Genética de doenças Alexandre Ferreira Bilhalva UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA DISCIPLINA DE GENÔMICA II Genética de doenças Alexandre Ferreira Bilhalva Arthur de Siqueira Brahm Henrique Ramos Angelo Profª Fabiana Seixas, Dra.

Introdução Histórico: Hereditariedade – Mendel (1856) Melhoramento Genético Século XX

Introdução Sequenciamento do genoma humano!! Fatores genéticos de doenças!

Introdução Genética Molecular Citogenética Genética Bioquímica Genética fisiológica

Função dos genes envolvidos Tratamento, prevenção Hereditariedade Diagnósticos genéticos preventivos Diagnóstico de doenças

Descreve as FUNÇÕES dos genes. – - - Estuda a natureza física e o funcionamento do material genético contido no conjunto de cromossomos de cada espécie. Determina a posição cromossômica e a sequência de bases dos genes de diversas espécies. Descreve as FUNÇÕES dos genes. Analisa como os genes estão sendo expressos, ou silenciados. Genômica Genômica Estrutural Genômica Funcional

Síndrome de Tourette Transtorno genético neuropsiquiátrico Infância Tiques motores e vocais crônicos 1/100 é afetada pela ST

Histórico Jean Marc Gaspard Itard – 1825 – Marquesa de Dampierre Gilles de la Tourette – 1885 – “Estudo de uma enfermidade nervosa”

Sintomas Normalmente entre 6 e 7 anos. Obrigatórios tiques motores, e ao menos um vocal.

Patofisiologia Tiques e movimentos involuntários Tálamo, Gânglios basais, Córtex Frontal

Artigo

Genética Genes Slit e Trk-like 1 (SLITRK1) Proteína transmembrana rica em Leucina Inversão no cromossomo 13 (q31.1)

Genética Mapeamento por Fish

Genética Wild-type SLITRK1: Mutante SLITRK1:

Genética SLITRK1 – diversas regiões do cérebro de um feto. Teste em camundongos – Wild-type SLITRK1 x SLITRK1 Mutante Diferença no tamanho dos dentritos

Resultados

Tratamento Não há cura Depende da severidade dos sintomas Terapias comportamentais; uso de fármacos Tratamento de tiques e outros sintomas

Terapias -> isolamento social; depressão Tratamento Terapias -> isolamento social; depressão

Fármacos mais eficientes(tiques): Tratamento Fármacos mais eficientes(tiques): Neurolépticos Antidepressivos

Bloqueadores dos receptores D2 Tratamento Bloqueadores dos receptores D2 DOPAMINA - SNC

Associações  National Tourette Syndrome Association (EUA).  Associação Brasileira de Síndrome de Tourette, Tiques e Transtorno Obsessivo Compulsivo .  National Tourette Syndrome Association (EUA).

Doença de Huntington

Doença de Huntington Doença neurodegenerativa genética. A ocorrência dela depende da Etnia, e de padrões de migração populacional.

Doença de Huntington Causada por uma mutação autossômica dominante. Um pai com um alelo: 50% Dois pais com um alelo: 75% Qualquer pai com dois alelos: 100%

Sintomas Sintomas geralmente aparecem entre 35-45 anos, movimentos involuntários, bruscos e irregulares. Perda de função motora. Perda da visão periférica. Dificuldade para comer com as mãos, mastigar e deglutir. Dilaceração dos nervos.

Regiões Danificadas Afeta os Neurônios do corpo estriado e do córtex. Causando a morte dos mesmos.

Genética Autossomica dominante, cromossomo 4, região IT15. Onde uma sequencia CAG é repetida varias vezes, de forma a codificar para a proteina mutada.

Genética CAG é o código genético do aminoácido Glutamina. Esta seqüência repetida, é conhecida como Mutação Poliglutamica. Os afetados possuem mais de 36 repetições da sequencia CAG.

Huntingtina 6-35 resíduos de glutamina Principalmente no cérebro Citoplasma Expressa principalmente no cérebro e nos testiculos Não tem sequencia homologa com outras proteinas Ausência causa morte em camundongos

Huntingtina Essencial ao desenvolvimento Associadas a microtúbulos e vesículas Sinalização Transporte de materiais Ligação de proteínas e outras estruturas Apoptose Indispensável para o desenvolvimento pré-natal

A penetrância completa Huntingtina Mutante >36 Glutaminas Expansão do Exon I Apresenta graus de severidade dependendo da quantidade de repetições de glutamina. Núcleo Alterações no sistema de apoptose e exocitose de substancias pelos neurônios Repetir a contagem Classificação Estado da doença <28 Normal Não afetado 28-35 Intermediário 36-40 Penetrância reduzida + / - Afetados > 40 A penetrância completa Afetado

Alterações Celulares devido a Huntingtina mutacionada A natureza polar da glutamina, causa interações com outras proteínas huntingtina

Alterações Celulares devido a Huntingtina mutacionada Esses agregados se acumulam formando corpos de inclusão dentro da célula, causando grande interferência no funcionamento dos neurônios.

Alterações Celulares devido a Huntingtina mutacionada Essa interferência ocorre pois os corpos de inclusão dificultam o movimento das vesículas de neurotransmissores dentro do axônio, reduzindo a sinalização dos neurônios.

Alterações Celulares devido a Huntingtina mutacionada A huntingtina mutacionada pode também causar efeito nas proteínas chaperone que ajudam no dobramento correto de proteínas

Alterações Celulares devido a Huntingtina mutacionada Esses efeitos são aumentados com a interação com a proteína Rhes, que causa o desagregamento da huntingtina mutacionada, gerando uma forma mais toxicológica da proteína.

Alterações Celulares devido a Huntingtina mutacionada Também causa dano as mitocôndria das células estriadas, e aumenta a vulnerabilidade a glutamina, esta causa uma estimulação em excesso a neurotoxinas causando morte celular.

Alterações Celulares devido a Huntingtina mutacionada Os agregados de huntingtina são clivados em pequenos pedaços, que entram no núcleo do neurônio e atrapalham a transcrição de outras proteínas causando a morte celular.

Diagnóstico imagético Tomografia Computadorizada Ressonância Magnética

Diagnóstico genético Confirmação da doença de huntington; Melhor método para realizar diagnóstico diferencial;

Teste Genético em pacientes Sintomaticos Sintomas neurológicos compatíveis com DH; Diagnóstico diferencial de outras doenças Se o paciente apresentar a expansão do trinucleotídeo e não tiver história familiar positiva, deve-se verificar a paternidade.

Teste genético em pacientes assintomáticos Filhos de pais portadores de DH; 50% de chance Planejamento pessoal e familiar; Alterações psiquiátricas

Diagnóstico pré-natal Cordocentese: Sangue Fetal Amniocentese: Liquido Aminiotico

Tratamento com RNAi

Doença de Alzheimer

Doença de Alzheimer Forma de demência mais comum no mundo Relação entre idade e demência Deteriora progressivamente

Doença de Alzheimer Não possui cura Descrita em 1901, Alois Alzheimer

Novos afetados a cada mil/ por ano Doença de Alzheimer Idade Novos afetados a cada mil/ por ano 65–69  3 70–74  6 75–79  9 80–84 23 85–89 40 90–     69

Sintomas – Pré-demência Raramente são notados Confundidos com outros problemas Problemas sutis

Sintomas - Leves Queda na memória e no aprendizado Problemas relacionados à linguística Deficiências motoras em atividades finas

Sintomas - Moderados Problemas linguísticos ficam evidentes Atividade motora se torna altamente deficiente Mudanças de humor e comportamento erradico

Sintomas - Graves Completamente dependente de outros Capacidade linguística quase nula Atividade motora deteriorada com apatia e exaustão

Fisiopatologia Ocorre a perda de neurônios e sinapses no córtex e região subcortical. Tantos amiloides e neurofibrilas são visíveis por microscopia. Corpos de Lewy também são visíveis.

Diagnóstico Entrevista clínica Aparelhos de imagens

Causa Não se sabe ao certo. Envelhecimento e stress oxidativo possuem um papel importante. Principais teorias:

Causa - Acetilcolinergica

Causa – Beta amiloide

Causa - Neurofibrilas

Genética Manifestação esporádica, mas apresenta genes de risco. 0,1 % dos casos apresentam características autossômicas dominantes (DAF).

Genética Genes importantes na DAF: - Proteína precursora de amilóide - Presenilina 1 - Presenilina 2

Genética Genes de fatores de risco: - Épsilon 4 alelo - APOE (40-80% apresentam) Outros genes possuem papel regulador. EX: Populações nigerianas.

Tratamento Fármacos principais: 4 inibidores da acetilcolinaesterase (Tacrina, Rivastigamina, Galantamina e Donepezil). 1 antagonista do receptor de NMDAR (Memantina).

Tratamento Antipsicóticos para sintomas mentais. Tratamento para problemas psicológicos.

Prevenção Não se conhece mecanismos concretos Dieta do Mediterrâneo é eficiente Atividade cognitiva constante

Futuro

Obrigado!

Bibliografia http://en.wikipedia.org/wiki/Alzheimer%27s_disease http://www.alz.org/ http://www.nia.nih.gov/alzheimers http://en.wikipedia.org/wiki/Huntington%27s_disease http://www.sciencemag.org/content/335/6075/1503.abstract http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-60832005000400004&lang=pt http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0213-61632008000300006&lang=pt http://www.youtube.com/watch?v=nlVQcBxiNRY http://www.abh.org.br/ http://www.notapositiva.com/trab_estudantes/trab_estudantes/biologia/biologia_trabalhos/doencadehuntington.htm http://www.tsa-usa.org/ http://alzheimers.org.uk/site/scripts/documents_info.php?documentID=100