apostila medico 2004
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C U R S O D E G E N É T I C A
Apostila de Genética Humana
Curso Médico 3ª série 2004
Disciplina de Genética Departamento de Morfologia
UNIFESP
CURSO DE GENÉTICA HUMANA CURSO MÉDICO - 2004
A BASE CROMOSSÔMICA DA HEREDITARIEDADE
O CARIÓTIPO NORMAL Bibliografia: ?? Genética Médica. Thompson e col., 2002. Ed. Guanabara Koogan, 5ª ed. Cap. 2 e 10 ?? Genética Medica. Jorde e col., 2000. Ed. Guanabara Koogan. 2ª ed. Cap. 1, 2 e 6 QUESTÕES: 1) Qual o tecido mais utilizado para o estudo do cariótipo humano? Como são preparadas as células
para a obtenção de cromossomos? 2) Quais outras células e tecidos podem ser utilizados para o estudo citogenético? 3) Quais são os critérios utilizados para a organização dos cromossomos para a montagem do
cariótipo? 4) O que são cromossomos sexuais e cromossomos autossomos? Quanto pares de cada existem
na espécie humana? Quais são eles? 5) Observe a figura na próxima página que mostra o resultado de um cariótipo masculino normal sob
bandamento G. Como seria esse cariótipo se esse fosse de um indivíduo do sexo feminino? 6) Foi estabelecido um sistema internacional para padronizar a nomenclatura dos cromossomos (ver
figura 1). Pergunta-se: a) O que são bandas cromossômicas ? b) O que significa dizer que o gene que codifica o fator VIII da coagulação (gene que quando
mutado acarreta a hemofilia A) está localizado em Xq28? c) O que significa dizer um paciente apresenta deleção 5p14? 7) Qual a relação entre DNA, genes e cromossomos? 8) O que representa a cromatina X (ou cromatina sexual)? De acordo com a Hipótese de Lyon, como
ocorre a compensação de dose nos mamíferos? 9) Determine o número de cromatinas X (ou cromossomos X inativos) observado nas seguintes
constituições cromossômicas: CARIÓTIPO FENÓTIPO Cromatina X 46,XX mulher normal 46,XY homem normal 45,X mulher com a síndrome de Turner 47,XXX mulher com a síndrome do triplo X 47,XXY homem com a síndrome de Klinefelter 47,XYY homem com duplo Y 48,XXXX mulher com tetrassomia X
Universidade Federal de São Paulo Disciplina de Genética Escola Paulista de Medicina Departamento de Morfologia
LABORATÓRIO DE CITOGENÉTICA HELENEIDE RESENDE DE SOUZA NAZARETH
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO/EPM PACIENTE: ______________________________________ AG: ________ MÉDICO : ______________________
EXAME: CARIÓTIPO
MATERIAL: sangue periférico NÚMERO TOTAL DE CÉLULAS ANALISADAS : 15 SOB COLORAÇÃO CONVENCIONAL : 3 SOB BANDAMENTO G : 12
RESULTADO: 46,XY CONCLUSÃO: Cariótipo normal para o sexo masculino com resolução de 400 – 550 bandas cromossômicas.
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Figura2
Representação esquemática de cromossomos metafásicos humanos mostrando as bandas cromossômicas de acordo com o sistema proposto na Conferência de Paris (1971): As faixas escuras correspondem às bandas G ou Q; as claras, às bandas R e as faixas hachuradas, às bandas cromossômicas que mostram grande variabilidade de tamanho. Os cromossomos são divididos em braços: (p) braços curtos e (q) braços longos Cada um dos braços é dividido em regiões cromossômicas a partir do centrômero. Cada região pode ser subdividida em outras regiões menores (bandas cromossômicas).
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CONCEITOS
Citogenética Estudo dos cromossomos humanos e suas anormalidades. Mitose O processo de divisão celular comum, resultando na formação de duas células geneticamente idênticas à célula-mãe. Diplóide O número de cromossomos na maioria das células somáticas, que é o dobro do número encontrado nos gametas. No homem, o número diplóide de cromossomos é 46. Haplóide O número de cromossomos de um gameta normal, com apenas um membro de cada par de cromossomos. No homem, o número haplóide é 23. Cromatina A associação de DNA e proteínas da qual os cromossomos são compostos. Cromossomo Organelas constituídas pala cromatina condensada que podem ser visualizadas durante a divisão celular. Cromossomo Autossomo Qualquer cromossomo nuclear que não os cromossomos sexuais; 22 pares no cariótipo humano. Cromossomos Sexuais Cromossomos responsáveis pela determinação do sexo. Em seres humanos, XX na mulher, XY no homem. Cromossomos homólogos Par de cromossomos de um tipo, cada um herdado de um dos pais, tendo os mesmos lóci gênicos na mesma ordem. Cariótipo A constituição cromossômica de um indivíduo. Também se usa o termo para uma fotomicrografia dos cromossomos de um indivíduo dispostos numa classificação padrão e para o processo de preparação desta fotomicrografia. Cromátides Numa célula em divisão, após síntese de DNA, vê-se que um cromossomo é composto de dois filamentos paralelos idênticos, as cromátides-irmãs, conectados no centrômero. Na anáfase, as cromátides se separam, cada uma tornando-se um cromossomo numa célula-irmã. Na fase S subseqüente, o cromossomo se replica e de novo é constituído de um par de cromátides. Centrômero A constrição primária ao longo do cromossomo, região na qual as cromátides-irmãs são mantidas juntas e na qual o cinetócoro é formado. Acrocêntrico Cromossomo com o centrômero próximo a uma extremidade; no homem, os cromossomos acrocêntricos (13, 14, 15, 21 e 22) têm braços curtos com satélite que abrigam genes para RNA ribossômico. Bandeamento Técnica de coloração de cromossomos num padrão típico de bandas laterais. Banda G As bandas transversais escuras e claras vistas nos cromossomos após tratamento com tripsina e coloração de Giemsa. Corspúsculo de Barr A cromatina sexual, vista em células somáticas femininas, que representa um cromossomo X inativo. Denominado em homenagem a Murray Barr. Gene Unidade hereditária; em termos moleculares, uma seqüência de DNA cromossômico, necessária à produção de um produto funcional. Genoma A seqüência completa de DNA, contendo todas as informações genéticas de um gameta, um indivíduo, uma população ou uma espécie. Genótipo (1) A constituição genética (genoma). (2) Mais especificamente, os alelos num lócus. Fenótipo As características bioquímicas, fisiológicas e morfológicas, observadas de um indivíduo, determinadas por seu genótipo e pelo ambiente no qual é expressado. Além disso, num sentido mais limitado, a expressão de um gene ou genes. Lócus A posição de um gene num cromossomo. Formas diferentes do gene (alelos) podem ocupar o lócus. Alelo Uma das versões alternativas de um gene que podem ocupar um determinado lócus.
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MEIOSE E MECANISMOS PRODUTORES DE ABERRAÇÕES CROMOSSOMICAS NUMÉRICAS
Bibliografia: ?? Thompson e col., 1993 - Capítulos 2 e 9 ?? Jorde e col., 2000. Cap. 2 e 6 1) Quais os tipos de divisão celular que ocorrem na espécie humana?
Caracterize-as quanto :
(a) células nas quais ocorrem
(b) quando ocorrem
(c) número de duplicações cromossômicas e de divisões celulares
(d) número de cromossomos da célula mãe e das células filhas
(e) finalidade
2) Quanto à MEIOSE, responda:
a) Defina permuta ou “crossing-over”.
b) No esquema a seguir, não foi considerado o processo de permuta ou “crossing-over”.
Levando-se em conta a ocorrência de uma permuta entre os genes A e B, que tipos de gametas
resultariam?
c) Quais são os mecanismos envolvidos na variabilidade do material genético que é transmitido
de um genitor para o filho?
d) O que são genes ligados (LIGAÇÃO)?
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3) Com base no esquema anterior, desenhe, na parte da figura à esquerda, uma não disjunção cromossômica ocorrendo na meiose I (não separação de um dos pares de cromossomos homólogos) e, na parte à direita, uma não disjunção cromossômica ocorrendo na meiose II (não separação das cromátides irmãs de um dos cromossomos). Em que resulta os diferentes tipos de gametas formados caso haja fertilização? 4) Suponha que durante a primeira clivagem de um zigoto normal 46,XX tenha ocorrido uma perda anafásica de um dos cromossomos X. Qual será a constituição cromossômica resultante? 5) Suponha que durante a segunda clivagem de um embrião originado de zigoto normal 46,XY tenha ocorrido uma não disjunção do cromossomo 21. Qual será a constituição cromossômica resultante? 6) Conceitue: ?? Aberração cromossômica numérica ?? Aberração cromossômica estrutural ?? Não disjunção ?? Perda anafásica ?? Trissomia ?? Monossomia ?? Triploidia (3n) ?? Tetraploidia (4n) ?? Mosaicismo cromossômico
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Problema I O emprego da técnica de banda Q mostrou que algumas regiões cromossômicas apresentam fluorescência variável. Estas são denominadas de variantes polimórficas ou heteromórficas e são transmitidas de pais para filhos. Estes polimorfismos são encontrados em regiões paracentroméricas dos cromossomos 3 e 4, braços curtos e satélites dos cromossomos acrocêntricos 13, 14, 15, 21 e 22 e braço longo do cromossomo Y. Esta propriedade tem sido utilizada para averiguar o fenômeno da não disjunção (não separação dos cromossomos) em especial na síndrome de Down (trissomia do cromossomo 21).
Padrões de fluorescência dos cromossomos 21
Braço curto (p) - satélite e/ou braço curto com fluorescência variável Exemplos: fluorescência brilhante (porção escura) fluorescência pálida (porção clara) Em uma série de 20 famílias a análise das variantes polimórficas dos cromossomos 21 foram estudadas nos pais e na criança com síndrome de Down. Destas, três (famólias A, B e C) evidenciaram-se favoráveis para a averiguação do fenômeno e encontram-se resumidas abaixo: Família: mãe pai criança com trissomia 21
Pergunta-se: a) Em cada família, em qual dos pais (pai ou mãe) ocorreu a não disjunção cromossômica? b) Em qual das divisões meióticas ocorreu o fenômeno?
A
B
C
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CONCEITOS
Meiose O tipo especial de divisão celular que ocorre nas células germinativas e produz gametas contendo o número haplóide de cromossomos a partir de células diplóides. Ocorrem duas divisões meióticas: meiose I e meiose II. A redução do número ocorre durante a meiose I. Não deve ser confundida com mitose. Gameta Célula reprodutiva (ovócito ou espermatozóide) com o número haplóide de cromossomos. Crossing-over ou permuta Troca recíproca de segmentos entre cromátides de cromossomos homólogos, uma característica da prótese da primeira divisão meiótica. Não-disjunção Falha na separação de dois membros de um par de cromossomos durante a meiose I, ou das duas cromátides de um cromossomo durante a meiose II ou mitose, de modo que ambos seguem para uma célula-filha e a outra célula-filha não recebe nenhum. Perda Anafásica Perda de cromossomo durante a anáfase devido a não ligação correta dele às fibras do fuso celular. Aneuplóide Qualquer número de cromossomos que não seja um múltiplo exato do número haplóide. Além disso, um indivíduo com número aneuplóide de cromossomos. As formas comuns de aneuploidia no homem são a trissomia (a presença de um cromossomo extra) ou a monossomia (a ausência de um único cromossomo). Monossomia Constituição cromossômica na qual um membro de um par de cromossomos está ausente, como na síndrome de Turner 45,X. Trissomia Constituição cromossômica na qual há três representantes de um cromossomo. Ex: trissomia do cromossomo 21 na síndrome de Down. Eupóide Qualquer número de cromossomos que seja um múltiplo exato do número num gameta haplóide (n). A maioria das células somáticas é diplóide (2n). Pode haver aberração cromossômica numérica do tipo triplóide (3n) ou tetraplóide (4n). Mosaicismo Num indivíduo ou em um ou mais tecidos, a condição na qual há duas ou mais linhagens celulares derivadas de um único zigoto mas diferentes geneticamente por causa de mutação ou não disjunção pós-zigótica. Mosaico Indivíduo ou tecido com pelo menos duas linhagens celulares de genótipo ou cariótipo diferentes, derivadas de um único zigoto. Não deve ser confundido com quimera.
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ABERRRAÇÕES CROMOSSOMICAS NUMÉRICAS Bibliografia: ?? Thompson e col., 2002 - Capítulos 9 e 10 ?? Jorde e col., 2000. Cap. 2 e 6 PROBLEMA I Uma criança com a seguinte história clínica foi atendida pelo Serviço de Genética: 3 anos de idade, sexo feminino, deficiência mental e hipotonia. No exame clínico verificaram-se fendas palpebrais oblíquas, epicanto, hipertelorismo, orelhas pequenas, ponte nasal baixa, palato ogival, língua fissurada, mãos pequenas e largas com uma única prega palmar transversa (prega simiesca). A criança é o 2º filho de um casal constituído por uma mulher de 25 anos e um homem com 27 anos de idade. O pediatra que examinou o paciente solicitou o exame cariotípico cujo resultado você pode saber através do pareamento abaixo. Pergunta-se: a) Qual o cariótipo da paciente? b) Qual a síndrome correspondente? c) Que mecanismo está envolvido na produção desse cariótipo? d) Qual o risco de recorrência da doença na prole desse casal? e) Qual o risco de recorrência e a conduta se a mãe tivesse 42 anos e o pai 43? f) Qual exame seria indicado no caso de uma outra gestação da mãe da criança?
PROBLEMA II
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O médico berçarista encaminhou um recém-nascido que apresentava seguintes malformações: retardo psico-motor, hipertonia, crânio longo, fendas palpebrais pequenas, hipertelorismo, micrognatia, esterno curto, limitação dos movimentos da articulação coxo-femural, calcâneo proeminente e cardiopatia congênita. Na história da paciente consta que é o 10º filho vivo de um casal, que a mãe tem 40 anos e o pai 41 anos de idade; sendo todos os outros irmãos normais. Todos os parentes paternos e maternos são normais. Foi solicitado o cariótipo da criança, cujo resultado você pode obter analisando a célula abaixo. Pergunta-se: a) Qual o cariótipo da paciente?
b) Qual a síndrome correspondente? Qual é o desequilíbrio genético?
c) Deveria ser indicado o exame de cariótipo nos pais? Justifique.
d) Qual o prognóstico para essa paciente quanto à sobrevida e grau de inteligência?
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PROBLEMA III O cariótipo a seguir foi obtido a partir de células de um paciente com as seguintes características ao exame físico: fenótipo feminino, 29 anos de idade, estatura de 1,40m, peso 40kg, amenorréia primária (ausência de menstruação), genitália externa infantil, órgãos genitais femininos, seios pequenos, pescoço alado, implantação baixa do cabelo. Pergunta-se: a) Qual o diagnóstico clínico e cromossômico da paciente?
b) Como pode se originar uma célula desse tipo?
c) Sabendo-se que o pai do indivíduo afetado é daltônico e que o gene para daltonismo é
recessivo e está ligado ao cromossomo X, pergunta-se: no caso de o indivíduo afetado
ser normal quanto à visão à cores, qual terá sido o tipo de erro ocorrido e na meiose
de qual dos seus progenitores ocorreu?
d) Como deve ser a cromatina X desse indivíduo?
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PROBLEMA IV R.S., 30 anos, sexo feminino, gesta 0, para 0, casada com D.S., 32 anos, procurou o Obstetra no dia 10 de abril, pois sua DUM havia sido dia 3 de março. O diagnóstico clínico da gravidez foi confirmado pelo aumento sérico de ? HCG. No dia 22 de abril a paciente retornou ao médico, com queixa de pequeno sangramento genital e este solicitou uma ultra-sonografia pélvica, que revelou útero aumentado de tamanho, contendo saco gestacional, porém sem o embrião. O exame foi repetido uma semana mais tarde, não apresentando modificações, confirmando o diagnóstico de abortamento retido com ovo anembrionado. A paciente foi submetida a uma curetagem e o material enviado ao Laboratório de Genética para estudo cariotípico. O cariótipo encontrado foi 47,XY,+22. Pergunta-se: a) Qual a causa provável do abortamento? b) Qual a freqüência estimada de aberrações cromossômicas em abortamentos do primeiro trimestre? c) Apenas as aberrações incompatíveis com a vida evoluem para abortamento espontâneo? d) Qual o risco de recorrência para perda fetal na próxima gestação do casal? PROBLEMA V Uma mulher de 34 anos de idade, com dois filhos normais, foi submetida ao exame de rotina utra-sonográfico de sua terceira gestação. Foram verificadas alterações ao ultra-som (fenda orofacial e microftalmia) motivo pelo qual foi solicitado o exame citogenético do feto. O exame foi realizado a partir de material obtido por amniocentese tendo sido efetuada a técnica de FISH em células interfásicas (utilizando uma sonda específica para o cromossomo 13, além de sonda para o cromossomo 21) (ver figura). Foi realizada ainda a cultura de células para obtenção do cariótipo das células metafásicas. O feto era do sexo feminino Pergunta-se: a) Qual deve ser o cariótipo e a síndrome correspondente? b) Quais as características da síndrome? c) Por que foi realizada a técnica de FISH com sonda do cromossomo 13? d) No caso da mulher apresentar ameaças de abortamento, qual seria a conduta?
Figura. Núcleo interfásico com FISH com sonda específica para os cromossomos 13 (vermelha) e 21 (verde).
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ABERRRAÇÕES CROMOSSÔMICAS ESTRUTURAIS Bibliografia: Thompson e col., 2002 - Capítulo 9 e Jorde e col., 2000. Capítulo 6 1) Esquematize as seguintes aberrações cromossômicas: ?? Deleção ?? Cromossomo em anel ?? Duplicação ?? Isocromossomo ?? Inversão ?? Translocação Recíproca ?? Translocação Robertsoniana (ou fusão cêntrica) 2) O que são aberrações cromossômicas equilibradas (ou balanceadas)? Porque os indivíduos que possuem aberrações equilibradas apresentam maior risco de infertilidade, abortamento e prole malformada? 3) Em que situações devem ser solicitados os exames cariotípicos dos pais de um indivíduo portador de uma aberração cromossômica? PROBLEMA I Um endocrinologista encaminhou ao Serviço de Genética Clínica uma paciente com 19 anos de idade, que apresentava sinais típicos da síndrome de Turner. O médico geneticista solicitou um exame de cariótipo. O resultado deste exame pode ser interpretado pela análise do cariótipo a seguir. Pergunta-se: a) Qual a constituição cariotípica da paciente? b) Como deve ter se originado este cariótipo? c) Come deve ser a cromatina X desse indivíduo?
d) Como se explica que seu fenótipo seja de síndrome de Turner? e) Quais são os cariotipos mais frequentemente encontradas na síndrome de Turner?
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PROBLEMA II Um recém-nascido com características da síndrome de Down foi atendido pelo Serviço de Genética Clínica. A criança é o produto da terceira gestação de um casal jovem. O primeiro filho é uma menina normal. A segunda gestação terminou em abortamento do primeiro trimestre. O médico solicitou um exame do cariótipo do recém-nascido e, após, os de seus pais. O pai mostrou cariótipo normal 46,XY. Pergunta-se: a) Qual o cariótipo da criança e de sua mãe? Analise a figura a seguir para chegar à resposta. Escreva
os cariótipos encontrados de acordo com as normas internacionais. b) Por que foi solicitado o exame de cariótipo dos pais c) Por que a mãe da criança é fenotipicamente normal, apesar de ter 45 cromossomos? c) Faça um esquema da meiose materna indicando a morfologia dos cromossomos envolvidos na
translocação e os tipos de gametas possíveis (ver livro Thompson fig. 9.13). d) Qual o risco de recorrência da doença nesta família? e) Você acha que deveria ser indicado o diagnóstico pré-natal? Justifique a sua resposta.
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PROBLEMA III Um casal jovem teve uma criança com as seguintes malformações: retardo neuromotor e mental, microcefalia, fendas palpebrais antimongolóides, hipertelorismo, pregas epicânticas, micrognatia, orelhas malformadas, palato ogival, choro muito característico. O cariótipo da criança encontra-se abaixo. Pergunta-se: a) Qual o cariótipo do paciente? b) Qual a síndrome correspondente? c) Por que a criança é anormal, apesar de possuir 46 cromossomos? d) Foi realizado o exame do cariótipo do casal e estes foram normais. Neste casos, como se originou a aberração encontrada? e) Qual o risco de recorrência desta síndrome na prole do casal? (alto ou baixo?) f) Por que foi realizado o exame do cariótipo dos pais da criança?
Um outro casal teve uma filha com a mesma síndrome e cariótipo da criança acima descrita (monossomia 5p). Neste caso, o estudo citogenético dos pais revelou que o cariótipo do pai era normal e o da mãe era 46,XX,t(5;10)(p13;q25) - ver figura abaixo . Pergunta-se: f) Qual o tipo de aberração encontrada na mãe da criança? g) Sabendo-se agora que o cromossomo deletado da criança foi herdado de uma translocação equilibrada presente na mãe, como deve ser descrito o cariótipo da criança que primeiramente foi referido como 46,XX, del (5)(p13)? h) Faça um esquema da meiose materna (considerando os pares cromossômicos envolvidos na translocação) com os possíveis gametas formados. i) Qual o risco de recorrência da síndrome na prole do casal?
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5 der(5) 10 der(10)
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FISH:
Fluorescent In Situ Hybridization
(Hibridação In Situ Fluorescente)
Tipos de sondas: ?? Sondas centroméricas ?? Sondas de sequência única ?? Sondas para pintura cromossômica
Fale sobre a importância da técnica de FISH e o tipo de sonda que poderia ser utilizado nas seguintes situações: I. Melhor identificação de aberrações cromossômicas: ?? Mulher com disgenesia gonadal e cariótipo 45,X/46,X,mar(X ou Y). Este é um cariótipo em
mosaico no qual a linhagem com 46 cromossomos apresenta um cromossomo marcador pequeno no qual não se sabe se é originário do cromossomo X ou Y.
?? Criança com suspeita de duplicação parcial 10q e cariótipo 46,XY,add(1)(q36) - isto é,
presença de material adicional de origem desconhecida na banda q36 do cromossomo 1. ?? Paciente com cariótipo normal que apresenta suspeita de síndrome de Miller Dieker (síndrome
de microdeleção 17p13.3). II. Estudo em células interfásicas: ?? Feto que ao ultra-som apresentava sinais indicativos de trissomia 18. ?? Sexagem de embriões pré-implantação (ex. casos de doenças ligadas ao X). ?? Estudos em material de abortamento.
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CURSO DE GENÉTICA HUMANA CURSO MÉDICO - 2004
ESTRUTURA E FUNÇÃO DOS GENES
Bibliografia: Thompson e col.,2002. Capítulo 3 e Capítulo 6 Jorde e col., 2000. Capítulo 2. 1 - Qual o "dogma central da biologia molecular"? Descreva o esquema abaixo. transcrição tradução DNA ????????RNA ???????? Cadeia Polipeptídica
? ? ? ? replicação ? ?
DNA 2- Quanto à estrutura dos genes, defina: GENE ÍNTRONS EXONS REGIÕES FLANQUEADORAS: - em 5' ("upstream flanking region"): CAT box (CCAAT) TATA box (ATAAA) ilhas CpG - em 3' ("downstream flanking region"): seqüência AATAAA
3- Qual o tamanho médio, em pares de base (pb), de um gene? 4- O que são famílias de genes? Exemplifique.
21 5- Verifique o esquema a seguir (extraído do Thompson, 1993) Com relação à transcrição: (a) Porque a cadeia 5' - 3' do DNA é denominada de "codante" ou “sentido”? (b) Qual das cadeias do DNA servirá como molde para a transcrição do DNA em RNAm? (c) Em que direção o RNAm vai crescendo quando ocorre a transcrição do DNA? Com relação ao processamento do RNAm: (d) O que ocorre com o RNAm ainda no núcleo? Com relação à tradução: (e) Em qual direção o RNAm será lido? (f) O que são códons? (g) O que são códons iniciadores e finalizadores? Quais são eles (vide quadro da página
seguinte)?
22QUADRO DO CÓDIGO GENÉTICO
OBS: Os códons são mostrados em termos de RNA mensageiro os quais são complementares aos códons dos DNAs correspondentes.
6- O que vem a ser mutação gênica? Com que freqüência ocorrem? 7- Exemplifique os seguintes tipos de mutações gênicas e descreva o que elas determinam: Substituição de nucleotídeos (mutação de ponto):
? mutação com sentido errado (substituição de amino ácidos) ? mutação sem sentido (códons finalizadore prematuros) ? mutação no processamento do RNAm (sítios de emenda dos íntrons)
Deleções e inserções:
? deleção e inserção de códons ( no. de bases envolvidas múltiplo de 3) ?? mutação de deslocamento do quadro de leitura (no de bases envolvidas não múltiplo
de 3) Mutação em seqüências promotoras ( CAT e TATA box ).
23PADRÕES DE HERANÇA (I)
Heredograma Tipos de Herança (Autossômica / ligada ao X - Dominante ou Recessiva)
Mutação Nova Penetrância e Expressividade Variável de genes
Bibliografia:
Thompson e col., 2002 - Capítulo 5 Jorde e col., 2000 - Capítulo 4 e 5
Problema I Roberto possui Sindrome de Marfan. É o primeiro filho de uma irmandade de 5 indivíduos. Os 2º, 5º irmãos são mulheres normais; o 3º irmão é um homem normal e o 4º é uma mulher também afetada. O pai de Roberto é afetado pela mesma anomalia e possui 3 irmãos; a mais velha é normal, o 2º indivíduo da irmandade é o pai de Roberto, enquanto que o 3º e 4º indivíduos são respectivamente homem e mulher portadores da doença. O avô paterno de Roberto é normal enquanto que a avó apresenta a síndrome de Marfan. Essa senhora possui 3 irmãos mais jovens normais. A tia mais nova de Roberto teve 2 filhos homens normais e um abortamento espontâneo. a) Construa a genealogia de Roberto, indicando as gerações e o número de cada indivíduo. b) Qual o padrão de herança da síndrome de Marfan? Cite os principais critérios utilizados para identificá-la. c) Escreva o genótipo de alguns indivíduos (afetados e normais) da família. d) A avó paterna de Roberto, que apresenta a síndrome de Marfan, refere que seus pais eram normais e não havia nenhum caso na família. Nesse caso, como deve ter surgido a doença na família? A figura abaixo mostra os símbolos mais comumente utilizados na construção de
heredogramas (outros símbolos: Recommendation for Standartized Human Pedigree
Nomenclature. American Journal of Human Genetics, 56: 745-752, 1995).
3
I
homem mulher afetados casamento casamento consangüíneo
3 homens sexo ignorado falecido aos 35 a. natimorto abortos interrupção gravidezd. 35 y
female maleSB 30 w
gêmeos monozigóticos gêmeos dizigóticos portadora heterozigota propósito gravidezPP P
casal infértilII P
Casal com dois filhos, um abortamento e uma gravidez em curso.Gerações indicadas por algarismos romanos; Indivíduos por algarismos arábicos. Ex. I-1, II-3
1 2
2
1 3 4
i i
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Problema II A síndrome de Pendred é um tipo de surdez congênita associada a alterações da tireóide
sendo que o bócio aparece em geral na segunda infância. Essa síndrome resulta de mutações no gene PSD, lcalizado em 7q, o qual codifica uma proteína denominada pendrina que tem sido relacionada ao transporte de íons.
O tipo de herança seguido está representado nas 2 genealogias abaixo: Pergunta-se: a) Qual o tipo de herança? Justifique. b) Considerando a genealogia B, qual os genótipos do casal III-6 e III-7 e qual prognóstico para
o próximo filho? c) Qual a chance de IV-3 ser heterozigoto? (Genealogia B).
Problema III A miodistrofia muscular tipo Duchenne é uma afecção que, devido a alterações no gene que
codifica a distrofina, provoca uma degeneração progressiva e irreversível dos músculos. Os primeiros sintomas, geralmente fraqueza na musculatura da cintura pélvica, costumam surgir nos cinco primeiros anos de vida levando o afetado à morte ao redor da 2ª década da vida por comprometimento cardíaco ou respiratório. As genealogias abaixo representam duas famílias onde aparece esta afecção.
Pergunta-se: a) Qual o tipo de herança? Justifique. b) Quais os genótipos dos indivíduos afetados? c) Considerando a genealogia B, quais os genótipos de IV-9 e III-5?
d) Considerando a genealogia B, qual o provável genótipo de III-7?
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GENEALOGIA: A B
2 5 2 2 3 4
2 2
Genalogia A Genalogia B
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Problema IV A genealogia abaixo refere-se a uma família onde ocorre raquitismo resistente à vitamina D. Os
afetados apresentam defeitos esqueléticos e níveis baixos de fosfato no sangue. Os símbolos escuros indicam hipofosfatemia e raquitismo resistente à Vitamina D e os símbolos pontilhados apenas hipofosfatemia.
Pergunta-se:
a) Qual o tipo de herança seguido? Justifique. b) Quais os genótipos dos indivíduos I-1, I-2, I I-2, II-3, III-3, III-5, e III-10?
c) Tem-se verificado que essa doença é mais grave e menos variável em sua expressão nos
homens do que nas mulheres. Como você explicaria tal fenômeno?
2 3
II
I
III
IV
26
Problema V A osteogênese imperfeita caracteriza-se por fragilidade óssea, esclerótica azul e otosclerose.
Muitos dos afetados manifestam apenas esclerótica azul, sendo normais quanto à inteligência e às outras características da síndrome. O nanismo e as malformações esqueléticas aparecem nos indivíduos que apresentam fragilidade óssea.
A genealogias A e B abaixo referem-se a famílias onde há vários indivíduos afetados. Os símbolos pontilhados indicam a manifestação de apenas esclerótica azul. Os símbolos escuros indicam que o indivíduo possui fragilidade óssea, esclerótica azul e otosclerose..
Pergunta-se:
a) Considerando a genealogia A, qual o tipo de herança nessas famílias?
b) Como se explica o fato de alguns indivíduos apresentarem as três características da síndrome
e outros apenas esclerótica azul? c) Os indivíduos II-5 e III-9 da genealogia B são sadios apesar de possuírem um ascendente e
um descendente afetado. Como se explica tal fenômeno?
I
II
III 2 2
2 2 4
Genealogia A
2
2
6
Genealogia B
27
PADRÕES DE HERANÇA (II) Herança Codominante
Herança limitada ao sexo e Herança influenciada pelo sexo Herança Multifatorial
Heterogeneidade Genética
Bibliografia: Thompson e col., 2002 - Capítulos 5 e 15
Jorde e col., 2000 - Capítulo 4, 5 e 12
Problema I Quantos alelos determinam o sistema sanguíneo ABO? Qual o tipo de herança e a relação entre os alelos? Conceitue: - Multialelismo - Herança Codominante Problema II Conceitue: - Herança limitada ao sexo
- Herança influenciada pelo sexo Problema III Um casal saudável e não consangüíneo teve, como seu primeiro filho, uma criança do sexo feminino com anencefalia. O casal deseja saber o seu prognóstico para uma futura gestação. A anencefalia é um defeito do tubo neural (DTN), de herança multifatorial, em que se verifica ausência de pele, crânio, membranas de revestimento, prosencéfalo e mesencéfalo.
O risco de ocorrência para a população brasileira é de cerca de 0,3%. Já o risco de recorrência é de 3 a 6% em parentes em primeiro grau. O risco de recorrência após 2 indivíduos afetados, em primeiro grau de parentesco, é da ordem de 10%. Observa-se um número maior de mulheres afetadas. Pergunta-se: a) Qual o risco de recorrência para um futuro filho deste casal? b) O que são riscos empíricos, como são obtidos e qual a sua utilização no estudo de caracteres qualitativos? c) O que é efeito de limiar? d) Conceitue: - Caráter poligênico - Herança multifatorial
Problema IV
Comente os seguintes critérios para se identificar uma Herança Multifatorial: (1) O risco de recorrência é maior se mais de um membro da família for afetado. (2) Se a expressão da doença no probando é mais grave, o risco de recorrência é maior. (3) O risco de recorrência é maior se o probando é do sexo menos comumente afetado. (4) O risco de recorrência para a doença diminui em geral rapidamente nos parentes mais distantes entre si. (5) Se a prevalência da doença em uma população é f, o risco para a prole e irmãos dos probandos é de aproximadamente ? f.
28
Problema V A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é uma doença associada a uma deterioração muscular progressiva. com início no 1o ou 2a ano de vida, havendo confinamento à cadeira de rodas por volta dos 12 anos de idade e improbabilidade de sobrevivência após os 20 anos de idade devido à insuficiência respiratória ou cardíaca. A distrofia muscular de Becker (BMD) é semelhante à DMD mas produz um fenótipo mais leve podendo os pacientes deambularem após os 16 anos de idade, havendo uma variabilidade significativa da progressão da doença. O gene de ambas as doenças, de herança recessiva ligada ao X, foram mapeados em Xp21. Hoje sabe-se que ambas as doenças são decorrentes de mutações em um mesmo gene extremamente grande (de cerca de 2.300 kb) que codifica uma proteína denominada distrofina a qual auxilia a manutenção da integridade da fibra muscular. Pergunta-se: a) Como você explicaria que a DMD e a BMD são decorrentes de mutações em um mesmo gene?
b) Que tipos de mutação você poderia supor que estariam ocorrendo em cada um desses tipos de
distrofia muscular? c) O que vem a ser heterogeneidade genética? Esse seria um caso de heterogeneidade genética?
No caso afirmativo, seria uma heterogeneidade alélica ou não-alélica? Justifique. Problema IV
De cada 1.000 crianças, uma nasce com surdez. Cerca de 60% dos casos tem causa genética. Entre os casos genéticos, 75% apresenta herança autossômica recessiva, 10-15% herança autossômica dominante e os demais herança ligada ao X, herança mitocondrial ou cromossômica. A grande maioria dos casos de surdez segue o padrão de herança apresentado nas genealogias A e B. O casamento entre surdos é freqüente, daí o aparecimento do heredograma do tipo C. Pergunta-se: a) Levando em conta os heredogramas A e B, qual o padrão de herança da surdez? Justifique a
sua resposta. b) Considerando o padrão de herança que você determinou para os heredogramas A e B, como
se explica o aparecimento de indivíduos normais na geração IV da genealogia C? c) Qual o nome deste fenômeno?
2
Genealogia A Genealogia B
Genealogia C
29
AS FERRAMENTAS DA GENÉTICA MOLECULAR:
DIAGNÓSTICO DAS DOENÇAS GENÉTICAS PELO DO DNA
Bibliografia: Thompson e col.,2002. Capítulo 4 e Capítulo 6 (pág. 78-82). Jorde e col., 1999. Capítulo 3 Conceitos importantes: ?? Enzimas de restrição ?? Hibridação molecular ?? Sondas ?? Southern blotting ?? DNA fingerprinting ?? PCR ?? Sequenciamento de DNA ?? Northern blotting ?? Western blotting ?? Estudos de ligação para o diagnóstico de doenças genéticas ao nível molecular ?? Polimorfismos de DNA: - RFLP (“Restriction Fragment Length Polymorphism”) Polimorfismo de tamanho dos fragmentos de restrição - VNTR (“Variable Number of Tandem Repeats”) Número variável de repetições em tandem
LIGAÇÃO (“linkage”): Genes demostram ligação, i.e., estão ligados, quando estão em um mesmo cromossomo
muito próximo um do outro e portanto, apresentam tendência a serem transmitidos juntos ao longo
da meiose.
Os métodos de mapeamento genético baseiam-se na segregação observada de
cromossomos homólogos (e portanto dos alelos que eles possuem) na meiose em estudos de
famílias. A distância genética entre genes é estimada através da frequência de recombinação entre
eles. O principal valor da análise de ligação na genética humana e médica é auxiliar na identificação,
mapeamento e diagnóstico de genes responsáveis por doenças hereditárias.
Quando diferentes mutações podem causar uma determinada síndrome e não há mutações
preferenciais (situação na qual eu poderia usar sondas alelo específicas - ASO), posso pesquisar a
presença de uma mutação, indiretamente, através da avaliação de um marcador ligado ao gene
em questão.
30
PROBLEMA I
Exemplo de estudo de ligação utilizando VNTR no diagnóstico de doenças genéticas:
Aa aa
Aa Aa Aaaa aa aa
Aa Aa Aaaa aa aa
(1-3) (2-2)
(3-2)
(3-2) (3-2)
(2-2)aa
(2-2) (2-2)
(1-2) (1-2) (3-2) (3-2)(3-2)aa
(3-2) (2-2) (3-2)(2-2)
alelo 1
alelo 2
alelo 3
PP
Pergunta-se: a) Considerando-se que o indivíduo I-1 é afetado e apresenta os alelos 1 - 3 do VNTR, a qual dos marcadores (alelo 1 ou alelo 3) o gene mutado deve estar ligado? b) Através do estudo de ligação, podemos prever o fenótipos de III-5? Justifique. c) No caso de III-5, em que situação poderia haver um erro na previsão do fenótipo? d) Podemos prever o fenótipo de III-8? Justifique. e) Com base nas respostas anteriores, discuta as limitações dos estudos de ligação.
31
PROBLEMA II Atualmente, vários estudos de ligação utilizam polimorfismos de DNA para o diagnóstico de doenças genéticas. Na figura abaixo, verifica-se o heredograma de uma família com hemofilia A e o resultado do estudo de polimorfismos de DNA para o diagnóstico pré-natal da última gestação do casal. Utilizou-se um marcador de DNA ligado ao gene do fator VIII da coagulação (a uma distância de recombinação de 1 a 5 %). Observe a figura abaixo e responda: a) Nos meninos afetados II-2 e II-3, qual dos alelos (A ou B) está ligado ao gene mutante? b) O pai tem um alelo distinto (C ) no lócus do marcador ligado. Isso é compatível com os
marcadores da família? c) Quais os genótipos da mãe e da filha quanto aos alelos do marcador de DNA? E quanto ao gene
da doença? d) Qual o diagnóstico do feto quanto à hemofilia A? e) Qual a chance de erro quanto a esse diagnóstico? E como poderia este ser diminuído?
C
32
PROBLEMA III A grande maioria das mutações que geram ? talassemia são mutações de ponto. No entanto, quando o DNA de indivíduos com ? -talassemia oriundos da Índia é quebrado
com a enzima de restrição Bgl II e hibridado com a sonda do gene ? -globina, encontram-se
fragmentos de 4,6 kb, enquanto que em indivíduos normais os fragmentos são de 5,2 kb. Analise e
interprete os dados da figura abaixo.
Pergunta-se:
a) Qual a base molecular desse tipo de ? -talassemia?
b) Que tipos de fragmentos são esperados no Southern-blot de indivíduos
heterozigotos?
c) Faça um esquema de um Southern blot de um casal heterozigoto para essa mutação
(deleção) e que tenha um filho afetado, um filho heterozigoto, e um filho homozigoto para o alelo
normal.
33
PROBLEMA IV A anemia falciforme ou anemia siclêmica é um tipo de anemia cujas hemácias dos afetados adquirem in vitro o aspecto de foice, quando mantidas em baixa tensão de oxigênio. Este aspecto também aparece in vivo quando os pacientes estão sujeitos a fatores precipitantes de hipoxemia, desidratação, acidose e vaso-constrição. Os indivíduos heterozigotos, apesar de não apresentarem manifestações clínicas, tem hemácias que se tornam falciformes quando submetidas a baixas tensões de oxigênio. Este estado é denominado de estigma ou traço siclêmico. Os afetados apresentam apenas hemoglobina S. Nos heterozigotos, isto é, nos indivíduos com estigma siclêmico, encontram-se hemoglobina A e hemoglobina S. A anemia falciforme é uma hemoglobinopatia que ilustra o tipo mais simples de mutação gênica, isto é, a substituição de uma única base ou mutação de ponto. A mutação responsável pela anemia siclêmica é sempre a mesma e não varia de indivíduo para indivíduo. Observe a figura abaixo e responda: a) Qual a diferença entre as hemoglobinas A e S? b) Qual a diferença entre os genes ßA ßS ?
Qual deve ser a sequüência de reconhecimento da enzima MstII? (Lembre-se que a seqüência de restrição é uma sequência palindrômica, i.e., pode ser lida igualmente de 5’? 3’ como de 3’? 5’).
d) Por que o fragmento de restrição (RFLP) produzido por MstII no cromossomo que possui a mutação S é diferente do que o encontrado no cromossomo que possui o alelo normal? e) O casal I-1 e I-2 , que possui um filho com anemia falciforme, realizou um exame diagnóstico pré-natal através de técnicas moleculares para saber o risco de recorrência da anemia falciforme de sua quarta gestação. Qual o resultado obtido neste exame?
?kb
1,351,15
Pro Val Glu...CCT GTG GAG... ßS
Pro Glu Glu...CCT GAG GAG... ßA
sonda
ßA
ßS
codons: 5 6 7
1,35 kb
1,15 kb
AS SS AS AA AS
Figura 3 - Heredograma de uma família com anemia falciforme e o resultado do Southern mostrando o efeito da enzima de restrição MstII sobre o gene normal e sobre o
gene da anemia falciforme.
34
PROBLEMA V A fibrose cística (FC) do pâncreas é uma doença de herança autossômica recessiva que resulta de um transporte defeituoso de íons nas células exócrinas dos pulmões, pâncreas e glândulas sudoríparas resultando em infecção pulmonar crônica e insuficiência pancreática. O gene da FC localiza-se em 7q31. É um gene grande com cerca de 250kb e 27 exons que codifica um mRNA de 6,5kb que é transcrito em uma proteína de 1.480 aminoácidos denominada CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Condutance Regulator). A CFTR é importante como um canal de cloro essencial no transporte ativo de íons através da membrana das células epiteliais. Mais de 500 diferentes mutações podem acarretar a doença. No entanto, na maioria das populações, mais da metade dos afetados são homozigotos para a mutação ? F508. A mutação ? F508 resulta em uma deleção de 3pb a qual resulta na perda de uma fenilalanina na posição 508 da sequência de aminoácidos da proteína e está associada com fenótipos mais graves da doença.Em populações de descendência da Europa Setentrional, 70% dos indivíduos com FC são homozigotos para essa mutação. No Brasil essa taxa é de 47%. Pergunta-se: a) Qual a primeira abordagem que deve ser realizada para o diagnóstico da doença ao nível molecular? b) No caso de não ser detectada a mutação ? F508 através dessa abordagem, o que você sugeriria para o diagnóstico? Comente as seguintes possibilidades: ?? PCR com detecção de alelos específicos para as mutações mais freqüentes
OBS: Há o CF(4)m-PCR kit comercial (Johnson & Johnson Clinicas Diagnostics, Amersham, UK) que testa as 4 mutações mais frequentes na U.K.
?? ASO - Oligonucleotídeos alelo-específicos (hibridação de ASOs aos dot-blots dos produtos de
PCR) (ver fig 6.22 livro Thompson) ?? Algumas mutações podem ser detectadas pela digestão com enzimas de restrição dos produtos
do PCR.
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PADRÕES DE HERANÇA POUCO USUAIS:
"Imprinting", Dissomia uniparental, Expansão de trinucleotídeos Síndrome dos genes contíguos (microdeleções) e Herança Mitocondrial
Bibliografia: Thompson e col.,2002 - Cap. 5 (pág. 62-67)
Jorde e col., 2000. Cap. 5 e 6 PROBLEMA I A síndrome de Prader-Willi é caracterizada por hipotonia na infância, obesidade com hiperfagia, hipogonadismo hipogonadotrófico, mãos e pés pequenos, fácies característico e retardo mental. A maioria dos casos é esporádica e, através de citogenética de alta-resolução (cromossomos prometafásicos) observa-se que cerca de 60% dos pacientes apresentam uma microdeleção em 15(q11-q13) (ver prancha 3.24) ou um rearranjo cromossômico envolvendo essas bandas. Numa menor porcentagem de pacientes, a deleção só pode ser detectada através de análises moleculares e, curiosamente, o cromossomo 15 deletado é sempre de origem paterna. Nos casos em que não eram detectadas deleções nem no nível molecular, verificou-se que havia uma dissomia uniparental materna não havendo contribuição do cromossomo 15 paterno. Pergunta-se: a) A síndrome de Prader-Willi é considerada uma síndrome de genes contíguos. O que vem a ser
essas síndromes? b) O que os dados apresentados no problema sugerem quanto à presença do cromossomo paterno
(ou pelo menos da parte crítica 15q11-q13) no fenótipo da síndrome de Prader-Willi? c) Na síndrome de Angelman (ataxia + fácies característico + convulsão), cerca de 50% dos
pacientes apresentam deleção 15(q11-q13) semelhante à observada na s. de Prader-Willi. Curiosamente, a deleção envolve consistentemente o cromossomo de origem materna. O que você poderia supor que estaria resultando na síndrome de Angelman?
PROBLEMA II Uma das síndromes que determina retardo mental ligado ao X demonstra uma característica citogenética peculiar: algumas células podem apresentar uma fragilidade cromossômica no cromossomo X na banda Xq27.3 resultando em quebras cromossômicas (síndrome do sítio frágil do X). O padrão de herança desse RM que é o recessivo ligado ao X apresenta também características pouco usuais para esse padrão de herança conforme a seguir:
Pergunta-se: a) O que estaria diferente na transmissão dessa doença para se encaixar num padrão de herança
recessiva ligada ao X? b) Qual a explicação atual para elucidar esse fenômeno? c) Podemos considerar que nessa doença há "imprinting genômico"? Justifique sua resposta.
35% 80% 100% 55% 80% 35%
% de homens e mulheres afetados entre os portadores do gene
portadores assintomáticos
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PROBLEMA III A doença de Huntington (coréia de Huntington) é uma doença neurodegenerativa fatal de herança autossômica dominante caracterizada por movimentos involuntários e demência progressiva. O aparecimento da doença se dá entre os 30-50 anos de idade sendo 38 anos a idade média de aparecimento. Observe o heredograma abaixo que representa uma família com a doença (mostrando a idade dos indivíduos). Pergunta-se: a) Porque o início tardio da doença dificulta a interpretação do heredograma? b) Quais os genótipos de I-1, II-1, II-3 e III-3 e III-4? c) Atualmente já é possível, através de estudos moleculares, a identificação dos indivíduos
portadores do gene. Que implicações éticas poderiam surgir a partir desses exames? d) Apesar de essa doença ter aparecimento tardio, aproximadamente 10% dos casos são
caracterizados pelo estabelecimento juvenil e mais grave. É interessante o fato que aproximadamente 90% desses casos de aparecimento precoce (com crianças afetadas) vem de famílias nas quais os pais e não as mães são os progenitores afetados. Você teria alguma sugestão para explicar esse fenômeno?
e) O que vem a ser antecipação? Qual sua correlação com a expansão ou repetição de trinucleotídeos que se observa em famílias com Coréia de Huntighton?
PROBLEMA IV O heredograma abaixo representa uma família com neuropatia óptica de Leber de herança mitocondrial com penetrância incompleta. Os indivíduos afetados demonstram uma perda bilateral da visão geralmente acompanhada por alterações vasculares da retina. Pergunta-se: a) Como se caracteriza esse tipo de herança? b) Porque a herança mitocondrial é também conhecida como herança citoplasmática? c) Qual o risco de II-3 transmitir a doença?
d.35 y
d.29 y
27 y
d.61 y
65 y
50 y 47 y 45 y 40 y 35 y 34 y
29 y 29 y 28 y
27 y 25 y 25 y 25 y 22 y 10 y 9 y 11 y
7 y 5 y 6 y 3 y 1 y
n n
I
II
III
IV
37
OS GENES NAS FAMÍLIAS E NAS POPULAÇÕES:
CONSANGUINIDADE EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG
AVERIGUAÇÃO Bibliografia: Thompson e col, 2002 - Cap 7 e Cap. 19 Jorde e col., 2000. Cap. 4
A consangüinidade entre os indivíduos pode ser medida e expressa de acordo com os coeficientes abaixo: Coeficiente de consangüinidade (r): Proporção de todos os genes que foram herdados de um ancestral comum; probabilidade de um consangüíneo de um heterozigoto ser também heterozigoto, tendo ambos os parentes recebido o mesmo gene recessivo de um ancestral comum. Coeficiente de endocruzamento (f): probabilidade de um indivíduo ter dois genes idênticos quanto à sua origem; ou de um filho de consangüíneos ser homozigoto por terem os seus alelos idênticos se originado de um mesmo, presente em um ancestral comum. Problema I Um casal de primos em 2º grau deseja casar-se e procura um Serviço de Aconselhamento Genético para informar-se sobre os riscos que a consangüinidade pode acarretar para sua futura prole. Pergunta-se: a) qual o coeficiente de consangüinidade e o de endocruzamento para primos em 2º grau? b) como fornecer os possíveis riscos para o casal? Problema II A síndrome de Hurler é uma das mucopolissacaridoses mais graves, de herança autossômica recessiva. Esta síndrome é muito rara, com prevalência de 1:40.000 indivíduos. A genealogia abaixo refere-se a uma família com um afetado. Pergunta-se: a) Qual o parentesco e o coeficiente de consangüinidade entre III-3 e III-4? b) Qual o genótipo dos pais da criança afetada?
c) Qual a probabilidade desse casal vir a ter outro filho afetado? d) Quais os possíveis genótipos dos irmão da criança afetada?
e) Em que situação os irmãos sadios da criança afetada correm risco alto de terem filhos afetados?
I
II
III
IV n n
38
Em 1908, um matemático inglês, Georgi Hardy e um médico alemão, Wilhelm Weinberg, formularam independentemente hipótese que, em sua homenagem, passou a ser conhecida como lei de Hardy-Weinberg: "Em uma população panmítica (população em que os casamentos são casuais), em equilíbrio, não apresentando nem mutações, nem seleção, com um número elevado de indivíduos, a freqüência dos genes e dos genótipos permanece absolutamente constante de uma geração para outra”. Considerando que p é a freqüência do alelo dominante e que q é a freqüência do alelo recessivo, teremos:
p + q = 1 e p2 + 2pq + q2 = 1 p2 : 2pq : q2 (AA : Aa : aa) Assim, se a frequência de um gene determinante de uma afecção for 1/200 (0,005, ou 0,5%), a frequência para o alelo normal é de 199/200, e a frequência da doença na população é 1/200 X 1/200 (aa = p2). PROBLEMA III A incidência de anemia falciforme, de herança autossômica recessiva, entre as crianças de uma população negróide foi estimada em 0,16% (=16/10.000). a) Qual a freqüência do gene da doença ? b) Qual a % de indivíduos heterozigotos nessa população ? c) Se o pai de uma criança afetada se casar de novo, qual o risco de produzir um filho afetado ? d) Em países cuja população apresenta um grande contingente de negróides, seria interessante a
detecção de portadores do gene ?. Justifique. PROBLEMA IV Na população de Porto Alegre, a freqüência de homens com hemofilia A (recessiva, ligada ao X) foi estimada em 1:10.000 (Roisemberg, 1968). Pergunta-se: Qual a freqüência de mulheres heterozigotas e hemofílicas na população de Porto Alegre? PROBLEMA V Um indivíduo cujo irmão é portador de albinismo dirige-se a um Serviço de Aconselhamento Genético para saber o risco de ter filhos ablinos, nas seguintes situações: a) No caso de se casar com uma prima em 1o grau. b) Em se casando com uma mulher normal não aparentada e sem história de albinismo na família. OBS: Sabe-se que a freqüência de albinismo na população é de 1:20.000
39
40
PROBLEMA VI Um professor pediu a seus 129 alunos, todos do sexo masculino, que determinassem a proporção sexual humana, somando o número de homens e separadamente o número de mulheres existentes nas irmandades a que eles próprios pertenciam. Os dados estão exemplificados a seguir.
Irmãos ALUNOS __________________________ Sexo masc. Sexo fem. _______________________________________________________ Alberto 1 1 André 1 0 Carlos 3 2 Daniel 2 1 - - - - - - - - - Roberto 2 0 Samuel 1 2 Valente 1 0 _______________________________________________________ TOTAL 228 95 _______________________________________________________ TOTAL GERAL 323
Pergunta-se: a) Qual a proporção sexual observada? b) Esta proporção está de acordo com a proporção esperada? Por quê? Faça a comparação pelo teste do qui-quadrado (? 2).
Lembre-se: ? 2 = ? (O – E) 2 E
Onde: ? = Somatória O = valor Observado E = valor Esperado c) Por que a proporção observada diferiu da esperada? O tipo de averiguação usado foi adequado? d) O que deve ser feito para se atingir a proporção esperada?
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GENÉTICA DA DIFERENCIAÇÃO SEXUAL
Bibliografia: Thompson e col., 2002. Cap.10
Jorde e col., 2000. Cap.6 QUESTÃO I Quais as etapas da diferenciação sexual? Utilize o esquema a seguir.
ESQUEMA DA DETERMINAÇÃO E DIFERENCIAÇÃO SEXUAL Sexo Genético: 46,XY 46,XX ? ? Sexo Gonadal: Testículos Ovários ? ? Sexo Fenotípico: Células de Leydig Células de Sertoli
? ? ? testosterona hormônio anti-Mulleriano
? ? Desenvolvimento Regressão dos Regressão Ductos Wolff Ductos de Wolff Ductos de Muller Desenv. Ductos Muller di-hidro testosterona
? ? Desenvolvimento dos Desenvolvimento dos Genitais Externos Masculinos Genitais Externos Femininos QUESTÃO II
Como foi reconhecido o gene SRY como sendo o fator determinante testicular?
42
ERROS NA DIFERENCIAÇÃO SEXUAL (I) ERROS NA DETERMINAÇÃO DO SEXO GENÉTICO (CROMOSSÔMICO):
?? Turner (45,X; 45,X/46,XX; 46,X,i(Xq), deleções de Xp e variantes) ?? Disgenesia ovariana com deleção de Xq ?? S.Klinefelter 47,XXY e variantes ?? Disgenesia Gonadal Mista 45,X/46,XY e variantes ?? Aberrações estruturais de Y ?? Hermafroditismo Verdadeiro com aberração cromossômica
(46,XX/46,XY) (II) ERROS NA DETERMINAÇÃO DO SEXO GONADAL:
?? Homens 46,XX ?? Disgenesia Ovariana 46,XY ?? Hermafroditismo Verdadeiro (maioria 46,XX)
(III) ERROS NA DETERMINAÇÃO DO SEXO FENOTÍPICO:
?? Pseudo Hermafroditismo Masculino (46,XY; testículos) ? ?Bloqueio da síntese de andrógenos (ex: deficiência da 17-hidroxilase) ? ?Insensibilidade Androgênica (defeito no receptor androgênico)
?? Forma Completa (S. Feminização Testicular) ?? Forma Parcial
? ?Deficiência da 5-? redutase ? ?Deficiência do Hormônio Anti-Mulleriano (S. Persistência dos Ductos de Muller) ? ? PHM associado a síndromes dismórficas ? ? PHM indeterminado
?? Pseudo Hermafroditismo Feminino (46,XX; ovários) ? ?Hiperplasia adrenal congênita virilizante(ex: deficiência da 21-hidroxilase) ? ? Produção ou ingestão materna de substância virilizantes (ex: luteoma) ? ? Associado a malformações urinárias e intestinais ? ? Idiopática
43 QUESTÃO III
Você teria alguma hipótese para explicar alguns raros casos de pacientes do sexo masculino que possuem cariótipo 46,XX? QUESTÃO IV Na disgenesia gonadal pura 46,XY, as pacientes tem sexo fenotípico feminino, trato genital feminino e gônada disgenética ("em fita"). Nestas mulheres, a falta de hormônios femininos leva à falta de desenvolvimento puberal normal e amenorréia. Pode haver casos de disgenesia gonadal pura XY esporádicos e casos familiares (de herança recessiva ligada ao X ou autossômica dominante limitada ao sexo masculino). Você teria alguma hipótese para explicar o fato dessas mulheres serem 46,XY? QUESTÃO V
O que caracteriza um hermafrodita verdadeiro, um pseudo-hermafrodita masculino e um pseudo-hermafrodita feminino? QUESTÃO VI Uma senhora procurou um Serviço de Aconselhamento Genético preocupada com o fato se sua filha de 18 anos nunca haver menstruado. Como a moça estava noiva, a família estava interessada em saber as possibilidades que a mesma teria de vir a ter filhos. Ao exame clínico, a paciente apresentava genitália externa feminina, vagina com desenvolvimento incompleto (em fundo cego), mamas desenvolvidas, raros pelos pubianos e axilares,. Ao exame radiológico verificou-se ausência de útero e tuba uterina e presença de testículos no canal inguinal. Os níveis séricos de andrógenos eram normais (apesar de não haver virilização). Foi solicitado o exame do cariótipo da paciente o qual revelou um cariótipo 46,XY. Pergunta-se: a) Qual é a hipótese diagnóstica? b) Como você explicaria a ocorrência desse cariótipo masculino em uma mulher? Qual deve ser o defeito molecular envolvido nessa síndrome? c) A mãe da paciente possuia 2 irmãos normais e 4 irmãs das quais 2 nunca haviam menstruado.
Que tipo de herança pode ser postulado para essa doença lembrando que o gene do receptor androgênico está localizado em Xq ?
d) Qual foi a resposta do geneticista com referência à fertilidade da paciente?
QUESTÃO VII A deficiência da 5-alfa-redutase é um tipo de PHM que afeta somente crianças do sexo masculino. Como é calculado o risco de recorrência dessa síndrome de herança autossômica recessiva? QUESTÃO VIII A hiperplasia adrenal congênita (HAC) na maioria das vezes é causada por um gene de herança autossômica recessiva localizado no cromossomo 6. O defeito molecular mais frequentemente encontado é a deficiência de 21-hidroxilase que causa comprometimento da biosíntese do cortisol pela supra-renal. A deficiência de cortisol resulta em um aumento na produção de ACTH (hormônio adreno corticotrófico) pela hipófise acarretando uma hiperplasia da supra-renal. Como consequência, haverá uma superprodução de esteróides com atividade androgênica. Em fetos do sexo feminino acarretará virilização da genitália externa. Pergunta-se: a) Qual o tipo de pseudo-hermafroditismo encontrado em uma criança com HAC e cariótipo
46,XX? b) Como poderão ser os genitais externos dessa criança? c) Qual o genótipo de uma criança afetada quanto ao gene HAC e qual o risco de
recorrência na prole de seus pais?
44
GENÉTICA DO CÂNCER
Bibliografia: Thompson e col., 2002. - Cap.16 Jorde e col., 2000. Cap. 11
01. O linfoma de Burkitt é um tumor das células B e a alteração cromossômica mais
frequente (80% dos casos) é uma translocação entre os braços longos dos cromossomos 8 e 14. O proto-oncogene c-myc, situado originalmente no cromossomo 8, é deslocado, nessa translocação, para um novo sítio no cromossomo 14, próximo ao gene da cadeia pesada da imunoglobina. Nas células tumorais, a proteina produzida pelo oncogene c-myc é igual à proteina das células normais, no entanto sua expressão está aumentada.
a) Discuta a relação entre a t(8 ;14) e o linfoma de Burkitt. b) Cite outros mecanismos envolvidos na ativação de proto-oncogenes. Cite exemplos
e discuta-os. 02. O retinoblastoma é um tumor ocular de origem embrionária, cuja incidência é de
1:20.000 nascimentos. As genealogias abaixo representam famílias com tal afecção. Observe os heredogramas. Quais as informações que eles fornecem ?
45 . Na genealogia B da figura anterior, verificou-se que o indivíduo III-1,
portador de retinoblastoma bilateral, apresentava deficiência mental e fácies sindrômico. O estudo citogénetico constitucional desse paciente revelou uma deleção que envolve a banda q14 do cromossomo 13(del 13q14) em um dos cromossomos do par 13 (Figura 2a). Após a retirada do tumor, verificou-se, nas células tumorais que os dois cromossomos homólogos possuiam a deleção 13q14 (Figura 2b). Verificou-se também, nas células tumorais, presença de várias cópias adicionais do braço curto do cromossomo 6 (amplificação). Pergunta-se:
a) Qual o significado dessas observações?
b) As alterações citogenéticas nos permitem sugerir que tipo de gene(s) se localiza em 13q14 e 6p ?
c) O gene RB1, que está localizado na banda 13q14 produz uma proteína de 110 quilodaltons (p110). Essa proteína está ausente nas células tumorais. Como podemos relacionar essa observação com os achados acima ?
d) Qual a relação e as diferenças observadas entre genes supressores de tumor e proto-oncogenes ?
Figura 2 - Cromossomos 13 do paciente III-3 da genealogia D. a) par 13 presente nas células constitucionais b) par 13 presente nas células tumorais.
46 03. A leucemia mielóide crônica é uma doença clonal da medula óssea caracterizada
pela produção excessiva de granulócitos. Após a fase inicial, relativamente benigna denominada fase crônica, com duração de aproximadamente 3 anos, a doença entra em uma fase mais maligna denominada fase acelerada e eventualmente entra na fase terminal denominada crise blástica. Essa fase caracteriza-se por um aumento do número de células imaturas na medula óssea e sangue periférico, anemia progressiva, trambocitopenia, algumas vezes acúmulo extramedular de células blásticas e marcada redução da resposta à terapia citostática. A fase crônica da doença caracteriza-se pela presença do cromossomo nomeado de Filadelfia (Ph1), um cromossomo acrocêntrico menor que um cromossomo do grupo G.Esse cromossomo é resultado de uma translocação entre os braços longos dos cromossomos 9 e 22 t(9;22)(q34;q11) (ver Figura).
Essa aberração cromossômica é a única presente na maior parte da fase crônica da doença. Quando ocorre progressão da doença, 75 a 80% apresentam outras aberrações cromossômicas associadas a t(9 ;22). Essas alterações não são casuais, sendo comum a observação de um cromossomo Ph1 extra, trissomia do cromossomo 8 e a presença de um isocromossomo de braço longo do cromossomo 17 na fase blastica da doença.
Na t(9 ;22) ocorre o deslocamento do proto-oncogene ABL, de 9q34 para 22q11 e vice versa. A região de quebra no cromossomo 22 é conhecida como BCR ( break point cluster region).
Pergunta-se : a) Qual a relação entre as observações citogenéticas, a gênese e progressão do
tumor ? b) Qual a função do gene híbrido ? c) Quais as abordagens laboratoriais possíveis nas investigações em LMC ?