenas um alelo seja o mutante causador da doença, ou seja, se o alelo for heterozigoto, homozigoto para o mutante, hetrozigoto composto para o mutante ou hemizigoto para o mutante, o indivíduo será afetado. • Dominante puro: AA, A+A* e Aa são afetados e possuem o mesmo fenótipo. Poucas doenças são assim. • Dominante incompleto: AA, A+A* são fortemente afetados, Aa é afetado e aa não é afetado. AA e A+A* não possuem o mesmo fenótipo que Aa. A maioria das doenças dominantes são assim. Recessivo: para que o fenótipo seja expresso, é necessário que os dois alelos sejam mutantes causadores da doença, ou seja, se o alelo for homozigoto para o selvagem, heterozigoto composto para o selvagem ou hemizigoto para o selvagem, o indivíduo será afetado. Codominante: quando o alelo é heterozigoto, os dois tipos de alelos são expressos, como no caso do genótipo do sangue AB. Padrões Autossômicos: (como é o heredograma de cada tipo de herança) Herança autossômica recessiva: • Homens e mulheres podem ser afetados • Ocorre apenas na geração correspondente aos irmãos do probano (portador) • Os portadores do gene mutante, ou seja, os heterozigotos, possuem 50% de chance de passar esse gene para sua prole e 25% de chance de terem uma prole afetada • Quem pode ter a doença: homozigotos verdadeiro (aa) ou heterozigoto compostos para o alelo mutante (a+a*). Os indivíduos aa ou a+a* não apresentarão diferenças fenotípicas, porém, apresentam diferenças moleculares. No aa, a mutação que ocorreu nos 2 alelos é a mesma (ocorre mais em casamento consanguíneo, pois os dois carregam a mesma mutação). Já no a+a*, as mutações que ocorreram nos 2 alelos são diferentes. • Exemplo: Fibrose cística Herança autossômica dominante: • Homens e mulheres podem der afetados e transmitir • Pode ocorrer transmissão homem-homem • Múltiplas ou sucessivas gerações são afetadas • O risco depende de a doença ser dominante pura ou dominante incompleta. Júlia Matos – 75A • Exemplo: acondroplasia ➢ Como vou saber se o indivíduo é AA ou Aa?: • Aa é o mais frequente, pois só é necessário ocorrer uma mutação nova para que o alelo ocorra. • Porém, para o AA ocorrer, é necessário que ocorram duas mutações novas ou casamento entre afetados. • Além disso, a dominância incompleta é a mais comum ➢ Efeito penetrância nas autossômicas dominantes: • No heredograma abaixo, o probando é afetado, ou seja, pode ser AA, A+A* ou Aa e expressa a doença. Porém, nenhum de seus progenitores são afetados. Como a avó do probando é afetada pela doença, ela passou o alelo mutado para a mãe do probando, a qual é portadora do alelo mutante, mas não o expressa. Desse modo, podemos classificar essa doença como dominante com penetrância incompleta. Um exemplo desse tipo de doença é a ectrodactilia, a qual possui penetrância de 70%, ou seja, 70% dos indivíduos que tem o genótipo da doença a expressam. ➢ Efeito penetrância e expressividade nas autossômicas dominantes: • Existem doenças que a penetrância depende da idade, ou seja, quanto mais idoso o indivíduo for, maior a probabilidade de a doença ser expressa e que a expressividade é variável ou seja, indivíduos da mesma família possuem o mesmo genótipo para a doença, porém, a expressividade da doença em cada um dos familiares é diferente. Um exemplo é a neurofibromatose tipo 1 na foto, indivíduos da mesma família, com o mesmo genótipo para a doença, mas com expressividade diferente. Herança ligada ao cromossomo X: • Transmissão homem-homem não ocorre, pois o pai transmite o cromossomo Y para o seu filho Júlia Matos – 75A • Homens afetados podem transmitir o X afetado para o seu neto, uma vez que o avô pode passar o X afetado para a sua filha e essa filha pode passar o X afetado para seu filho (neto). • Existem cerca de 300 genes associados a doenças ligadas ao X • Os homens são hemizigotos para os alelos presentes no X, uma vez que ele possui apenas um cromossomo X. Desse modo, os homens podem ser afetados (Xh) ou não afetados (XH). • As mulheres possuem maior variação de genótipos relacionados ao X, uma vez que possuem dois cromossomos X. Porém, vale lembrar que ocorre a inativação aleatória de um dos cromossomos X da mulher. Desse modo, as mulheres podem ser não afetadas (XH/XH), portadora (XH / Xh), podendo ser ou não afetada, devido a inativação aleatória ou afetada (Xh / Xh, ou heterozigota composta por Xh) • Exemplo: distrofia muscular de Duchene SÓ OCORRE EM HOMENS? Herança recessiva ligada ao X Indivíduos afetados: XhY e XhXh Incide muito mais em homens, uma vez que é necessário apenas um alelo mutado para que ele seja afetado. Mulheres heterozigotas geralmente não são afetadas EXISTE ALGUMA TENDÊNCIA DO CORPO INATIVAR O X MUTADO? Homens afetados transmitem o alelo mutado para todas as suas filhas. Exemplo: Hemofilia A Herança dominante ligada ao X • Transmissão homem-homem não ocorre, pois o pai transmite o cromossomo Y para o seu filho • Um homem afetado transmite a doença para todas as suas filhas • Uma mulher afetada transmite a doença para toda a sua prole, independente do sexo • Expressão atenuada nas mulheres heterozigotas • Quando a herança dominante ligada ao X possui letalidade em homens, o heredograma possui excesso de mulheres afetadas, uma vez que os homens afetados falecem. Mosaicismo: • Um mesmo indivíduo possui duas ou mais linhagens celulares geneticamente diferentes Júlia Matos – 75A • Mulheres são mosaicos devido a inativação aleatória do X • Além disso, o mosaicismo pode ocorrer devido a mutações após a concepção, no período pré ou pós-natal. • Mosaicismo placentário: restrito aos tecidos extraembrionários • Mosaicismo somático: presente nos tecidos embrionários, mas não nos gametas • Mosaicismo germinativo: restrito às linhagens que dão origem aos gametas • Mosaicismo em ambas as linhagens germinativas e somáticas • A inexistência de mosaicismo em um tecido não quer dizer que o indivíduo não possua mosaicismo em nenhum tecido. • Mosaicismo segmentar: afeta apenas uma parte do corpo devido a uma mutação que ocorre após a fecundação. Os genitores não são afetados, mas o afetado pode transmitir para a prole. O risco de esse paciente transmitir o defeito depende de se a mutação ocorreu antes da separaçãoentre as células da linhagem germinativa e as células somáticas que carregam a mutação. É UMA MUTAÇÃO DE NOVO? • Mosaicismo germinativo: um indivíduo não afetado possui uma mutação em suas células germinativas, desse modo, a prole desse indivíduo é afetada e terá uma mutação nova. PQ UMA MUTAÇÃO NOVA SE ELA JÁ EXISTIA NAS CÉLULAS GERMINATIVAS DO PAI? Padrões Incomuns de Herança Decorrentes do Imprinting genômico • Alelos mutantes que são imprintados podem ou não gerar um fenótipo anormal, isso depende se o alelo mutado foi herdado do pai ou da mãe • A peculiaridade do imprinting genômico consiste no fato de que o gênero do genitor que transmite a alteração determina a forma como o distúrbio será expresso na criança. Isso é bem diferente da herança limitada ao sexo, na qual a expressão da doença depende do gênero da criança que herdou a alteração. • O imprinting pode resultar em padrões incomuns de herança em heredogramas Mutações dinâmicas • Até agora vimos somente a passagem de uma mutação estável de geração pra geração, porém, existem mutações que variam de geração para geração, ou seja, são mutações dinâmicas. • Todos possuímos unidades repetidas de 3 ou mais nucleotídeos, porém, mutações dinâmicas causam uma expansão instável dessas repetições dentro de um gene ou segmento de DNA. • Quando esse gene é transmitido de geração em geração, o numero de repetições podem aumentar muito, resultando em anomalias fenotípicas. Júlia Matos – 75A • Exemplo: Doença de Hungtington – causada pela repetição excessiva de CAG no gene huntingtina (região de éxon). Normalmente, indivíduos apresentam de 9 a 35 repetições, os indivíduos afetados apresentam mais de 40. - É um padrão autossômico dominante com antecipação, ou seja, quanto mais repetições, mais precoce a doença se manifestará. - Acontece com mais frequência durante a gametogênese masculina. - Pré-mutação: pode não estar expressando, mas pode transmitir a doença • Exemplo: Síndrome do X frágil – causada pela expansão da repetição CGC em uma região não traduzida do gene FMR1, fato que causa a metilação e a consequente não expressão desse gene. - Em não afetadas, o normal é até 55 repetições, na pré-mutação, de 56 a 200 repetições e em afetados, de 200 a milhares de repetições. Padrões não clássicos: mitocondrial • Possuímos apenas 37 genes no genoma mitocondrial, sendo que 2 codificam RNA ribossomal, 22 codificam RNAt e 13 codificam subunidades de enzima de fosforilação oxidativa • Cada célula possui muitos genomas mitocondriais • Em razão do DNA mitocondrial não apresentar íntrons, sua porcentagem codificadora é muito maior que a do DNA nuclear. • Pelo fato de a mitocôndria ser essencial pra quase todas as células, uma mutação em seu genoma afeta diferentes tecidos, ou seja, ocorre uma pleiotropia, afetando principalmente tecidos que precisam de muita energia, como o neuronal e o muscular. • É uma herança exclusivamente materna! • Homem não transmite a doença • Mutações no genoma mitocondrial podem ser do tipo mutação pontual (substituição pontual, deleção pontuais, etc) ou deleção mais extensas (não ocorre muito, pois deleções extensas tendem a causar a apoptose celular) • Exemplo: neuropatia óptica hereditária de Leber Segregação replicativa do mtDNA: • Quando a célula vai realizar a divisão celular, ocorre a replicação de suas estruturas, por exemplo, da mitocôndria, seguida pela segregação dessas estruturas para as células filhas. As mitocôndrias serão distribuídas de maneira aleatória, desse modo, se essa célula possuir mitocôndrias mutadas, uma de suas células filhas pode receber mais mitocôndria mutante do que normal e vice-versa. Quando uma célula possui mais mitocôndria com mtDNA mutado, o indivíduo possui fenótipo alterado. Júlia Matos – 75A • Homoplasmia: todas as mitocôndrias de uma célula ou de um tecido têm o mesmo genoma, normal ou mutado • Heteroplasmia: a célula ou o tecido possui mitocôndrias com mtDNA normal e mtDNA mutado • Desse modo, a expressão dessas doenças é variável, uma vez que depende da quantidade do mtDNA mutado.
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