Genética e Citogenética Humana

Autores Prof Alexandre Torchio Dias Prof Leslie Domenici Kulikowski Colaboradores Prof Flávio Buratti Gonçalves Profa Laura Cristina da Cruz Dominciano Genética e Citogenética Humana Professores conteudistas Alexandre Torchio Dias Leslie Domenici Kulikowski Todos os direitos reservados Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma eou quaisquer meios eletrônico incluindo fotocópia e gravação ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem permissão escrita da Universidade Paulista Dados Internacionais de Catalogação na Publicação CIP D541g Dias Alexandre Torchio Genética e Citogenética Humana Alexandre Torchio Dias Leslie Domenici Kulikowski São Paulo Editora Sol 2022 136 p il Nota este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e Pesquisas da UNIP Série Didática ISSN 15179230 1 Genoma 2 Genética 3 Doenças I Kulikowski Leslie Domenici II Título CDU 575 U51457 22 Alexandre Torchio Dias É doutor em Ciências Citogenômica pelo Programa de Patologia pela Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo FMUSP 2015 especialista em Administração Hospitalar pelo Instituto de Pesquisa e Educação em Saúde de São Paulo Ipessp Unicid 2011 e em Genética Médica e Citogenética pelo Instituto de Assistência Médica ao Servidor Público Estadual de São Paulo Iamspe 2004 além de graduado em Ciências Biológicas Modalidade Médica bacharel em Biomedicina pela Universidade de Mogi das Cruzes 2002 É pesquisador no Laboratório de Citogenômica do LIM 03 do Departamento de Patologia da FMUSP Atua como pesquisador e orientador permanente no programa de Pósgraduação mestrado e doutorado no Iamspe com as seguintes linhas de pesquisa Citogenômica e Epigenética Genética Médica e Defeitos Congênitos Influência da Arquitetura do Genoma nas Doenças Humanas Na Universidade Paulista UNIP é coordenador auxiliar e professor titular do curso de Biomedicina campus Tatuapé COO da Omika Consultoria em Genética Ltda diretor do Departamento de Inovação e Genética da Testfy Diagnóstica Ltda é membro do Comitê de Patologia Molecular e Genômica da Sociedade Brasileira de Patologia ClínicaMedicina Laboratorial SBPCML da Sociedade Brasileira de Genética da American Society of Human Genetics do Conselho Consultivo da Casa Hunter e do Comitê de Ética da UNIP É revisor dos periódicos Einstein Journal e Journal of Assisted Reproduction and Genetics Leslie Domenici Kulikowski Possui livredocência pelo Departamento de Patologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo 2018 doutorado e mestrado em Ciências Morfologia e Genética pela Escola Paulista de Medicina da Universidade Federal de São Paulo 2009 com aperfeiçoamento em Citogenética Molecular Case Western Reserve University School of Medicine Cleveland EUA 2003 É especialista em Biologia Molecular pela Universidade São Judas 2001 bacharel e licenciada em Ciências pela Universidade Presbiteriana Mackenzie 1999 É pesquisadora científica concursada dos Laboratórios de Investigação Médica LIMs pelo HCFMUSP 2009 e professora e orientadora da Pósgraduação do Departamento de Patologia da FMUSP É coordenadora do Laboratório de Citogenômica e Patologia Molecular Atua em pesquisa e ensino nas seguintes áreas Genética Médica Citogenômica Diagnóstico Citogenéticomolecular Arquitetura do Genoma mapeamento e mecanismos de origem de desequilíbrios genômicos Mapeamento do Metiloma É membro da Comissão Científica dos LIMs HCFMUSP do Comitê de Inovação do HCFMUSP do Comitê de Ética em Pesquisa HCFMUSP da Sociedade Brasileira de Genética da American Society of Human Genetics e da European Society of Human Genetics Revisora ad hoc Fapesp e das seguintes revistas American Journal of Medical Genetics American Journal of Medical Genetics Part B Neuropsychiatric Genetics European Journal of Medical Genetics Clinics Molecular Cytogenetics Reprodutive Sciences Journal of Pediatrics Genetic Testing and Mol Bio entre outras Prof Dr João Carlos Di Genio Reitor Profa Sandra Miessa Reitora em Exercício Profa Dra Marilia Ancona Lopez ViceReitora de Graduação Profa Dra Marina Ancona Lopez Soligo ViceReitora de PósGraduação e Pesquisa Profa Dra Claudia Meucci Andreatini ViceReitora de Administração Prof Dr Paschoal Laercio Armonia ViceReitor de Extensão Prof Fábio Romeu de Carvalho ViceReitor de Planejamento e Finanças Profa Melânia Dalla Torre ViceReitora de Unidades do Interior Unip Interativa Profa Elisabete Brihy Prof Marcelo Vannini Prof Dr Luiz Felipe Scabar Prof Ivan Daliberto Frugoli Material Didático Comissão editorial Profa Dra Christiane Mazur Doi Profa Dra Angélica L Carlini Profa Dra Ronilda Ribeiro Apoio Profa Cláudia Regina Baptista Profa Deise Alcantara Carreiro Projeto gráfico Prof Alexandre Ponzetto Revisão Vitor Andrade Giovanna Oliveira Sumário Genética e Citogenética Humana APRESENTAÇÃO 9 INTRODUÇÃO 9 Unidade I 1 O GENOMA HUMANO ESTRUTURA E FUNÇÕES DOS GENES 11 11 DNA e RNA estruturas e funcionalidades 11 12 O gene sua estrutura básica e sua funcionalidade 14 13 O dogma central da biologia molecular 15 131 Replicação do DNA15 132 Transcrição e tradução 18 2 PADRÕES DE HERANÇAS MONOGÊNICAS 21 21 Doenças causadas por SNVs patogênicas 28 211 Doenças autossômicas dominantes 29 212 Doenças autossômicas recessivas 30 213 Doenças ligadas ao X recessivo 32 214 Doenças ligadas ao X dominante 33 22 Outros padrões de herança e fatores que alteram o padrão de herança monogênica 34 3 GENÉTICA DE POPULAÇÕES COMO ESTUDAR FREQUÊNCIAS GÊNICAS E GENOTÍPICAS EM UMA DETERMINADA POPULAÇÃO 37 4 O GENOMA HUMANO E A GENÉTICA MÉDICA 39 41 A genética e os defeitos congênitos 40 42 Prevenção dos defeitos congênitos 41 Unidade II 5 CITOGENÉTICA CONCEITOS E FUNDAMENTOS 47 51 O teste de cariotipagem clássica da coleta ao laudo 52 52 Cariotipagem sob coloração convencional passo a passo54 53 Citogenética molecular a hibridação in situ fluorescente Fish 63 54 Citogenômica aspectos clínicos e laboratoriais 65 541 MLPA 65 542 Cariotipagem molecular por arrays 66 55 Nomenclatura para testes citogenéticos e citogenômicos 67 6 DOENÇAS CAUSADAS POR ANEUPLOIDIAS ALTERAÇÃO NUMÉRICA 68 61 Aneuploidias dos cromossomos autossômicos 68 611 Síndrome de Down 68 612 Síndrome de Edwards 70 613 Síndrome de Patau 71 62 Aneuploidias dos cromossomos sexuais 71 621 Síndrome de Klinefelter 71 622 Síndrome de Turner 72 623 Síndrome do duplo Y 75 624 Síndrome do triplo X 75 63 Doenças causadas por CNVs rearranjos estruturais 76 Unidade III 7 VARIANTES GENÔMICAS ASPECTOS MOLECULARES E SUAS CONSEQUÊNCIAS CLÍNICAS 84 71 Variantes do genoma 84 72 Tipos de variantes genômicas 84 73 Interpretação de SNVs85 74 Interpretação das CNVs 87 75 Importância clínica das variantes genômicas 88 76 Doenças e as variantes genômicas 89 77 Compreendendo variação versus mutação 89 78 Variantes entre indivíduos saudáveis 91 79 Variação entre populações 92 710 Mutações de novo e mosaicismo 92 8 A GENÉTICA E AS DOENÇAS COMPLEXAS 93 81 Estudos familiares 94 82 Identificando os lócus genéticos em doenças complexas 95 83 Câncer variantes versus epigenética 97 831 Oncogenes e os supressores tumorais 100 832 Os tipos de câncer mostram perfis de mutação característicos 104 833 Fatores epigenéticos relacionados às neoplasias malignas 104 834 Câncer hereditário e a predisposição ao câncer 105 84 Hemoglobinopatias 107 841 Genética das hemoglobinas 108 842 Produção de Hb 109 843 Variação nos genes HBA1 HBA2 e HBB 111 844 Doença falciforme 112 845 Hemoglobina C 113 846 Hemoglobina E 113 847 Talassemias 113 85 Classificação das hemoglobinopatias 114 851 Incidência das hemoglobinopatias 114 852 Fisiopatologia das hemoglobinopatias 115 853 Manifestações clínicas das hemoglobinopatias 117 854 Prevenção das hemoglobinopatias diagnóstico prénatal 117 86 O aconselhamento genético no contexto de doenças genômicas 118 861 Papel do aconselhamento genético 118 862 Aconselhamento genético versus novos testes genéticos 119 8 9 APRESENTAÇÃO Caro aluno Este livrotexto apresenta um conteúdo atualizado sobre o estudo do genoma humano sua funcionalidade as consequências clínicas do seu desequilíbrio na população e os mecanismos de prevenção das doenças genéticas Serão acentuados conceitos básicos de genética humana e médica relatandose um pouco da história dessa ciência desde os estudos das doenças monogênicas e caracteres herdados passando pelos estudos de Watson e Crick desvendando o principal da biologia molecular e analisando os estudos de populações humanas Faremos o estudo cromossômico clássico com base na citogenética bem como o estudo citogenômico Serão contempladas as principais cromossomopatias e síndromes de microdeleções e microduplicações destacando técnicas diagnósticas para o estudo do genoma humano Também será ilustrada a importância da variabilidade genética em nosso genoma seus impactos e suas consequências clínicas nas doenças hematológicas e no desenvolvimento do câncer Conhecer todas as estruturas as técnicas diagnósticas e suas consequências clínicas tem grande relevância na relação genótipofenótipo de doenças permitindo a realização do aconselhamento genético mais acurado e assertivo possibilitando a prevenção de novos casos em uma família Esperamos que a leitura desse material seja proveitosa INTRODUÇÃO A genética humana é o ramo da ciência que estuda os aspectos da herdabilidade genética congregando diferentes áreas do conhecimento científico como citogenética clássica citogenômica genética de populações genética médica e aconselhamento genético Nos últimos cinquenta anos a genética humana desenvolveuse exponencialmente modificando de forma impactante a maneira de estudarmos e compreendermos o genoma composto pelo conjunto de DNA presente em uma célula Com o advento de técnicas citogenéticas e moleculares para análise e estudo do DNA conceitos antigos foram aperfeiçoados e novos conhecimentos foram incorporados para atingirmos o que chamamos hoje de estudo genômico de alta eficiência As técnicas diagnósticas e de estudo genético como a cariotipagem clássica a hibridação in situ por fluorescência as triagens genômicas específicas a cariotipagem molecular por métodos de array arranjo ou matriz e os sequenciamentos genéticos capilar e massivo viabilizaram a descoberta de novos genes desvelando novas doenças e consequentemente elucidando quadros clínicos complexos que antes permaneciam irresolutos 10 Hoje a investigação genética de um indivíduo é realizada de maneira personalizada avaliandose o probando e seus familiares de forma integral relacionando os sinais clínicos fenótipo com os resultados dos testes genéticos genótipo dos envolvidos Assim atingimos uma nova era da medicina genômica Atualmente os tratamentos são elaborados de acordo com o genótipo as dietas são planejadas conforme as variantes do DNA e doenças e anomalias podem ser evitadas com a realização do aconselhamento genético familiar A figura a seguir apresenta uma linha do tempo evidenciando o desenvolvimento do estudo genético desde os trabalhos de Mendel até os dias atuais Princípio da hereditariedade Bases nitrogenadas cromossomos Molécula de DNA 1953 Definição do cariótipo humano e da síndrome de Down dogma central da biologia molecular PCR sequenciamento projeto genoma humano Arrays MLPA e sequenciamento de próxima geração 1865 194050 19802000 1880 195061 2000 em diante Figura 1 Linha do tempo revelando os principais acontecimentos na história da genética humana 11 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Unidade I 1 O GENOMA HUMANO ESTRUTURA E FUNÇÕES DOS GENES 11 DNA e RNA estruturas e funcionalidades O DNA deoxyribo nucleic acid ou ADN ácido desoxirribonucleico é um composto químico orgânico situado no núcleo das células do corpo humano Presente também na mitocôndria o DNA é a molécula base da hereditariedade ou seja nela estão contidas informações genéticas essenciais para o desenvolvimento o funcionamento e a manutenção da vida isto é nossos genes O DNA é composto de nucleotídeos uma tríade formada por um grupo fosfato um açúcar pentose desoxirribose e uma base nitrogenada As bases nitrogenadas podem ser de dois tipos púricas ou pirimídicas As bases púricas são a adenina e a guanina as bases pirimídicas a citosina e a timina Assim o DNA é constituído por cadeias polinucleotídicas Os nucleotídeos apresentam a seguinte conformação o grupamento fosfato e a base nitrogenada estão ligados à desoxirribose o grupo fosfato é ligado ao carbono 5 dessa pentose e a base nitrogenada ao carbono 1 Os nucleotídeos são unidos entre si pela ligação do grupo fosfato do nucleotídeo subsequente ao carbono 3 da desoxirribose de seu antecessor Uma vez que o carbono 5 da pentose carrega o início do nucleotídeo grupo fosfato e o carbono 3 se une ao grupo fosfato do próximo nucleotídeo dizemos que o DNA tem sentido de formação e leitura do carbono 5 para o 3 o que chamamos de sentido 5 3 A figura a seguir mostra a estrutura química de uma molécula de DNA N N N O O O O O O NH HO NH OH H2N H2N NH2 O O O O O O O O O O O O O O O O O O P P P P N N N N N N N Guanina Citosina Adenina 3 3 5 5 Timina Figura 2 Estrutura química de parte da molécula do DNA O DNA é formado por duas fitas polinucleotídicas antiparalelas complementares e helicoidais Essa dupla fita é interligada pelas bases nitrogenadas unidas por pontes de hidrogênio a citosina é ligada 12 Unidade I à guanina por pontes triplas de hidrogênio e é ligada à adenina com timina por pontes duplas de hidrogênio A figura a seguir apresenta o modelo químico do DNA N N N O O O O O O NH HO NH OH H2N H2N NH2 O O O O O O O O O O O O O O O O O O P P P P N N N N N N N Guanina Citosina Adenina 3 3 5 5 5 3 3 5 Timina N N N N O H OH H H H H O O O P O H O NH2 CH2 Fosfato Base Açúcar desoxirribose Esqueleto de açúcar fosfato Esqueleto de açúcar fosfato Bases Bases Adenina Timina Guanina Citosina Sulco maior Sulco menor Bases nitrogenadas Esqueleto de açúcar fosfato Figura 3 Estrutura química dos nucleotídeos das bases nitrogenadas e da conformação da dupla fita de DNA Grande parte das moléculas de DNA se encontram no núcleo celular Organizado em 46 moléculas na espécie humana o DNA se compacta em octâmeros de proteínas histonas enovelandose cada vez mais até atingir o estágio de cromatina Essa cromatina nada mais é que a estrutura arquitetônica de nossos cromossomos Assim o conjunto de DNA no núcleo celular de todas as células diploides da espécie humana é organizado em 23 pares de cromossomos ou seja em 46 cromossomos humanos Os cromossomos humanos são classificados em dois grandes grupos os autossômicos 22 pares 44 cromossomos numerados de 1 a 22 e os sexuais 1 par 2 cromossomos Os homens possuem um par denominado XY as mulheres XX Os pares dos cromossomos autossômicos são idênticos entre si são chamados de homólogos Quanto aos cromossomos sexuais o par XX para as mulheres é homólogo entre si entretanto para o par XY existe homologia parcial entre regiões específicas de sua constituição Assim durante a gametogênese ocorre o crossingover entre regiões homólogas dos 23 pares de cromossomos permitindo a variabilidade genética e a recombinação homóloga entre os pares cromossômicos No fim do processo meiótico os espermatozoides e os oócitos carregam um exemplar de cada par oriundo de uma mistura de cada par de homólogos dos genitores Com a fecundação do oócito feminino n23 pelo espermatozoide masculino n23 constituise um zigoto 2n46 que sofrerá 13 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA inúmeras mitoses para o desenvolvimento embrionário e fetal O zigoto apresenta os cromossomos aos pares um oriundo do pai e outro da mãe A figura a seguir mostra o processo de compactação do DNA desde sua estrutura mais básica fita dupla até sua forma mais compacta na forma de cromossomo 1 3 5 2 4 Figura 4 Estrutura do DNA e o processo de compactação até o nível cromossômico O RNA ribonucleic acid ácido ribonucleico é composto de sequências nucleotídicas grupo fosfato pentose e base nitrogenada muito semelhantes às estruturas formadoras do DNA O RNA difere do DNA em quatro aspectos importantes No RNA não há a base nitrogenada timina no lugar desta há a base nitrogenada uracila O RNA é constituído basicamente de fita simples O RNA está presente tanto no núcleo como no citoplasma O açúcar pentose do RNA é a ribose A figura a seguir apresenta a estrutura química da molécula de RNA O O O NH2 1 2 3 4 5 O P O O O P O O O OH OH Ribose Base adenina Base Fosfato Direção 53 O O N N N NH Figura 5 Esquema químico da molécula de RNA 14 Unidade I O RNA é categorizado principalmente em três tipos mensageiro RNAm transportador RNAt e ribossômico RNAr e todos esses participam diretamente da síntese proteica O RNAm é a cópia fiel da estrutura gênica Produzido durante o processo de transcrição leva a informação genética do núcleo para o citoplasma promovendo a expressão e a atividade gênica corresponde a cerca de 5 do RNA total O RNAt é o responsável pelo transporte do aminoácido no processo traducional formação da cadeia polipeptídica corresponde a cerca de 15 do RNA total Por fim o RNAr é responsável pela constituição da maquinaria do ribossomo organela fundamental para a síntese proteica corresponde a cerca de 85 do RNA total A figura a seguir apresenta os três tipos principais de RNA RNAm RNAt Região que se liga ao molde de RNA Aminoácido RNAr 5 3 RNAr RNAr RNAr Subunidades dos ribossomos Figura 6 Estrutura do RNAm RNAt e RNAr 12 O gene sua estrutura básica e sua funcionalidade O genoma humano é composto de aproximadamente 20500 genes os quais representam cerca de 13 do DNA total da espécie Vem à tona a seguinte questão se os genes representam tão pouco do volume total de DNA do genoma humano por que há tanto interesse em estudálos A resposta está em sua importância funcional Eles são segmentos do DNA que codificam um RNA mensageiro e após esse processo produzirão estruturas vitais para o funcionamento do organismo Observação Nos genes estão presentes 85 das variantes genéticas que causam doenças genômicas nos seres humanos Por esse motivo a busca pelo conhecimento mais aprofundado do genoma humano é incessante e motivadora O gene é formado basicamente por três regiões distintas a região promotora do gene a sequência de nucleotídeos que codificará um RNAm e sua região terminal variantes em qualquer uma dessas três estruturas podem modular o processamento do gene 15 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Os genes são compostos por sequências denominadas éxons e íntrons Os éxons são as regiões codificadoras do gene que posteriormente serão base para a formação de aminoácidos Os íntrons são sequências da região gênica que não participarão como molde para o processo de síntese proteica A figura a seguir ilustra a estrutura básica de um gene Gene Promotor Éxon Íntron Éxon Íntron Éxon Íntron Figura 7 Estrutura básica de um gene 13 O dogma central da biologia molecular O dogma central da biologia molecular é composto de processos distintos englobando a replicação a transcrição e a tradução conforme destaca a figura a seguir Replicação DNADNA DNA RNA RNA Transcrição DNARNA Transcrição inversa RNADNA Transcriptase reversa DNA polimerase RNA polimerase RNA polimerase RNA dependente Ribossomo Replicação do RNA RNARNA Tradução RNAproteína Proteína Figura 8 Esquema do dogma central da biologia molecular 131 Replicação do DNA O processo de replicação do DNA nada mais é do que a sua capacidade de se duplicar Esse fenômeno é visto principalmente no ciclo celular na fase S síntese etapa em que as moléculas de DNA precisam ser replicadas Assim a partir das moléculas originais de DNA será formada uma cópia extra idêntica 16 Unidade I à moléculamãe Caso isso não ocorra de maneira correta dizemos que em determinado ponto do processo replicativo ocorreu uma mutação ou seja surgiu uma variante genética na moléculafilha diferente da molécula de origem A replicação acontece com uma maquinaria de enzimas e estruturas funcionais do início ao fim de maneira contínua e gradual Para fins didáticos os processos serão divididos em etapas deselicoidização do DNA rompimento das pontes de hidrogênio anelamento dos primers iniciadores adição dos nucleotídeos na fita molde terminação da replicação e união dos nucleotídeos Cada uma das etapas engloba enzimas importantes para o processo replicativo a enzima que desenrola o DNA chamase topoisomerase DNA girase a helicase rompe as pontes de hidrogênio expondo as fitas de DNA para sua replicação a primase adiciona o primer na fita molde para sinalizar o sítio de início da replicação a DNA polimerase adiciona os nucleotídeos dando continuidade à conformação da nova fita de DNA e a enzima que liga os fragmentos formados entre as bolhas de replicação da fita tardia é a DNA ligase Relembrando a estrutura do DNA com sua formatação helicoidal ambas as fitas do DNA deverão ser duplicadas para a formação de duas novas moléculas de DNA As novas fitas serão constituídas com base na sequência de nucleotídeos da fita molde Assim cada nova molécula de DNA terá em sua conformação uma das fitas moldes Por esse motivo o processo replicativo é dito semiconservativo já que sempre a nova molécula de DNA produzida terá em sua estrutura uma das fitas usadas como modelo para a criação da nova fita conforme ilustra a figura seguinte Figura 9 A replicação como um processo semiconservativo Note que nas duas novas duplas fitas de DNA formadas existe uma das fitas da molécula de DNA original 17 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA O processo replicativo iniciase com a modificação temporária da conformação da dupla fita de DNA Com a ação de enzimas denominadas topoisomerases DNA girase o DNA deixa de ser helicoidal em seu sítio de replicação A seguir no local do processo replicativo entra em ação uma enzima fundamental para a exposição dos nucleotídeos da fita molde A enzima que rompe as pontes de hidrogênio que unem a dupla fita do DNA é a DNA helicase Assim haverá a exposição dos nucleotídeos que serão utilizados como molde para a produção da nova fita complementar de DNA Em seguida será adicionada uma pequena sequência de nucleotídeos em cada uma das fitas do DNA recémrompidas e tal segmento denominase primer ou iniciador Essa sequência de poucos nucleotídeos serve como sinalizador do sítio de início da replicação e assim a enzima DNA polimerase inicia a adição dos novos nucleotídeos na nova fita de DNA Após o término da adição dos nucleotídeos para a concepção da nova fita de DNA os nucleotídeos serão ligados pela enzima DNA ligase As novas fitas de DNA formadas têm sentido antiparalelo à sua fita molde A fita que é produzida no mesmo sentido da ação da enzima DNA helicase recebe o nome de fita contínua enquanto a fita que está no sentido contrário ao da ação da enzima DNA helicase é denominada fita tardia A fita contínua recebe apenas um primer e a adição dos nucleotídeos é feita de maneira ininterrupta pela DNA polimerase À fita tardia serão adicionados vários primers em cada bolha de replicação para a confecção dessa nova fita A fita tardia será formada pelos fragmentos os quais são denominados fragmentos de Okazaki A figura a seguir apresenta o processo replicativo e toda a maquinaria utilizada para sua efetivação Cadeia atrasada Cadeia líder 5 3 3 3 5 5 Polimerase do DNA Polimerase do DNA Ligase do DNA Fragmento de Okazaki Iniciador do RNA Primase do DNA Helicase Proteínas de ligação Topoisomerase Figura 10 Esquema do processo replicativo Por fim a fita tardia tem seus fragmentos ligados pela ação da enzima DNA ligase finalizando o processo replicativo 18 Unidade I 132 Transcrição e tradução Os processos de transcrição e tradução envolvem uma série de estruturas químicas celulares e moleculares que atuam de maneira organizada para a expressão de genes e síntese proteica A figura a seguir ilustra um esquema dessas duas fases do dogma central da biologia molecular A U G C U U U C G U A U U A C G A A A G C A U A U A C G A A A G C A U A A U G C U U U C G U A U A T G C T T T C G T A T T A C GA A A G C A T A A T G C T T T C G T A T T A C GA A A G C A T A A T G C T T T C G T A T T A C GA A A G C A T A A T G C T T T C G T A T T A C GA A A G C A T A Mat Tyr Met Tyr Leu Giu Leu Giu Ser Ser Ser Ser Tyr Mat Tyr Ile Transcrição Tradução Proteína ativa RNA DNA Figura 11 Esquema ilustrativo das fases de transcrição e tradução Transcrição A transcrição é um processo complexo que é realizado nas regiões gênicas do DNA Dentro do núcleo celular a enzima RNA polimerase atua na região gênica da fita antisenso a qual é utilizada como molde para o processo de construção da molécula de RNA mensageiro O processo transcricional pode ser dividido em etapas síntese do transcrito primário adição de estruturas no RNA mensageiro splicing finalização do RNA mensageiro maduro Observação Splicing consiste na retirada dos íntrons de um RNA precursor de forma a produzir um RNAm maduro functional A etapa de síntese do transcrito primário é realizada pela enzima RNA polimerase Esta se liga à região promotora do gene no DNA rompendo a dupla fita e sintetizando e então usa a fita antisenso a nova molécula de RNA A enzima RNA polimerase reconhece o sítio iniciador na fita antisenso e inicia a síntese do RNA mensageiro na extremidade 5UTR Assim a molécula é sintetizada e ao atingir a região finalizadora do gene região 3UTR a enzima RNA polimerase finaliza o processo 19 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Após a formação do transcrito primário o RNA mensageiro recebe em sua extremidade 5 uma estrutura denominada CAP em sua extremidade 3 uma cauda poli A sequências de adenina Essas estruturas têm a finalidade de proteger o RNA mensageiro fabricado da ação de enzimas líticas que poderiam degradálo e consequentemente destruílo antes de completar sua funcionalidade Em seguida o RNA mensageiro passa por um processo de maturação denominado splicing um processamento que retira todos os íntrons desse RNA mensageiro e une todos os éxons que serão decodificados em aminoácidos Após essa etapa o RNA mensageiro maduro estará pronto para sair do núcleo e migrar para o citoplasma onde será traduzido em cadeia polipeptídica A figura a seguir destaca o processo de transcrição do DNA em molécula de RNA mensageiro Éxon Éxon RNAm maduro Splicing PréRNAm Sequência completa de codificação de proteínas Éxon AAAAA CAP 5 Íntron Íntron Transcrição 1 Transcrito primário 2 Adição do CAP 5 e da cauda de poli A em 3 Filamento molde Filamento não molde Transcrito de RNA RNA polimerase C T G A C G G A T C A G C C G C A A G C G G A A T T G G C G A C A T A A G A C U G C C U A G U C G G C G U U G A C T G C C T A G T C G G C G T T C G C C T T A A C C G C T G T A T T Cauda poli A em 3 Região não traduzida UTR Sequência de codificação CDS Íntron Núcleo Citoplasma Figura 12 Esquema ilustrativo da transcrição gênica 20 Unidade I Tradução Assim que o RNA mensageiro maduro atinge o citoplasma mais precisamente os ribossomos no retículo endoplasmático rugoso ele será traduzido em aminoácidos que constituirão uma cadeia polipeptídica O RNA mensageiro é lido pelo ribossomo em sequências de três ribonucleotídeos denominados códons Estes serão lidos pelo ribossomo e complementarmente ligados aos anticódons do RNA transportador No local do RNAm onde o anticódon for complemetar ao códon o RNA transportador liberará o aminoácido correspondente e sequencialmente formará uma cadeia polipeptídica Dessa forma o código genético vai gerar proteínas funcionais e importantes para o funcionamento do organismo humano Todo RNAm se inicia pelo códon iniciador AUG que codificará o amoniácido metionina e todo RNAm terminará com o códon finalizador stop códon que não codifica nenhum aminoácido mas informa ao ribossomo que a síntese proteica deve ser finalizada Existem aproximadamente vinte diferentes aminoácidos na constituição proteica O genoma é composto por quatro tipos diferentes de nucleotídeos agrupados em trincas códons que codificarão os aminoácidos Assim ao calcular as possibilidades de formação de códons notase que existem 64 arranjos diferentes quatro diferentes nucleotídeos A U C e G agrupados 3 a 3 códons Essas 64 possibilidades resultarão em vinte aminoácidos ou seja mais de um códon formará o mesmo aminoácido Por esse motivo o código genético é dito degenerado conforme exemplifica a figura a seguir 2ª Base U C A G 1ª Base U UUU UUC UUA UUG Fenilanina Fen Leucina Leu UCU UCC UCA UCG Serina Ser UAU UAC UUA UUG Tirosina Tir Codão de finalização Codão de finalização UGU UGC UGA UGG Cisteína Cis Codão de finalização Triptofano Trp U C A G 3ª Base C CUU CUC CUA CUG Leucina Leu CCU CCC CCA CCG Prolina Pro CAU CAC CAA CAG Histidina His Glutamina Glu CGU CGC CGA CGG Arginina Arg U C A G A AUU AUC AUA AUG Isoleucina Ile Metionina Met Codão de iniciação ACU ACC ACA ACG Treonina Tre AAU AAC AAA AAG Asparagina Asn Lisina Lis AGU AGC AGA AGG Serina Ser Arginina Arg U C A G G GUU GUC GUA GUG Valina Val GCU GCC GCA GCG Alanina Ala GAU GAC GAA GAG Ácido aspártico Asp Ácido glutâmico Glu GGU GGC GGA GGG Glicina Gli U C A G Figura 13 Tabela de formação de aminoácidos a partir dos códons do RNAm 21 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Observação O exame do exoma é o sequenciamento genético de todos os éxons do genoma humano O estudo do exoma permite verificar doenças monogênicas com a identificação de SNVs single nucleotide variants variantes de nucleotídeos únicos pequenas variações das sequências do DNA indels inserçoes e deleções e alterações estruturais equilibradas como as inversões de regiões genômicas Caso ocorra alguma falha em qualquer parte do processo replicativo transcricional ou traducional o impacto acometerá diretamente a cadeia polipeptídica Nesse contexto o estudo das variantes genômicas é fundamental para elucidar a etiologia das doenças humanas 2 PADRÕES DE HERANÇAS MONOGÊNICAS Desde a redescoberta dos estudos do monge austríaco Gregor Mendel as características e fenótipos que seguem o padrão de herança monogênica monoibridismo são estudados e cada vez mais compreendidos no contexto da genética humana Para tanto é preciso retomar as conhecidas Leis de Mendel que são base para o estudo da hereditariedade genômica Mendel com seus estudos de cruzamentos com ervilhasdecheiro Pisum sativum observou e constatou que as características das ervilhas cruzadas eram diferentes das ervilhas filhas constatando o fato em sucessivas gerações e cruzamentos Por exemplo no cruzamento de ervilhas puras amarelas com ervilhas puras verdes Mendel percebeu que nasceram somente ervilhas amarelas Ao cruzar as ervilhas amarelas fruto do primeiro cruzamento Mendel constatou que nasceram ervilhas amarelas e verdes na proporção 31 Com isso ele identificou que determinados fatores carregam características e que estes eram transmitidos de genitores para a prole de maneira matematicamente compreensível Com isso Mendel sugeriu que a prole do cruzamento sexuado de genitores carregava esses fatores aos pares sendo cada um herdado de um genitor Os estudos de Mendel revelaram que os fatores podiam se manifestar ou não a exemplo do cruzamento das ervilhas puras amarelas com as ervilhas puras verdes que resultou somente em ervilhas fenotipicamente amarelas Com essa constatação surgiu o conceito de dominância e recessividade Nos estudos de Mendel foram observadas sete características diferentes das ervilhasdecheiro destacandose cor tamanho e textura Ele notou que uma característica herdada por um par de fatores independia das outras características herdadas por outro par de fatores ou seja do cruzamento entre ervilhas amarelas lisas e verdes rugosas nasceriam ervilhas amarelas lisas e rugosas e ervilhas verdes lisas e rugosas Dessa maneira Mendel evidenciou que um fator segregava de maneira independente de outros fatores 22 Unidade I Por fim Mendel postulou duas leis importantes para o estudo dos padrões de heranças monogênicas Princípio da Segregação dos Caracteres os indivíduos têm os fatores aos pares mas na reprodução sexuada transmitem apenas um fator a sua prole Lei da Segregação Independente a segregação de um fator determinado não influencia na segregação de outro fator diferente do primeiro Mendel contribuiu para o desenvolvimento dos estudos de herdabilidade genética iniciando uma nova maneira de compreender a transmissão dos caracteres genéticos O que Mendel denominou par de fatores nada mais é do que o nosso par de genes e as características que ele evidenciou correspondem ao fenótipo das ervilhasdecheiro Esse par de genes que definem uma característica ou funcionalidade herdável são denominados genes alelos cada um localizado no cromossomo homólogo Os alelos ocupam uma determinada coordenada genômica que é idêntica em cada um dos cromossomos homólogos Essa coordenada genômica local no cromossomo onde o gene reside é chamada lócus A relação entre os alelos tembém foi observada nos estudos de Mendel As relações de dominância e recessividade foram bem estabelecidas nos cruzamentos das ervilhas mostrando que essa conjunção de alelos pode originar a mesma característica ou cada alelo pode carregar uma informação diferente para a mesma característica por exemplo um par de alelos para cor pode gerar ervilhas verdes ou amarelas Nesse contexto são definidos os conceitos de homozigose e heterozigose Dizer que um par de genes encontrase em homozigose significa dizer que ambos carregam as mesmas informações para uma determinada característica Em contrapartida dizer que um par de genes encontrase em heterozigose significa dizer que o par de alelos carrega informações diferentes para a mesma característica Os conceitos de homozigose e heterozigose são representados pelo par de genes alelos que juntos formam o genótipo de um indivíduo A expressão resultado mensurável da manifestação genotípica desse genótipo é observada por meio do fenótipo O genótipo de um indivíduo homozigoto pode ser representado por duas letras maiúsculas por exemplo AA quando determinam uma característica dominante quando definem uma característica recessiva por duas letras minúsculas aa os indivíduos heterozigotos sempre serão representados por uma letra maíuscula e uma letra minúscula Aa Assim indivíduos heterozigotos sempre terão um gene dominante e um gene recessivo Para que uma característica dita dominante se expresse obrigatoriamente o indivíduo deve ter em seu genótipo um gene A Nesse caso basta apresentar um gene com essa característica que o indivíduo expressará o fenótipo correspondente Já para as características recessivas o indivíduo deverá apresentar o par de alelos aa para haver a manifestação do fenótipo correspondente 23 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Destacase também um tipo de relação gênica denominada codominância a qual se associa à ausência de dominância de um gene sobre outro Alelos múltiplos são aqueles nos quais uma determinada característica é expressa pela ação de alelos gênicos localizados em mais de um lócus cromossômico Exemplos clássicos de codominância e múltiplos alelos são constantes nas tipagens sanguíneas nos sistemas MN e ABO Saiba mais Para estudar os sistemas sanguíneos e as relações de dominância recessividade codominância e alelos múltiplos leia FRIDMAN C Replicação de DNA genótipofenótipo e herança quantitativa Apostila USP 2012 Disponível em httpsmidiaatpuspbr plcplc0030impressosplc0030top03pdf Acesso em 9 dez 2019 Na transposição dos estudos de Mendel para o desenvolvimento da genética médica e científica grande parte das doenças monogênicas humanas seguem os padrões das Leis de Mendel Os padrões de heranças das doenças monogênicas são autossômico recessivo e autossômico dominante quando o par de alelos está contido nos cromossomos autossômicos A herança é ligada ao X dominante e ao X recessivo quando o gene relacionado com a doença encontrase no cromossomo X e é ligada ao Y quando o gene causador da alteração estiver no cromossomo Y As doenças monogênicas são aquelas cuja variante é do tipo SNV a qual relacionase com variantes presentes em um gene ou par de genes em um determinado lócus cromossômico No caso de heranças autossômicas recessivas para um indivíduo apresentar um fenótipo este deve ter ambos os alelos recessivos Quando se trata de doenças autossômicas recessivas para um paciente apresentar o fenótipo ele deverá ter ambos os alelos com variantes genéticas No caso de indivíduo heterozigoto ou seja que possui apenas um alelo alterado ele geralmente não tem quadro clínico e é reconhecido como portador pois um dos alelos está alterado Excepcionalmente para algumas doenças recessivas o indivíduo portador pode apresentar algum grau da doença em especial quando envolve a produção de determinadas enzimas Assim serão elencados a seguir alguns critérios das doenças autossômicas recessivas A doença se expressa na homozigose Há um risco aumentado para doenças autossômicas recessivas no casamento consanguíneo entre membros da mesma família caso haja indivíduos afetados e portadores que segregam esse gene dentro de uma família Para determinadas doenças e genes específicos alguns portadores podem apresentar algum fenótipo relacionado à doença 24 Unidade I No tocante às heranças autossômicas dominantes estas se expressam tanto na homozigose como na heterozigose Basta haver um alelo presente para expressar o fenótipo Quando são estudadas doenças que seguem esse perfil de herança devese lembrar que para uma pessoa apresentar uma doença com padrão de herança autossômica dominante basta ela ter um alelo alterado A seguir serão acentuados alguns critérios típicos de doenças autossômicas dominantes A doença se expressa tanto na homozigose como na heterozigose Não existem indivíduos portadores somente afetados e normais Distribuise de maneira equilibrada e aleatória independentemente do sexo Dependendo da variante e do gene envolvido em alguns casos da homozigose dominante a doença é letal Com relação às heranças ligadas ao X dominante destacase que os homens possuem apenas um cromossomo X e as mulheres apresentam dois exemplares desse cromossomo Assim homens que carregam variantes em genes localizados nesse cromossomo obrigatoriamente são doentes hemizigóticos e suas filhas também serão doentes já que o homem envia o cromossomo X alterado para todas as suas filhas Por sua vez a prole do sexo masculino de homens afetados por doenças ligadas ao X dominante nunca será doente pela linhagem paterna uma vez que o homem manda o cromossomo Y para todos os seus filhos Em contraposição quando uma mulher apresentar uma variante genética em heterozigose para uma doença ligada ao X dominante ou seja ela tem um cromossomo X com o alelo alterado e outro exemplar normal ela será obrigatoriamente doente e poderá transmitir o cromossomo com o alelo alterado para sua prole independentemente do sexo já que a mulher sempre enviará um cromossomo X para meninos e meninas Caso a mulher doente seja homozigota para essa variante todos os filhos e filhas 100 da prole será doente A figura a seguir traz um esquema da transmissão de variantes ligadas ao cromossomo X dominante 25 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Pai afetado Pai não afetado Mãe não afetada Mãe afetada Filho afetado Filho não afetado Filho não afetado Filho afetado Filha não afetada Filha afetada Filha afetada Filha não afetada Probabilidades 0 filhos homens afetados 100 filhas mulheres afetadas Probabilidades 50 filhos homens afetados 50 filhas mulheres afetadas a Doença ligada ao X dominante pai afetado b Doença ligada ao X dominante mãe afetada Figura 14 Exemplos de herdabilidade de doença ligada ao cromossomo X dominante Lembrete Quanto às heranças ligadas ao X recessivo os homens possuem apenas um cromossomo X e as mulheres apresentam dois exemplares desse cromossomo Assim proles do sexo masculino de homens afetados por doenças ligadas ao X recessivo nunca serão doentes pela linhagem paterna uma vez que o homem manda o cromossomo Y para todos os seus filhos Dessa forma as doenças ligadas ao X recessivo são mais frequentes em homens do que em mulheres 26 Unidade I Em contraposição quando uma mulher apresentar uma variante genética em homozigose para uma doença ligada ao X recessivo ou seja ela tem os dois cromossomos X com os alelos alterados ela será obrigatoriamente doente e transmitirá os cromossomos com os alelos alterados para sua prole sendo todos os filhos doentes pois receberão um X com o alelo recessivo e todas as suas filhas serão no mínimo portadoras pois todas as filhas receberão um cromossomo X com o alelo alterado da mãe e um outro normal caso a mulher tenha sua prole com um homem saudável para essa característica Por essas razões dizemos que os homens de uma família na qual se segrega um gene alterado com herança ligada ao X recessivo são aparentados pela linhagem das mulheres No caso de a mulher ser portadora de uma característica recessiva ligada ao X ou seja ter um cromossomo X com um alelo normal e um cromossomo X com um alelo alterado ela poderá gerar filhos normais ou doentes e consequentemente filhas normais ou portadoras dependendo do genótipo do genitor A figura a seguir ilustra um esquema da herdabilidade de doenças ligadas ao cromossomo X recessivo Doença ligada ao X recessivo mãe portadora Pai não afetado Filho não afetado Não afetado Afetado Portador Filha não afetada Filha portadora Filho afetado Mãe portadora Figura 15 Esquema da herdabilidade de doenças ligadas ao cromossomo X recessivas para mulheres portadoras 27 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA As doenças e heranças ligadas ao cromossomo Y afetam exclusivamente homens e os filhos de homens afetados terão 100 de probabilidade de serem tão afetados quanto o seu progenitor Um exemplo de característica ligada ao Y é a presença de pelos na orelha O estudo genético de doenças genômicas é baseado no exame físico na investigação de variantes genéticas através de exames específicos e na análise do heredograma que é a análise da árvore genealógica de uma família Pautado em informações transmitidas pelo paciente o heredograma apresenta as linhagens ascendentes e descendentes de todos os envolvidos no estudo genético do paciente Com a utilização do heredograma o geneticista poderá verificar a segregação de genes e consequentemente de características e doenças em uma família Com simbologia própria o heredograma é uma das principais ferramentas para a realização do aconselhamento genético familiar A figura a seguir destaca alguns dos símbolos utilizados para a confecção do heredograma familiar 1 1 I II III 1 2 2 4 2 3 3 Indivíduo do sexo masculino Acasalamento consanguíneo Gêmeos de zigosidade desconhecida Indivíduo do sexo feminino 1 1 II I 2 3 2 Numeração dos indivíduos nos heredogramas Ausência de progênie Sexo indefinido Probando Indivíduos afetados Gêmeos monozigóticos Indivíduo falecido Heterozigotos para um caráter autossômico Morte prénatal Portador de caráter recessivo ligado ao X Gêmeos dizigóticos Aborto espontâneo Acasalamento Figura 16 Modelo representativo de simbologias para confecção dos heredogramas Para estudar as probabilidades familiares de um casal gerar filhos normais ou alterados devese proceder o cruzamento dos genótipos utilizandose o quadro de Punnett A tabela a seguir ilustra uma representação do quadro de Punnett por meio do qual são realizados os cruzamentos dos alelos nos gametas para a formação de zigotos 28 Unidade I Nesse quadro são realizados os cruzamentos dos alelos paternos e maternos para a constituição da possibilidade da formação de gametas Em azul destacase o par de alelos paterno gene 1 e gene 1 em vermelho o par de alelos maternos gene 1 e gene 1 Desse cruzamento serão criadas sempre quatro possibilidades de resultados da conjunção dos alelos na formação do zigoto Quadro 1 Alelo 1 da mãe Alelo 1 da mãe Alelo 1 do pai 11 11 Alelo 1 do pai 11 11 Lembrete As doenças e heranças ligadas ao cromossomo Y afetam exclusivamente homens e os filhos de homens afetados terão 100 de probabilidade de serem tão afetados quanto o seu progenitor Um exemplo de característica ligada ao Y é a presença de pelos na orelha 21 Doenças causadas por SNVs patogênicas Até o momento foram identificados mais de 6 mil fenótipos pelos quais a base molecular é conhecida Esses fenótipos e os genes associados são coletados no banco de dados Omim online mendelian inheritance in man herança mendeliana no homem online Saiba mais Aprofunde seus conhecimentos em wwwomimorg Quadro 2 Exemplos de doenças mendelianas Herança Doença Generegião Variante Frequência Autossômica dominante Osteogênese imperfeita COL1A1 ou COL1A2 90 Mutação de ponto 67100000 Deficiência de Glut1 SLC2A1 Mutação de ponto Rara cerca de 190000 Acondroplasia FGFR3 Mutação de ponto 115000 a140000 Autossômica recessiva Fenilcetonuria PAH Diferentes tipos de alterações 110000 a 115000 29 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Herança Doença Generegião Variante Frequência Ligada ao X recessivo Hemofilia A F8 Mutação de ponto 14000 a 15000 homens Distrofia muscular de Duchenne DMD Deleções Mutação de ponto 13500 a 15000 Ligada ao X dominante X frágil FRM1 CGG expansão 14000 homens Ligada ao Y Falha espermatogênica USP9Y Deleções 12000 a 13000 As doenças são mostradas com seus padrões de herança o gene afetado os tipos de mutação mais comumente encontrados e as taxas de incidência estimadas Observe que algumas doenças por exemplo osteogênese imperfeita das quais existem várias formas podem ser causadas por variantes patogênicas em diferentes genes 211 Doenças autossômicas dominantes A acondroplasia é uma doença autossômica dominante causada por uma variante no gene FGFR3 localizado em 4p163 A acondroplasia é a forma mais frequente de nanismo com encurtamento de membros Os indivíduos afetados apresentam baixa estatura causada pelo encurtamento rizomélico dos membros com fácies característica com bossas frontais e hipoplasia da face média lordose lombar exagerada limitação da extensão do cotovelo genu varum deformação dos ossos das pernas caracterizada por concavidade da coxa e saliência do joelho e mão em tridente Para uma pessoa ser acondroplásica basta que um dos alelos esteja alterado para que a doença se manifeste A Dessa forma o casamento entre um indivíduo acondroplásico A e outro de estatura normal aa tem no mínimo 50 de chance de gerar uma prole acondroplásica caso o indivíduo doente seja heterozigoto Aa Para comprovar essa afirmação foi realizado o cruzamento no quadro de Punnett conforme exemplificado a seguir Quadro 3 a a A Aa Aa a aa aa Aa 50 doente heterozigoto aa 50 normal homozigoto A neurofibromatose tipo I NF1 é outro tipo de doença autossômica dominante causada por uma variante no gene NF1 localizado no cromossomo 17 na região q112 Caracterizada clinicamente por manchas café com leite nódulos de Lisch no olho e tumores fibromatosos da pele os indivíduos portadores dessa doença têm maior suscetibilidade de desenvolver neoplasias benignas e malignas A incidência mundial de NF1 é de 1 em 2500 a 1 em 3 mil indivíduos em ambos os sexos 30 Unidade I Em um casamento entre um indivíduo com NF1 e um indivíduo com NF1 ambos heterozigotos a probabilidade de se gerar uma prole afetada é de 75 destacandose 25 em homozigose e 50 em heterozigose Para comprovar essa afirmação foi realizado o cruzamento no quadro de Punnett conforme exemplificado a seguir Quadro 4 A a A AA Aa a Aa aa AA 25 doente homozigoto Aa 50 doente heterozigoto aa 25 normal homozigoto A figura a seguir apresenta um heredograma para uma doença autossômica dominante Observe que nessa característica de herança não há salto de geração Uma vez que a doença não se perpetua no heredograma não haverá mais casos herdáveis causados pelo mesmo gene que segregava nessa família III II I Figura 17 Esquema de um heredograma para doença autossômica dominante Os símbolos coloridos em vermelho representam indivíduos afetados em heterozigose Aa em azul os indivíduos com par de alelos recessivos aa ou seja livres da doença 212 Doenças autossômicas recessivas A doença de TaySachs é uma enfermidade autossômica recessiva relacionada a variantes no gene HEXA localizado em 15q23 Clinicamente a doença de TaySachs é caracterizada pelo aparecimento ainda na infância de atraso global do desenvolvimento seguido de paralisia demência e cegueira Geralmente os portadores dessa doença falecem até o terceiro ano de vida Como sinal patognomômico da doença os pacientes apresentam uma mácula em um ponto central da retina vermelhocereja red spot cherry A doença de TaySachs é um erro inato do metabolismo sendo marcada pelo acúmulo de lipídeos nas células ganglionares retinianas 31 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA O casamento consanguíneo ou seja a união entre primos portadores dessa característica apresenta chance de 25 de gerar uma prole doente conforme demonstrado no cruzamento a seguir Quadro 5 A a A AA Aa a Aa aa AA 25 normal homozigoto Aa 50 normal heterozigoto aa 25 doente homozigoto O albinismo oculocutâneo tipo I AOCI é um distúrbio autossômico recessivo caracterizado pela presença de variantes nos alelos do gene TYR localizado em 11q143 Clinicamente os pacientes com AOCI manifestam ausência de pigmentos no cabelo na pele e nos olhos com nistagmo grave fotofobia e acuidade visual reduzida Do casamento de indivíduos com AOCI toda a prole 100 nascerá albina conforme demonstrado no cruzamento a seguir Quadro 6 a a a aa aa a aa aa aa 100 doente homozigoto A figura a seguir destaca um heredograma para uma doença autossômica recessiva cujos indivíduos portadores geram prole normal portadora e doente Entretanto em um casamento entre pessoas saudáveis e não portadoras não há risco de gerar uma prole doente ou portadora Figura 18 Esquema de um heredograma para doença autossômica recessiva Os símbolos coloridos em vermelho representam indivíduos afetados aa em azul os indivíduos com par de alelos dominantes AA ou seja livres da doença os símbolos com metade vermelho e metade azul indicam os indivíduos portadores dessa característica ou seja as pessoas com genótipo em heterozigose Aa 32 Unidade I 213 Doenças ligadas ao X recessivo A distrofia muscular de Duchenne DMD é acentuada geneticamente por variantes do tipo deleção e SNVs no gene DMD localizado em Xp212p211 De herança recessiva ligada ao cromossomo X a DMD acomete preferencialmente homens filhos de mulheres portadoras dessa característica Clinicamente os pacientes com DMD apresentam fraqueza muscular com evolução para perda dos movimentos de pernas Progressivamente apresentam insuficiência cardíaca disfunção muscular lisa no trato digestivo eou urinário falecendo em sua maioria entre a segunda e a terceira década de vida Em um casamento entre um indivíduo do sexo masculino com o gene DMD sem variantes e uma mulher portadora da variante patogênica no gene DMD existe a possibilidade de ela gerar um filho doente em 50 dos casos de prole masculina O cruzamento no quadro de Punnett destaca as possibilidades para esse cruzamento Quadro 7 XA Xa XA XA XA Y XAY XaY XAXA 25 mulher normal homozigoto XAXa 50 mulher portadora heterozigoto XAY 25 homem normal hemizigoto XaY 25 homem doente hemizigoto A hemofilia A é caracterizada geneticamente por variantes no gene F8 localizado em Xq28 De herança recessiva ligada ao cromossomo X acomete preferencialmente homens filhos de mulheres portadoras desse caráter Clinicamente os pacientes com hemofilia A apresentam sangramentos causados por uma deficiência no fator VII da cascata de coagulação Os pacientes com hemofilia A devem tomar muito cuidado com traumas os quais podem gerar hemorragias internas podendo ser fatais em alguns casos Observação A rainha Victoria Inglaterra foi uma das responsáveis pela disseminação da hemofilia A pela Europa sendo citada em diferentes livros de genética Em um casamento de uma mulher portadora de hemofilia A com um homem também portador há 50 de chance de o filho ou a filha nascer com tal doença conforme ilustrado no quadro de Punnett 33 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Quadro 8 XA Xa Xa XAXa XaXa Y XAY XaY XAXa 25 mulher portadora heterozigoto XaXa 25 mulher doente homozigoto XAY 25 homem normal hemizigoto XaY 25 homem doente hemizigoto 214 Doenças ligadas ao X dominante A síndrome de Rett SR é uma doença neurodegenerativa que acomete em sua maioria mulheres De herança dominante ligada ao X é caracterizada geneticamente por variantes no gene MECP2 localizado em Xq28 As pacientes com SR evoluem com perda das habilidades adquiridas como fala e locomoção apresentam movimentos estereotipados classicamente em mãos com microcefalia convulsões e deficiência intelectual Outra doença de herança dominante ligada ao X é o raquitismo hipofosfatêmico RH Marcado geneticamente por variantes no gene PHEX localizado em Xp2211 o RH tem expressividade variável com raquitismo e deformidades ósseas baixa estatura anormalidades dentárias e hipofosfatemia baixa reabsorção renal de fosfato O heredograma a seguir mostra um padrão clássico de doença ligada ao X dominante cuja mulher afetada transmite alelos alterado e normal para sua prole O filho dessa mulher terá todas as suas filhas doentes e nenhum filho afetado já que o homem transmite o X alterado para todas as suas filhas mas nunca passa essa variante associada ao cromossomo X para seus filhos Figura 19 34 Unidade I 22 Outros padrões de herança e fatores que alteram o padrão de herança monogênica Além dos padrões de herança monogênicas baseados nos estudos de Mendel devem ser abordadas a herança poligênica a herança mitocondrial relacionada ao DNA presente nas mitocôndrias o imprintig metilação do DNA e a dissomia uniparental Na herança poligênica o perfil de herdabilidade de determinada característica é contemplado por mais de um par de genes que interagem para produzir um efeito fenotípico Um exemplo clássico de herança poligênica é a cor da pele em humanos a qual é gerada pela expressão de vários genes que em conjunto apresentam um efeito aditivo na manifestação do fenótipo No tocante à herança mitocondrial primeiro é preciso compreender sua origem O DNA mitocondrial é um conjunto de estruturas pequenas e circulares que se assemelham ao DNA bacteriano Acreditase que tenha sido originada da incorporação de uma célula procarionte à célula humana O DNA mitocondrial é recebido de forma monoparental ou seja de apenas um dos genitores Na espécie humana o DNA mitocondrial é recebido das mitocêndrias maternas através do citoplasma do óvulo Os espermatozoides contêm mitocôndrias mas eles normalmente não são herdados pelo zigoto Houve o relato de um caso de herança paterna de mitocôndrias em um ser humano mas isso é extremamente raro Assim as doenças ligadas ao DNA mitocondrial são herdadas pela linhagem materna o que significa que mães doentes passarão a doença para todos os seus filhos e suas filhas Os filhos doentes não passarão a variante causadora da doença para sua prole entretanto as filhas de mulher doente passarão para todos os seus filhos e suas filhas Assim dizemos que todos os pacientes com doenças mitocondriais são aparentados pela linhagem materna A figura a seguir mostra o padrão de herança mitocondrial Pai com a doença Mãe afetada e todas as mitocôndrias mutantes Mãe afetada e algumas mitocôndrias mutantes Crianças não afetadas Crianças afetadas penetrância completa Crianças afetadas e crianças não afetadas variabilidade Figura 20 35 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Com relação ao imprintig genômico e a metilação do DNA trabalhos recentes destacaram o papel das modificações epigenômicas incluindo a metilação diferencial do DNA na suscetibilidade e na etiologia de diferentes tipos de doenças como o câncer as doenças autoimunes os distúrbios metabólicos até doenças psiquiátricas O padrão de metilação é um importante mecanismo regulador epigenético durante o desenvolvimento celular normal mas que permanece alterado nos estados celulares doentes Assim os padrões de metilação aberrante são uma característica distintiva de muitas células A metilação do DNA é uma das primeiras modificações epigenéticas encontradas em humanos Referese a qualquer modificação potencialmente hereditária que altera a expressão do gene sem alterar diretamente a sequência de nucleotídeos do DNA Inclui alterações estáveis do DNA nuclear responsáveis pela identidade fenotípica de um tipo celular A metilação do DNA consiste na adição de um grupo metil ao carbono 5 do anel de pirimidina do nucleotídeo citosina A transferência de grupos metil é catalisada por uma classe de enzimas conhecidas como DNA metiltransferases DNMTs Estas realizam a transferência de grupos metil através de ligação covalente o que confere à metilação a condição de marca epigenética mais estável Metilações do DNA ocorrem ao longo de todo o genoma inclusive em genes mas são funcionalmente mais relevantes quando presentes em sequências ricas em dinucleotídeos CpGs citosinaguanina as denominadas ilhas CpGs que são frequentemente encontradas em regiões promotoras de genes ativos Portanto a metilação do DNA tem um importante papel na regulação da transcrição As DNA metiltransferases podem produzir pelo menos três status diferentes para cada sítio CpG metilação completa em ambas as fitas de DNA hipermetilação metilação em apenas um dos filamentos de DNA hemimetilação e sem metilação em ambas as fitas do DNA hipometilação O papel da metilação do DNA em doenças humanas foi explorado primeiro no contexto do imprinting genômico Se esse padrão for estável e herdável durante a mitose levará consequentemente a uma expressão diferenciada dos alelos paternos e maternos Alterações no imprinting herdados via paterna ou materna na região 15q112q13 causam as síndromes de PraderWilli eou Angelman A literatura científica revela o papel da metilação do DNA em doenças humanas comuns por exemplo as doenças autoimunes as relacionadas à obesidade incluindo as doenças cardiovasculares que permitiram potencializar o desenvolvimento de testes diagnósticos baseados na detecção da metilação do DNA livre de células circulantes cfDNA no plasma Os distúrbios neurológicos também são doenças nas quais se acredita que a metilação do DNA tenha um papel crucial Supõese que alterações no perfil de metilação do DNA levem à expressão diferencial de genes relacionados à atividade sináptica regulando o nível de expressão de genes associados à fisiopatologia do autismo e da síndrome de Rett como o fator neurotrófico derivado do cérebro 36 Unidade I Um caso especial de mutações de inserção são as doenças de expansão de repetição de nucleotídeos normalmente doenças de repetição tripla Repetições trinucleotídicas são sequências repetitivas nas quais os tripletos de nucleotídeos são repetidos em conjunto várias vezes em alguns casos essas repetições estão localizadas em sequências de codificação e são traduzidas como extensões de polipeptídeo consistindo em uma repetição do mesmo aminoácido Outras repetições de trinucleotídeos estão localizadas em sequências não codificantes É possível que a presença de repetições expandidas em uma transcrição seja patogênica causando efeitos deletérios para o mecanismo de processamento de RNA no núcleo A sequência de repetições trinucleotídicas é frequentemente CAGn ou CTGn sendo n é o número de unidades de repetição Um aspecto incomum dessas repetições é que elas podem se tornar instáveis e se expandir de modo que o número de repetições aumenta dramaticamente de uma geração para a outra um fenômeno denominado antecipação Além disso as repetições acima de um certo número podem ser instáveis por meio da divisão celular somática e as células de alguns tecidos apresentam um número extremamente variável de repetições no alelo expandido Em todos os casos conhecidos de distúrbios de expansão por repetição de trinucleotídeos indivíduos portadores de várias repetições até um limiar não apresentam sintomas clínicos enquanto indivíduos portadores de repetições mais longas denotam sintomas progressivamente graves A doença de Huntington HD é uma das doenças de expansão de repetição trinucleotídica cuja repetição CAG afeta a poliglutamina na região codificadora do gene HTT da huntingtina no cromossomo 4p16 É uma doença neurodegenerativa progressiva e os pacientes sofrem de perda e atrofia progressivas de células neurais Os sintomas começam com mudanças de personalidade e humor seguidas por uma deterioração constante das habilidades físicas e mentais A função da proteína huntingtina não é clara mas é essencial para o desenvolvimento A herança segue um padrão autossômico dominante causado por um ganho de função associado à expansão repetida Indivíduos não afetados carregam entre 9 e 35 repetições CAG ocorre penetração incompleta em portadores de 36 a 39 repetições e a doença é totalmente penetrante quando 40 ou mais repetições estão presentes Há relatos de alelos contendo 250 ou mais repetições Enquanto alelos repetidos de 9 a 30 são quase sempre transmitidos sem alteração para a próxima geração alelos maiores mostram instabilidade tanto nos tecidos somáticos quanto na linha germinativa com tendência à expansão de uma geração para a próxima geração Existe uma correlação entre o número de repetições e a gravidade da doença e também uma correlação inversa entre o número de repetições e a idade de início da doença O grau de instabilidade de repetição é amplamente proporcional ao número de repetições e também é afetado pelo sexo do progenitor transmissor com expansões maiores ocorrendo na transmissão masculina Isso leva à antecipação ou seja um indivíduo aparentemente saudável pode ter um filho com HD tardia e um neto com sintomas mais graves e um início mais precoce e assim por diante 37 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Por fim com relação à UPD uniparental dissomy dissomia uniparental tratase de um fenômeno que consiste em um erro na segregação cromossômica entre cromossomos homólogos ou cromátidesirmãs durante a gametogênese causando o envio de duas cópias de um determinado par cromossômico de mesma origem parental Normalmente quando esse efeito acomete um gameta após a fecundação é originado um zigoto trissômico com três cópias de um determinado cromossomo Durante os primeiros estágios ocorre um evento denominado resgate trissômico tornando a célula dissômica com dois cromossomos Entretanto durante o resgate trissômico algumas vezes o cromossomo que foi enviado por cópia única é removido permanecendo o par cromossômico de mesma origem parental Assim quadros sindrômicos são originados como as conhecidas síndromes de PraderWilli e Angelman Quanto aos fatores que podem alterar o padrão do heredograma de doenças monogênicas destacamse quatro Penetrância relacionase à possibilidade de indivíduos portadores de um genótipo expressarem o fenótipo Em indivíduos com genótipo e sem fenótipo dizemos que o gene tem penetrância incompleta Heterogeneidade associase a doenças que têm fenótipos semelhantes sendo originadas por genótipos distintos ou viceversa Pleiotropia relacionase com a presença de múltiplos fenótipos originados de um único gene ou par de genes alterados Expressividade aludese à expressão do fenótipo a partir de um genótipo Dizse que um gene tem expressividade variável quando pessoas com o mesmo genótipo têm fenótipos distintos ou seja as manifestações clínicas são diferentes em indivíduos com a mesma anormalidade genética 3 GENÉTICA DE POPULAÇÕES COMO ESTUDAR FREQUÊNCIAS GÊNICAS E GENOTÍPICAS EM UMA DETERMINADA POPULAÇÃO A genética populacional é o estudo da frequência da distribuição genotípica e gênica em uma determinada população Os genes da espécie humana são polimórficos ou seja podem se apresentar com diferentes sequências de nucleotídeos que os tornam diferentes de seus alelos selvagens clássico O cálculo das frequências gênicas e genotípicas são essenciais para verificar o impacto e a inserção desses genes polimórficos em uma determinada população Por exemplo na população brasileira existe um gene com um determinado polimorfismo que predispõe aos indivíduos que o portam serem obesos A frequência desse polimorfismo na população poderá informar o número de pessoas dessa mesma população que tem predisposição à obesidade Com isso modelos matemáticos são usados para investigar e prever a ocorrência de alelos específicos ou combinações de alelos em populações Os fatores que influenciam a diversidade genética em uma população são tamanho amostral variantes genômicas seleção natural diversidade ambiental migração e padrões de cruzamentos não aleatórios 38 Unidade I O princípio de HardyWeinberg descreve e prediz um equilíbrio nas frequências gênicas e genotípicas em uma determinada população que se reproduz de maneira aleatória de grande quantidade de pessoas somente com alelos selvagens não mutados livres de seleção natural e sem fluxo migratório Dessa forma dizse que essa população está sob panmixia e que o ambiente é extremamente controlado A equação de HardyWeinberg deve ser usada para avaliar os processos evolutivos de diferenciação genética populacional Considerando que existem dois alelos para um determinado lócus chamaremos o alelo dominante p de A e o alelo recessivo q de a Assim p será a frequência alélica de A e q será a frequência de a logo teremos que p q 1 uma vez que a soma desses dois alelos será igual a 100 De acordo com o modelo de HardyWeiberg teremos as frequências dos genótipos AA Aa e aa representados respectivamente por p2 2pq e q2 Assim a equação de HardyWeinberg será definida por p2 2pq q2 1 As frequências gênica e genotípica são ferramentas utilizadas para verificar como está a distribuição de alelos e genótipos dentro de uma determinada população Para compreender melhor o exposto observe o exemplo a seguir Em uma população de trezentos indivíduos sabemos que fenotipica e consequentemente genotipicamente temos cento e vinte pessoas com tipo sanguíneo MM quarenta pessoas com tipo sanguíneo MN e cento e quarenta pessoas do tipo NN Para calcular as frequências genotípicas devese ter o seguinte raciocínio Quais são os genótipos presentes na população MM MN e NN Qual o total de indivíduos na população Trezentos indivíduos cada um tem um genótipo portanto trezentos genótipos Quantas pessoas apresentam cada um desses genótipos Genótipo MM 120 Genótipo MN 40 Genótipo MM 140 Para calcular as frequências de cada genótipo nessa população basta dividir o número de cada genótipo pelo total da população Frequência do genótipo MM 120300 04 ou 40 39 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Frequência do genótipo MN 40300 013 ou 13 Frequência do genótipo NN 140300 047 ou 47 Assim podese avaliar a frequência de cada genótipo em uma determinada população A somatória das frequências genotípicas sempre deve ser igual a um inteiro ou seja 100 Para calcular a frequência gênica primeiro é preciso identificar quais genes estão presentes na população Por exemplo nessa população de trezentos indivíduos caracterizase genotipicamente cento e vinte pessoas com tipo sanguíneo MM quarenta com tipo sanguíneo MN e cento e quarenta do tipo NN Entretanto há apenas dois genes que constituem os três genótipos os genes M e N Cada genótipo é formado pelo par de genes logo se na população existem trezentos genótipos teremos obrigatoriamente seiscentos genes nessa população Para calcular as frequências gênicas devese adotar o seguinte raciocínio Verificar quantas vezes cada gene aparece em cada genótipo MM cento e vinte genótipos O gene M aparece duas vezes em cada indivíduo consequentemente teremos duzentos e quarenta genes M MN quarenta genótipos Os genes M e N aparecem uma vez em cada indivíduo consequentemente teremos quarenta genes M e quarenta genes N NN cento e quarenta genótipos O gene N aparece duas vezes em cada indivíduo consequentemente teremos duzentose e oitenta genes N Cálculo da frequência gênica Gene M 240 40600 é 047 ou 47 Gene N 40 280600 é 053 ou 53 Assim conhecer os padrões de herança a genética de populações e o impacto dessas variantes nas doenças humanas é fundamental para a aplicabilidade e o desenvolvimento da genética médica e humana 4 O GENOMA HUMANO E A GENÉTICA MÉDICA O estudo da genética humana revelou uma ampla aplicação desse conhecimento na medicina moderna Hoje conhecer o genoma de um indivíduo permite identificar e relacionar de que maneira as variantes do DNA podem impactar a saúde e os processos patogênicos do desenvolvimento humano 40 Unidade I 41 A genética e os defeitos congênitos Defeitos congênitos DCs são definidos por anormalidades morfológicas estruturais eou funcionais presentes nos organismos ao nascimento De etiologia diversa os defeitos congênitos podem ser originados por variantes no DNA cromossomopatias variantes de ponto SNVs CNVs copy number variations variações no número de cópias de regiões genômicas indels insertions and deletions pequenas inserções e deleções genômicas por anormalidades estruturais por causas externas ambientais habituais e agentes danosos por mecanismos físicos e de etiologia idiopática sem causa definida Os DCs estão presentes em cerca de 3 a 5 de todos os recémnascidos vivos Estes são classificados em dois grandes grupos as anomalias maiores e menores As anomalias maiores são aquelas de grande impacto clínico de baixa frequência populacional prejudicando a qualidade de vida do indivíduo Por sua vez as anomalias menores são aquelas de maior frequência populacional as quais não trazem grandes complicações clínicas aos seus portadores A tabela a seguir traz uma lista com exemplos de defeitos congênitos maiores e menores Quadro 9 Defeitos congênitos maiores Defeitos congênitos menores Sistema nervoso central holoprosencefalia mielomeningocele anencefalia etc Microfosseta préauricular apêndice préauricular Sistema cardiovascular tetralogia e pentalogia de Fallot CIA CIV transposição de grandes vasos etc Nevo pigmentar hemangiomas Sistema geniturinário agenesia renal rins em forma de ferradura criptorquidia hipogonadismo Apêndice digitiforme hipogenitalismo Sistema musculoesquelético displasias ósseas hemicorpos Fendas orofaciais sindactilia Sistema cutâneo grandes hemangiomas Braquidactilia A figura a seguir apresenta um exemplo de defeitos congênitos maiores e menores Átrio direito Ventrículo direito Átrio esquerdo Artéria pulmonar Aorta A B Ventrículo esquerdo Obstrução entre ventrículo e artéria pulmonar Ventrículo direito CIV Artéria pulmonar Aorta Figura 21 A Coração normal B Tetralogia de Fallot 41 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Figura 22 Exemplo de defeito congênito Observação Os heredogramas e os padrões de heranças são utilizados durante o aconselhamento genético permitindo inferir origens parentais e direcionar a conduta clínica e diagnóstica 42 Prevenção dos defeitos congênitos Os defeitos congênitos podem ser prevenidos em três diferentes momentos da vida de uma pessoa sendo classificados em prevenção primária secundária e terciária A prevenção primária é aquela que é realizada antes da fecundação ou seja é o atendimento feito ao casal que pretende engravidar e procura atendimento especializado para prevenir uma anormalidade congênita Entre as ações mais conhecidas destacase a fortificação das farinhas brasileiras com ácido fólico Essa medida evita os defeitos de fechamento de tubo neural no feto durante a gestação Quando falamos em prevenção secundária enfatizase o ato de evitar que um concepto nasça com um defeito congênito Tal medida é realizada no período prénatal destacandose hábitos saudáveis da gestante e cirurgias corretivas no feto intraútero No tocante à prevenção terciária dos defeitos congênitos enfatizamos todas as ações realizadas para melhorar a qualidade de vida do recémnascido que apresenta uma anormalidade congênita Assim a prevenção terciária é dita pósnatal 42 Unidade I Observação O Eclamc Estudo Colaborativo LatinoAmericano de Malformações Congênitas é um serviço de monitoramento de nascimentos de crianças com defeito congênitos que na década de 1960 emitiu um alerta relacionando defeitos congênitos com o uso da talidomida Esses projetos clínicos são importantes para o reconhecimento e o estudo da etiologia dos defeitos congênitos Os defeitos congênitos podem surgir em diferentes momentos do desenvolvimento embrionário e fetal e ainda ter etiologias distintas Assim os defeitos congênitos podem ser classificados principalmente em malformação disrupção deformidade e displasia A seguir serão apresentados detalhadamente cada uma desses mecanismos As malformações são caracterizadas por anormalidades no processo de desenvolvimento basal do orgão ou estrutura que como resultado causará um efeito danoso a sua morfologia estrutura eou funcionalidade De etiologia genética eou multifatorial o processo malformativo pode resultar em estruturas incompletas ausentes ou anormais As deformidades congênitas resultam de um processo físico que atua em uma estrutura previamente bem formada causando impactos em seu desenvolvimento e em sua funcionalidade As deformidades são mais frequentemente visualizadas em cartilagens ossos e articulações Como resultado final as deformidades podem ser temporárias ou permanentes dependendo muito do momento do desenvolvimento fetal e das estruturas acometidas A disrupção é um defeito físicomorfofuncional que acomete um órgão ou estrutura previamente normal De etiologia ambiental as disrupções geram estruturas anormais com perturbação no processo de desenvolvimento podendo resultar na perda de parte desta estrutura ou de segmento desse órgão A displasia é caracterizada por uma desorganização celular tecidual que resultará em um órgão ou estrutura anormal Geralmente acomete estruturas ósseas a exemplo das displasias esqueléticas Resumo O estudo genético e molecular do DNA humano é imprescindível para o entendimento das doenças genômicas bem como a compreensão dos mecanismos que envolvem o dogma central da biologia molecular replicação transcrição e tradução A replicação foi estudada no processo de síntese de novas moléculas de DNA a transcrição na síntese da molécula de RNA mensageiro e a tradução no processo de síntese de aminoácidos Ao analisar essa tríade foi possível reconhecer a funcionalidade celular e de expressão gênica 43 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Na transposição dos estudos de Mendel para o desenvolvimento da genética médica e científica grande parte das doenças monogênicas humanas seguem os padrões das Leis de Mendel dos tipos autossômico recessivo e autossômico dominante ligada ao X dominante ao X recessivo e ao Y Assim vimos que as SNVs são as principais causas de doenças monogênicas O estudo genético de doenças genômicas é baseado na genética médica nos estudos populacionais e na análise do heredograma Destacamos que o heredograma é a base representativa da herdabilidade e da transmissãosegregação gênica em uma família Assim o geneticista tem ferramentas para a melhor condução do caso de seu paciente escolhendo testes genéticos mais assertivos para a relação genótipofenótipo mais adequada Exercícios Questão 1 UFSC 2004 adaptada No ano de 2003 foram comemorados os 50 anos da descoberta da estrutura tridimensional do DNA Com base na tirinha da Mafalda e com relação às características dessa molécula ao papel que ela desempenha nos seres vivos e aos processos em que se encontra envolvida é incorreto afirmar que Figura 23 A Em alguns organismos primitivos ela apresenta apenas uma fileira de nucleotídeos B Nela está contida a informação genética necessária para a formação de um organismo C Ela tem a capacidade de se autoduplicar 44 Unidade I D A mensagem nela contida pode ser transcrita para uma outra molécula denominada RNA E É formada por duas fileiras de nucleotídeos torcidas juntas em forma de hélice Resposta correta alternativa A Análise das alternativas A Alternativa incorreta Justificativa o DNA sempre se apresenta como uma molécula formada por duas fileiras enroladas de forma helicoidal B Alternativa correta Justificativa segmentos de DNA constituem os genes os quais possuem as informações genéticas necessárias para a formação de um organismo C Alternativa correta Justificativa uma grande propriedade da molécula de DNA é a autoduplicação para gerar durante a divisão celular células geneticamente iguais D Alternativa correta Justificativa durante o processo de síntese proteica ocorre a transcrição do código genético a partir de uma fita molde do DNA originando o RNA mensageiro que irá migrar para o citoplasma E Alternativa correta Justificativa as moléculas de DNA se apresentam como sendo duas fitas de nucleotídeos torcidas de forma helicoidal Questão 2 UPE 2018 A acondroplasia é a causa mais comum de nanismo em humanos É um distúrbio causado por mutações específicas no gene do receptor 3 do fator de crescimento do fibroblasto gene FGFR3 A ativação constitutiva desse gene inibe inadequadamente a proliferação de condrócitos na placa de crescimento acarretando o encurtamento dos ossos longos assim como a diferenciação anormal de outros ossos Indivíduos acondroplásicos são heterozigóticos Dd e pessoas normais são dd O alelo D em homozigose leva à morte ainda no período embrionário No mundo a frequência do alelo D é baixa em relação ao alelo d Pais normais podem gerar uma criança acondroplásica por mutação nova 45 GENÉTICA E CITOGENÉTICA HUMANA Figura 24 Disponível em httpsimagesappgooglhbKbnTzCJQUhKZpJA Acesso em 17 out 2019 Sobre isso é correto afirmar que A A frequência do alelo d é maior que a do alelo D na população mundial pois a ação da seleção natural sobre o alelo FGFR3 mutado não é suficiente para suplantar o surgimento de mutações recorrentes no mesmo sítio nas populações humanas B Para que o indivíduo apresente o fenótipo normal fazse necessária a presença de dois alelos FGFR3 mutados pois a inativação do gene inibe a proliferação dos condrócitos na placa de crescimento C Em relacionamentos nos quais um dos genitores é afetado por acondroplasia o risco de recorrência em cada criança é de 25 pois a acondroplasia é um distúrbio autossômico dominante visto haver mais homens acondroplásicos do que mulheres D Em relacionamentos nos quais ambos os genitores apresentam estatura normal a probabilidade de nascer uma criança de estatura normal é de 50 pois a acondroplasia é um distúrbio autossômico recessivo E Em relacionamentos em que ambos os genitores são afetados por acondroplasia a probabilidade de ocorrer um abortamento é de 25 por causa da letalidade na qual os dois alelos FGFR3 mutados DD são necessários para causar a morte Resposta correta alternativa E 46 Unidade I Análise das alternativas A Alternativa incorreta Justificativa a frequência do alelo d é maior que a do alelo D na população mundial A mutação responsável pela doença em mais de 98 dos pacientes é a G1138A uma transição GA no nucleotídeo 1138 do gene que codifica o receptor do fator de crescimento fibroblástico 3 FGFR3 B Alternativa incorreta Justificativa para que o indivíduo apresente o fenótipo normal não há mutação no FGFR3 pois a mutação responsável pela doença em mais de 98 dos pacientes é a G1138A uma transição GA no nucleotídeo 1138 do gene que codifica o receptor do fator de crescimento fibroblástico 3 FGFR3 Isso leva à substituição de glicina por arginina no domínio transmembrânico de FGFR3 C Alternativa incorreta Justificativa Dd X dd filho com 50 de chance de ser acondroplásico pois a normalidade para esse caso é recessiva dd e o filho acondroplásico seria Dd 50 para cada filho do casal independentemente do sexo D Alternativa incorreta Justificativa em relacionamentos nos quais ambos os genitores apresentam estatura normal a probabilidade de nascer uma criança com mutação nova é de 80 pois a acondroplasia é um distúrbio autossômico dominante E Alternativa correta Justificativa a acondroplasia em homozigose DD é letal Alelos d normalidade e D acondroplasia Pais Dd x Dd P feto DD ou 25 ou 14