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Sibele Borsuk sibele@ufpel.tche.br

Mutações

• São alterações hereditárias do material genético de um organismo decorrente de erros de replicação antes da divisão celular e não causadas por recombinação.

• Alteram as frequencias dos genes.

Mutações

N° de Mutações/ loco/ gameta/ geração

1/100.000/loco/geração Em cada geração há um gameta mutado em cada

100.000 gametas

Taxa de mutação

Mutação Espontânea

Num estudo com 94.000 nascimentos, foram encontrados 10 anões acondroplásicos, 8 dos quais eram filhos de indivíduos normais.

Para o gene µ=8/94.000 1/12.000 Para o gameta µ=8/188.000= 1/24.000= 4.2x 10-5

Taxa de mutação

µ= n/N, onde n=nº de casos esporádicos e N=total de nascimentos

Tipos

1-Mutações Gênicas: alteração nos nucleotideos

-Substituição de bases - sentido trocado

- sem sentido

- processamento do RNA

-Deleções e Inserções

2- Mutações Cromossômicas: quebra ou rearranjo dos cromossomos)

- Estruturais

- Numéricas

Mutações

-A extensão do gene; -A extensão e o número de introns,

-O tipo de bases presente, depurinaçao, desaminaçao, metilação -A existência de seqüências repetitivas (principalmente devido à possibilidade de expansão do número de trinucleotideos presentes).

Fatores intrínsecos ao DNA

Mutações

Mutações

Mutações

Mutações

Agentes Físicos

a) temperatura Em determinados organismos a variação de 10ºC pode duplicar a taxa de mutação. b) Radiações b1) Ionizantes São os raios X, alfa, beta e gama. (expulsão) de elétrons. Rompimento da ligação fosfo-diéster. Mutação estrutural b2) Excitantes O exemplo típico é a ultra violeta que provoca dímeros de timina através de ligações covalentes. Mutação pontual

AGENTES MUTAGÊNICOS

Agentes Químicos (não disjunção meiótica, alteração estrutural e pontual)

AGENTES MUTAGÊNICOS

•Análogos de base

5-Bromouracil timina Adenina

2-aminopurina

Agentes Químicos

AGENTES MUTAGÊNICOS

•Ação Direta

corantes de acridina e proflaminas

AGENTES MUTAGÊNICOS

nitrosaminas e metil-nitrosoguanidina, mostardas e enxofre nitrogenados

AGENTES MUTAGÊNICOS

Agentes Biológicos

AGENTES MUTAGÊNICOS

1 – Atividade exonuclease da DNA polimerase; 2– Reparação directa: O6 metilguanina-DNA metiltransferase; 3 – Reparação por excisão de bases (BER)- mecanismo corrige a maior parte das alterações do DNA; 4– Reparação por excisão de nucleótidos (NER) -Responsável pela remoção de dímeros de timina e grandes aductos; 5 – Recombinação homóloga;

Mecanismos de Reparo do DNA

Euploidias - haploidia - poliploidia Aneuploidias -não-disjunção (nulissomia, monossomia, trissomia, tetrassomia, trissomia dupla) Deleção Duplicação Cromossomo em anel Isocromossomo Translocação Inversão

Mutações Cromossômicas

1- Numéricas

2- Estrutural

Há alteração no número de genes

Há mudança na localização dos genes

• Deficiência ou deleção quando ocorre a perda de

um pedaço do cromossomo, com conseqüente perda de genes.

Mutações Estruturais

• Duplicação quando ocorre repetição de um segmento

cromossômico, causando aumento no número de genes.

Duplicação Direta e Invertida

Mutações Estruturais

Mutações Estruturais

duplicação

deleção

Isocromossomos São cromossomos que

apresentam deficiência total de um dos braços e duplicação completa do outro. Descritos para o 12, 21 e 22, X e Y

Mutações Estruturais

Cromossomos em anel As deleções terminais nos

dois braços de um cromossomo podem dar origem a um cromossomo em anel, se as extremidades livres se unirem.

Mutações Estruturais

• Translocação quando ocorre a troca de pedaços

entre cromossomos não homólogos. 1:600

• Recíproca

• Não -recíproca

Mutações Estruturais

Mutações Estruturais

Cromossomo Philadelphia (Ph). Translocação recíproca entre os

cromossomos 9 e 22; t (9;22) (q34;q11).

Leucemia Mielóide Crônica (LMC)

bcr-abl ativa uma cascata de proteínas que

controla o ciclo celular, acelerando a

divisão celular, inibe o reparo do DNA.

Translocação robertsoniana dois cromossomos

acrocêntricos que se fundem próximos à região do

centrômero com perda dos braços curtos

Mutações Estruturais

Observada pela primeira vez por Robertosn, 1916

• Inversão quando ocorre a quebra de um pedaço do

cromossomo que se solda invertido, provocando erros na leitura dos genes.

B

Mutações Estruturais

• Paracêntrica Pericêntrica

Mutações Estruturais

• Paracêntrica

Mutações Estruturais

• Pericêntrica

Mutações Estruturais

Alteração do conjunto de cromossomos (3n - Triploidia; 4n - Tetraploidia)

•Aberração cromossômica mais freqüente (20%) em abortos espontâneos •Retardamento severo do crescimento, letalidade precoce (max. 5 meses i.u) •Geralmente causada pela dispermia (dois espermatozóides - 1 óvulo) ou não disjunção meiótica.

Euploidias

Alterações no número (falta ou excesso de alguns cromossomos da espécie) causadas por erros nas divisões celulares: Nulissomia Monossomia Trissomia Tetrassomia Tetrassomia dupla

Autossômicas (cromossomos não sexuais) S. Down - 47, XX ou XY +21 S. Patau - 47, XX ou XY +13 S. Edwards - 47, XX ou XY +18 Mosaicismo 47, XX ou XY +8 / Normal Mosaicismo 47, XX ou XY +9 / Normal Alossômicas (cromossomos sexuais) S. Turner - 45, X0 S. Klinefelter - 47, XXY S. Triplo X - 47, XXX; 48, XXXX S XYY - 47, XYY

Aneuploidias

ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS

Idade Materna avançada • Mulheres depois de 35; homens depois dos 55

Predisposição a não- disjunção • Irmandades com mais de 1 criança

Ação de radiação, drogas, vírus

Causas

Quando o erro ocorre na Meiose I, os gametas apresentam um representante de ambos os membros do par de cromossomos ou não possuem todo um cromossomo.

Não-disjunção meiótica

Quando o erro ocorre na Meiose II, os gametas anormais contém duas cópias de um cromossomo parental e nenhuma cópia do outro, ou não possuem um cromossomo.

Não-disjunção meiótica

Tipo Incidência (%)

Trissomia do 13 2

Trissomia do 16 15

Trissomia do 18 3

Trissomia do 21 5

Outras 25

Monossomia do X 20

Triploidia 15

Tetraploidia 5

Outros 10

Anormalidades cromossômicas em abortos espontâneos 30 a 50%

Trissomia 21 (Síndrome de Down)

Trissomia 21 completa 94,3% Trissomia 21/mosaicismo normal 2,4% Casos de translocação 3,3%

Trissomia livre ou simples (95%)

três completos correspondem ao par 21.

dois cromossomos do par 21 completos (o normal) mais um pedaço mais ou menos grande de um terceiro cromossomo 21, que geralmente está colado a outro cromossomo de outro par (o 14, o 22)

Translocação (3,5%)

Translocação (3,5%)

Translocação robertsoniana balanceada

Mosaicismo (1,5%)

Óvulo e o espermatozóide possuem os 23

cromossomos normais;

No entanto, no curso das primeiras divisões dessa

célula e de suas filhas surge, em alguma delas, o

mesmo fenômeno de não-disjunção ou não-separação

do par de cromossomos 21

A partir daí, todos os milhões de células que derivem

dessa célula anômala terão 47 cromossomos (serão

trissômicas), enquanto que os demais milhões de

células que se derivem das células normais terão 46, e

serão também normais.

Mapa fenotípico do cromossomo 21

• O cromossomo contém 225 genes e 59 pseudogenes.

• 127 correspondem a genes conhecidos

• 98 representam novos genes facultativos previstos in silico

• 17 são anônimos ORFs caracterizando domínios modulares

• A maior parte (68 genes) são unidades de transcrição anônimas

sem nenhuma similaridade com proteínas conhecidas.

• Dados mostram que cerca de 41% dos genes que foram

identificados no cromossomo 21 não têm atributos funcionais.

Mapa fenotípico do cromossomo 21

QUAIS GENES ESTÃO ENVOLVIDOS ?

- Só uma pequena porção do cromossomo 21 precisa triplicada para causar as alterações vistas na síndrome de Down ; esta é chamada REGIÃO CRÍTICA

- Contudo ela não é uma porção isolada, mas possivelmente várias áreas que não estão necessariamente lado a lado .

- Estima-se que 20 a 50 genes dos 200 a 250 presentes no cromossomo façam parte da região crítica.

· Superóxido Dismutase (SOD1) – superexpressão pode causar envelhecimento precoce e decréscimo da função do sistema imune, que podem estar relacionados com Alzheimer.

· COL6A1 – superexpressão pode causar defeitos cardíacos

· ETS2 – superexpressão pode causar anormalidades esqueléticas e/ou leucemia

· CAF1A – superexpressão pode prejudicar a síntese de DNA

· Cistatione Beta Sintase (CBS) – superexpressão pode romper o metabolismo e reparo ao DNA

· DYRK – superexpressão pode causar retardo mental

· CRYA1 – superexpressão pode causar catarata

· GART – superexpressão pode romper a síntese e reparo do DNA

· IFNAR – gene da expressão do Interferon, sua superexpressão pode interferir no sistema imune e em outros sistemas orgânicos.

· Proteína Beta Amilóide – maior componente das placas de neurofilamentos, pode estar relacionado à patogênese do Alzheimer.

Genes em que sua superexpressão podem estar relacionados a Síndrome de Down:

Trissomia do 21- Síndrome de

Down 1866 - John Langdon Haydon Down

“Trata-se de um representante da grande raça mongólica. Quando se colocam lado a lado é difícil crer que não se trata de filhos dos mesmos pais [...] Os olhos estão situados obliquamente e as comissuras internas dos mesmos distam entre si mais que o normal. A fenda palpebral é muito estreita [...] Os lábios são grandes, grossos e com pregas transversais. (DOWN, 1866).”

JLH Down (1866). "Observations on an ethnic classification of idiots".

Clinical Lecture Reports, London Hospital 3: 259–262.

Trissomia do 21

Aspectos Clínicos no Adulto • Semelhantes aos da infância, mas com alterações

associadas ao crescimento e puberdade.

• Aspectos mais prevalentes:

– expressão dos defeitos cardíacos

– distúrbios gastrointestinais

– alterações de ordem cognitiva e comportamental não coerentes com idade cronológica

– Tendência ao sobrepeso já na primeira infância.

– Atraso no desenvolvimento cognitivo, linguístico e motor

Incidência

20-24 anos é 1-2/1000 35 anos 1/400 40 anos é de 1/106 49 de 1/11

47, XX (ou XY) + 13

Deficiência mental;

Surdez; Polidactilia

Lábio e/ou Palato Fendido

Anomalias Cardíacas

Ocorrência 1/10.000

88% morre no 1º mês , 5% sobrevive até o

6º mês

Trissomia 13 (Síndrome de Patau)

Descrita em 1960 por Klaus Patau

47,XX +18 ou 47, XY +18

Deficiência mental e crescimento Hipertonicidade, lábio leporino Implantação baixa das orelhas Mandíbula Recuada, crânio alongado Rim duplo Ocorrência 1/6.000 nascimentos 5% a 10% sobrevive o 1º ano

Trissomia 18 (Síndrome de Edwards)

geneticista britânico John H. Edwards.

45, X0

SÍNDROME DE TURNER

Desenvolvimento sexual retardado Geralmente estéreis ou subférteis Baixa estatura; Tendência a obesidade Pescoço Alado Defeitos Cardíacos Ocorrência 1/2.500 - 1/5.000 nascimentos do sexo feminino erro na formação do gameta costuma ser paterno, em até 80%

ANEUPLOIDIAS ALOSSÔMICAS

Médico Americano Henry Turner, 1930

Homens subférteis- hipogonadismo

Desenvolvimento de seios

Timbre de voz feminino

Membros alongados

Problemas comportamentais

Ocorrência 1/1000 nascimentos do sexo masculino

10% são mosaicos (46,XY/47,XXY)

SÍNDROME DE KLINEFELTER (47,XXY)

Harry Klinefelter em 1942

A maioria dos Homens com XYY fenotipicamente normais

Crescimento ligeiramente acelerado na Infância

Homens com estatura muito elevada

comportamentais como distração, hiperatividade e crises de fúria na infância e início

da adolescência,

Ocorrência 1/1.000 nascimentos do sexo masculino.

Não disjunção do Y

SÍNDROME DO XYY

1961 por Sandberg, nos EUA

Síndrome de Jacobs

Síndrome do Miado do Gato (5p-)

- Choro característico logo ao nascer parecendo um miado de gato. (Anormalidades de laringe (hipoplasia, estreitamentos, cordas

vocais assimétricas) e da epiglote (pequena, hipotônica, flácida),

- Peso baixo ao nascimento, apesar de estarem no período certo gestacional. - Hipotonia (tônus muscular deficiente). - Atraso nos desenvolvimentos cognitivo e motor. - Microcefalia (cabeça pequena) Alguns nascem com problemas cardíacos e/ou renais. - Prega única na palma da mão. - Orelhas mais baixas que a linha do nariz. - Dedos longos - Incidência 1:50.000

Deleções, duplicações

Deleções, duplicações

Deleção e duplicação do cromossomo 3

Duplicação do cromossomo 4

Desequilíbrio Cromossomos Cariótipos Aspectos afetados clínicos

Monossomia X 45, X Síndrome de Turner

Deficiência

segmentar

X 46, XX, p-;46,

XX, q-; 46, X,

r(X);

Síndrome de Turner ou

algumas de suas

características

"monossomia

parcial

46, X,

iso(Xp);46,X,

iso(Xq);

Y 46 XY, p-; 46,

XY, q-; 46, X,

r(Y);

Síndrome de Turner ou

algumas de suas

características,

46, X, iso(Yp); 46,

X, iso(Yq);

algumas vezes com

"disgenesia gonodal

mista"quando

coexiste uma linhagem

celular 45, X

4 46, XY, 4p- Gr, Cf, Mi, Ey, Sk, Ge, Ht,

Co,Me

5 46, XY, 5p- Síndrome do cri-du-chat:Cr,

Mi, Cf, Me

8 46, XY, 8q- Síndrome de Langer-Gildion

11 46, XY, 11p- WT, Ge, Me

13 46, XY, 13q- RB, Cf, Me

15 46, XY, 15q Síndrome de Prader-Willi

17 46, XY, 17p- Síndrome de Miller-Dieker

18 46, XY, 18p- Gr, Cf, Ea, Te, Po, Sk, Ht,

Me

18 46, XY, 18q- Cf, Hy, Sk, Ey

21 46, XY, r(21) Cf, Hp, Ea, Me

Trissomia X 47, XXX Se, Me (leve),Ps

X 47, XXY Síndrome de Klinefelter

Y 47, XYY Ta, Ac, Su, B; mas

frequentemente normal

8 46,XY/47, XY, +8 Cf, Sk, Me (moderada)

13 47, XY, +13 Síndrome da trissomia do 13:

Op, Ey, Pd, Po, Ht, D, V, Sc,

F, Ar, Me

18 47, XY, +18 Síndrome da trissomia do

18:Cf, Ea, V, F, Gr, D, He,

Me

21 47, XY, +21 Síndrome da trissomia do 21

(síndrome de Down)

Y 46, X, t(X;Y) Homem XX

9 9p+ Cf

Desequilíbrio Cromossomos Cariótipos Aspectos afetados clínicos

Monossomia X 45, X Síndrome de Turner

Deficiência

segmentar

X 46, XX, p-;46,

XX, q-; 46, X,

r(X);

Síndrome de Turner ou

algumas de suas

características

"monossomia

parcial

46, X,

iso(Xp);46,X,

iso(Xq);

Y 46 XY, p-; 46,

XY, q-; 46, X,

r(Y);

Síndrome de Turner ou

algumas de suas

características,

46, X, iso(Yp); 46,

X, iso(Yq);

algumas vezes com

"disgenesia gonodal

mista"quando

coexiste uma linhagem

celular 45, X

4 46, XY, 4p- Gr, Cf, Mi, Ey, Sk, Ge, Ht,

Co,Me

5 46, XY, 5p- Síndrome do cri-du-chat:Cr,

Mi, Cf, Me

8 46, XY, 8q- Síndrome de Langer-Gildion

11 46, XY, 11p- WT, Ge, Me

13 46, XY, 13q- RB, Cf, Me

15 46, XY, 15q Síndrome de Prader-Willi

17 46, XY, 17p- Síndrome de Miller-Dieker

18 46, XY, 18p- Gr, Cf, Ea, Te, Po, Sk, Ht,

Me

18 46, XY, 18q- Cf, Hy, Sk, Ey

21 46, XY, r(21) Cf, Hp, Ea, Me

Trissomia X 47, XXX Se, Me (leve),Ps

X 47, XXY Síndrome de Klinefelter

Y 47, XYY Ta, Ac, Su, B; mas

frequentemente normal

8 46,XY/47, XY, +8 Cf, Sk, Me (moderada)

13 47, XY, +13 Síndrome da trissomia do 13:

Op, Ey, Pd, Po, Ht, D, V, Sc,

F, Ar, Me

18 47, XY, +18 Síndrome da trissomia do

18:Cf, Ea, V, F, Gr, D, He,

Me

21 47, XY, +21 Síndrome da trissomia do 21

(síndrome de Down)

Y 46, X, t(X;Y) Homem XX

9 9p+ Cf

Características na maioria das cromossopatias autossômicas

• Baixo peso ao nascer

•Deficiência no desenvolvimento físico e neuropsicomotor

•Baixa estatura

•Microcefalia

•Micrognatia

•Orelhas e olhos mal posicionados

•Anomalias esqueléticas

•Anomalias de pés e mãos

•Cardiopatias congênitas

•Malformações cerebrais

•Malformação do sistema geniturinário