29/9/2011

1

Sibele Borsuksibele@ufpel.tche.br

Mutações Mutações

São alterações hereditárias do material genéticode um organismo decorrente de erros dereplicação antes da divisão celular e nãocausadas por recombinação.

MutaçõesMutações

N° de Mutações/ loco/ gameta/ geração

1/100.000/loco/geração

Taxa de mutação Taxa de mutação

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

MutaçõesMutações

-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 expansãodo número de tripletos presentes).

Fatores intrínsecos ao DNAFatores intrínsecos ao DNA MutaçõesMutações

29/9/2011

2

MutaçõesMutações MutaçõesMutações

MutaçõesMutações

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 MUTAGÊNICOSAGENTES MUTAGÊNICOS

29/9/2011

3

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

AGENTES MUTAGÊNICOSAGENTES MUTAGÊNICOS

•Análogos de base

5-Bromouracil timinaAdenina

2-aminopurina

Agentes Químicos

AGENTES MUTAGÊNICOSAGENTES MUTAGÊNICOS

•Ação Direta

corantes de acridina e proflaminas

AGENTES MUTAGÊNICOSAGENTES MUTAGÊNICOS

nitrosaminas e metil-nitrosoguanidina, mostardas e enxofre nitrogenados

AGENTES MUTAGÊNICOSAGENTES MUTAGÊNICOS

Agentes Biológicos

AGENTES MUTAGÊNICOSAGENTES MUTAGÊNICOS

11 –– AtividadeAtividade exonucleaseexonuclease dada DNADNA polimerasepolimerase;;

22–– ReparaçãoReparação directadirecta:: OO66 metilguaninametilguanina--DNADNAmetiltransferasemetiltransferase;;

33 –– ReparaçãoReparação porpor excisãoexcisão dede basesbases (BER)(BER)-- mecanismomecanismocorrigecorrige aa maiormaior parteparte dasdas alteraçõesalterações dodo DNADNA;;

44–– ReparaçãoReparação porpor excisãoexcisão dede nucleótidosnucleótidos (NER)(NER) --ResponsávelResponsável pelapela remoçãoremoção dede dímerosdímeros dede timinatimina eegrandesgrandes aductosaductos;;

55 –– RecombinaçãoRecombinação homólogahomóloga;;

Mecanismos de Reparo do DNAMecanismos de Reparo do DNA

29/9/2011

4

EuploidiasEuploidias-- haploidiahaploidia-- poliploidiapoliploidia

AneuploidiasAneuploidias--nãonão--disjunçãodisjunção ((nulissomianulissomia,, monossomiamonossomia,, trissomiatrissomia,,

tetrassomiatetrassomia,, trissomiatrissomia dupla)dupla)

DeleçãoDeleçãoDuplicaçãoDuplicaçãoCromossomo em anelCromossomo em anelIsocromossomoIsocromossomoTranslocaçãoTranslocaçãoInversão Inversão

Mutações Cromossômicas

11-- NuméricasNuméricas

22-- EstruturalEstrutural

Há alteração no número de genes

Há mudança na localização dos genes

• Deficiência ou deleção � quando ocorre a perda deum pedaço do cromossomo, com conseqüente perda degenes.

Mutações EstruturaisMutações Estruturais

• Duplicação � quando ocorre repetição de um segmento cromossômico, causando aumento no número de genes.

Duplicação Direta e Invertida

Mutações EstruturaisMutações Estruturais Mutações EstruturaisMutações Estruturais

duplicação

deleção

Isocromossomos � São cromossomos queapresentam deficiência total de um dos braços eduplicação completa do outro

Mutações EstruturaisMutações Estruturais

Cromossomos em anel � As deleções terminais nosdois braços de um cromossomo podem dar origem a umcromossomo em anel, se as extremidades livres seunirem.

Mutações EstruturaisMutações Estruturais

29/9/2011

5

• Translocação � quando ocorre a troca de pedaçosentre cromossomos não homólogos. 1:600

• Recíproca• Não -recíproca

Mutações EstruturaisMutações Estruturais Mutações EstruturaisMutações Estruturais

Cromossomo Philadelphia (Ph). Translocação recíproca entre oscromossomos 9 e 22; t (9;22) (q34;q11).

Leucemia Mielóide Crônica (LMC)

bcr-abl ativa uma cascata de proteínas quecontrola o ciclo celular, acelerando adivisão celular, inibe o reparo do DNA.

Translocação robertsoniana � dois cromossomosacrocêntricos que se fundem próximos à região docentrômero com perda dos braços curtos

Mutações EstruturaisMutações Estruturais

Observada pela primeira vez por Robertosn, 1916

• Inversão � quando ocorre a quebra de um pedaço docromossomo que se solda invertido, provocando erros naleitura dos genes.

B

Mutações EstruturaisMutações Estruturais

• Paracêntrica Pericêntrica

Mutações EstruturaisMutações Estruturais

• Paracêntrica

Mutações EstruturaisMutações Estruturais

29/9/2011

6

• Pericêntrica

Mutações EstruturaisMutações EstruturaisAlteração 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) ounão disjunção meiótica.

Euploidias

Alterações no número (falta ou excesso de alguns cromossomos daespécie) causadas por erros nas divisões celulares:

NulissomiaNulissomiaMonossomiaMonossomiaTrissomiaTrissomiaTetrassomiaTetrassomiaTetrassomiaTetrassomia dupladupla

Autossômicas (cromossomos não sexuais) S. Down - 47, XX ou XY +21S. Patau - 47, XX ou XY +13S. Edwards - 47, XX ou XY +18Mosaicismo 47, XX ou XY +8 / NormalMosaicismo 47, XX ou XY +9 / Normal

Alossômicas (cromossomos sexuais) S. Turner - 45, X0S. Klinefelter - 47, XXYS. Triplo X - 47, XXX; 48, XXXXS XYY - 47, XYY

Aneuploidias

ALTERAÇÕES ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICASCROMOSSÔMICAS

Idade Materna avançada

Predisposição a não- disjunção

Ação de radiação, drogas, vírus

Causas Causas

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

Não-disjunção meiótica

29/9/2011

7

Quando o erro ocorre na Meiose II, os gametas anormais contém duascópias de um cromossomo parental e nenhuma cópia do outro, ou nãopossuem um cromossomo.

Não-disjunção meiótica

TipoTipo Incidência (%)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 espontâneosAnormalidades cromossômicas em abortos espontâneos30 a 50%30 a 50%

••Anormalidades congênitas múltiplasAnormalidades congênitas múltiplas

••Retardo mental sem causa conhecidaRetardo mental sem causa conhecida

••InfertilidadeInfertilidade

••Abortamento recorrenteAbortamento recorrente

••Ocorrência de natimortos sem causa conhecidaOcorrência de natimortos sem causa conhecida

Indicações para análise cromossômicaIndicações para análise cromossômicaTrissomia 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 21completos (o normal) maisum pedaço mais ou menosgrande de um terceirocromossomo 21, quegeralmente está colado aoutro cromossomo de outropar (o 14, o 22)

Translocação (3,5%)

29/9/2011

8

Translocação (3,5%)Translocação robertsoniana balanceada

Mosaicismo (1,5%)

Óvulo e o espermatozóide possuem os 23cromossomos normais;

No entanto, no curso das primeiras divisões dessacélula e de suas filhas surge, em alguma delas, omesmo fenômeno de não-disjunção ou não-separaçãodo par de cromossomos 21

A partir daí, todos os milhões de células que derivemdessa célula anômala terão 47 cromossomos (serãotrissômicas), enquanto que os demais milhões decélulas que se derivem das células normais terão 46, eserão também normais.

Mapa fenotípico do cromossomo 21 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 Mapa fenotípico do cromossomo 21 QUAIS GENES ESTÃO ENVOLVIDOS ?

- Só uma pequena porção do cromossomo 21 precisatriplicada para causar as alterações vistas na síndrome deDown ; esta é chamada REGIÃO CRÍTICA

- Contudo ela não é uma porção isolada, maspossivelmente várias áreas que não estãonecessariamente lado a lado .

- Estima-se que 20 a 50 genes dos 200 a 250 presentesno cromossomo façam parte da região crítica (não sesabe ao certo quais) .

29/9/2011

9

� Superóxido Dismutase (SOD1) – superexpressão pode causar envelhecimentoprecoce e decréscimo da função do sistema imune, que podem estar relacionadoscom 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:

Podem ter algumas ou todas as seguintes características físicas:•fissuras palpebrais oblíquas,• hipotonia muscular,• ponte nasal achatada,• prega palmar transversal única (prega simiesca),• língua protrusa (devido à pequena cavidade oral),• pescoço curto,• pontos brancos nas íris conhecidos como manchas de Brushfield• flexibilidade excessiva nas articulações,• defeitos cardíacos congênitos,

Trissomia do 21Trissomia do 21

Trissomia do 21Trissomia do 21-- Síndrome de Síndrome de DownDown

1866 - John Langdon Haydon Down

“Trata-se de um representante da grande raçamongólica. Quando se colocam lado a lado édifícil crer que não se trata de filhos dos mesmospais [...] Os olhos estão situados obliquamente eas comissuras internas dos mesmos distam entresi mais que o normal. A fenda palpebral é muitoestreita [...] Os lábios são grandes, grossos ecom pregas transversais. (DOWN, 1866).”

JLH Down (1866). "Observations on an ethnic classification of idiots". Clinical Lecture Reports, London Hospital 3: 259–262.

Trissomia do 21Trissomia do 21

Aspectos Clínicos no Adulto

• Semelhantes aos da infância, mas com alteraçõesassociadas 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 1-2/100035 anos 1/40040 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)

29/9/2011

10

47,XX +18 ou 47, XY +18

Deficiência mental e crescimento Hipertonicidade, lábio leporino Implantação baixa das orelhas Mandíbula Recuada, crânio alongadoRim 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 femininoerro na formação do gameta costuma ser paterno, em até 80%

ANEUPLOIDIAS ALOSSÔMICAS

Médico Americano Henry Turner, 1930

Homens subférteis Desenvolvimento de seios Timbre de voz feminino Membros alongados Problemas comportamentais Ocorrência 1/1000 nascimentos do sexo masculino10% 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.

SÍNDROME DO XYY

1961 por Sandberg, nos EUA

Síndrome do Miado do Gato (5p-)

- Choro característico logo ao nascer parecendo um miadode gato.- Peso baixo ao nascimento, apesar de estarem noperíodo certo gestacional.- Hipotonia (tônus muscular deficiente).- Atraso nos desenvolvimentos cognitivo e motor.- Microcefalia (cabeça pequena)- Cara redonda em forma de lua- Alguns nascem com problemas cardíacos e/ou renais.- Prega única na palma da mão.- Orelhas mais baixas que a linha do nariz.- Dedos longos

Deleções, duplicações Deleções, duplicações Deleções, duplicações Deleções, duplicações

29/9/2011

11

Deleção e duplicação do cromossomo 3 Duplicação do cromossomo 4

29/9/2011

12

D e s e q u i l íb r i o C r o m o s s o m o s C a r i ó t i p o s A sp e c t o s a f e t a d o s c l ín ic o s

M o n o ss o m ia X 4 5 , X S ín d r o m e d e T u r n e r D e f ic iê n c i a s e g m e n t a r

X 4 6 , X X , p - ; 4 6 , X X , q - ; 4 6 , X , r ( X ) ;

S ín d r o m e d e T u r n e r o u a lg u m a s d e su a s c a r a c t e r ís t ic a s

" m o n o s so m i a p a r c i a l

4 6 , X , i so ( X p ) ; 4 6 , X , i so ( X q ) ;

Y 4 6 X Y , p - ; 4 6 , X Y , q - ; 4 6 , X , r ( Y ) ;

S ín d r o m e d e T u r n e r o u a lg u m a s d e su a s c a r a c t e r ís t ic a s ,

4 6 , X , is o ( Y p ) ; 4 6 , X , is o (Y q ) ;

a lg u m a s v e z e s c o m " d isg e n e s i a g o n o d a l m i s t a "q u a n d o

c o e x i s t e u m a l in h a g e m c e lu l a r 4 5 , X

4 4 6 , X Y , 4 p - G r , C f, M i, E y , S k , G e , H t , C o ,M e

5 4 6 , X Y , 5 p - S ín d r o m e d o c r i- d u - c h a t :C r , M i, C f, M e

8 4 6 , X Y , 8 q - S ín d r o m e d e L a n g e r - G i ld io n 1 1 4 6 , X Y , 1 1 p - W T , G e , M e 1 3 4 6 , X Y , 1 3 q - R B , C f , M e 1 5 4 6 , X Y , 1 5 q S ín d r o m e d e P ra d e r -W i l l i 1 7 4 6 , X Y , 1 7 p - S ín d r o m e d e M i l le r- D ie k e r 1 8 4 6 , X Y , 1 8 p - G r , C f, E a , T e , P o , S k , H t ,

M e 1 8 4 6 , X Y , 1 8 q - C f, H y , S k , E y 2 1 4 6 , X Y , r ( 2 1 ) C f, H p , E a , M e

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 Características na maioria das cromossopatiascromossopatias autossômicasautossômicas

• Baixo peso ao nascer

•Deficiência no desenvolvimento físico e neuropsicom otor

•Baixa estatura

•Microcefalia

•Micrognatia

•Orelhas e olhos mal posicionados

•Anomalias esqueléticas

•Anomalias de pés e mãos

•Cardiopatias congênitas

•Malformações cerebrais

•Malformação do sistema geniturinário