GENÉTICA BIOQUÍMICA E MOLECULAR – ERROS INATOS DO METABOLISMO Profa. Dra. Ana Elizabete Silva Genética II

EFEITO DA MUTAÇÃO SOBRE A FUNÇÃO DA PROTEÍNA Perda de função: -proteína estruturalmente anormal  instável -concentração celular reduzida -função 2ária. diminuída Ganho de função: -intensificação da função da proteína   da quantidade ou capacidade de executar uma função Propriedade nova: -alteração da sequência de aminoácidos Expressão heterocrônica/ ectópica: -alteração da região reguladora do gene em época ou local anormal

ERROS INATOS DO METABOLISMO Garrod (1902): 1a. Doença metabólica - AR ALCAPTONÚRIA Conceito de EIM: distúrbios determinados geneticamente que afetam as vias metabólicas da biotransformação no organismo: deficiência de atividades de enzimas essenciais deficiência de cofatores ou ativadores enzimáticos defeito no transporte de determinado composto maioria herdadas de forma AR

Cerca de 500 EIM conhecidos → agrupados pelos seus metabólitos; vias metabólicas; função enzimática ou envolvimento de organela

SEQUÊNCIA HIPOTÉTICA DE REAÇÕES BIOQUÍMICAS CONSEQUÊNCIAS: Ausência do produto final: Albinismo Acúmulo de substrato: Galactosemia Excesso de metabólitos: Fenilcetonúria

enzima substrato produto enzima produto substrato produto alternativo NORMAL produto substrato enzima rota alternativa produto alternativo DEFEITO ENZIMÁTICO

DISTÚRBIOS DO METABOLISMO DE CARBOIDRATOS: GALACTOSEMIA CLÁSSICA

CARBOIDRATOS: GALACTOSEMIA CLÁSSICA Incidência: 1:55.000 neonatos Ausência da enzima galactose -1- fosfato uridil-transferase metaboliza galactose glicose Deficiência da enzima provoca: ACÚMULO DE SUBSTRATO

Metabolização alternativa: galactitol GALACTOSE galactonato

CARBOIDRATOS: GALACTOSEMIA CLÁSSICA Manifestação clínica:problemas gastrointestinais (ingestão de leite) -hepatoesplenomegalia -cirrose hepática -catarata -lesões do SNC e RM -Triagem neonatal: dosagem de GAL-1-P uridil transferase no sangue Tratamento: até os 3 anos -suspensão do leite e seus derivados (leite desprovido de galactose, leite de soja, hidrolisados de proteínas) -evitar lactose durante toda a vida http://www.nytimes.com/imagepages/2007/08/01/health/adam/17187Galactosemia.html

DISTÚRBIOS DO METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS: FENILCETONÚRIA ALCAPTONÚRIA ALBINISMO tirosina fenilalanina

AMINOÁCIDOS - FENILCETONÚRIA Incidência: 1:2.900 nativivos Heterogeneidade alélica: +400 alelos diferentes Excesso de metabólitos Hiperfenilalaninemia → Fenilcetonúria (PKU) Defeito enzimático: Fenialanina Hidroxilase Fenilalanina Tirosina vias alternativas metabólitos tóxicos (excretados na urina)

Mutação de perda de função do gene que codifica a PHA Ácido fenilactato Mutação de perda de função do gene que codifica a PHA http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Genenzima/Genenzima.htm

MANIFESTAÇÕES CLÍNICAS Crianças normais ao nascer Ingestão de fenilalanina: -  fenilalanina → retarda a mielinização → alterações neuromusculares e RM -comportamento esquizóide, hiperatividade e irritabilidade -movimentos repetitivos (autismo) -EEG anormal (convulsões) -vômitos constantes -urina c/ cheiro de rato -pele e cabelos claros http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Genenzima/Genenzima.htm

Teste da fralda: adicionar na urina cloreto férrico  verde escuro (ácico fenilpirúvico) Triagem neonatal: Teste do pézinho (3-4 dias após nascimento) – dosagem da fenilalanina no sangue Diagnóstico precoce até 6 meses e dieta pobre em fenilalanina (300-500 mg de fenilalanina/dia) até 7 anos de idade ou tempo indeterminado

AMINOÁCIDOS-ALCAPTONÚRIA Ausência de homogentisato oxidase Defeito no catabolismo da TIROSINA Acúmulo de Substrato ácido homogentísico ácido maleilacetoacético (alcaptona) acúmulo depósito nas excreção na urina no sangue cartilagens (oxida  escura) (ocronose:orelhas, nariz, bochechas, escleróticas azuis) Artrite fralda preta

Manifestação tardia: ~ 30 anos Tratamento: ingestão reduzida de fenilalanina e tirosina

AMINOÁCIDOS - ALBINISMO ÓCULO-CUTÂNEO (AR) Ausência do produto final Defeito no metabolismo da MELANINA Deficiência de Tirosinase acúmulo ausência Tirosina Melanina (pele, mucosas, cabelos e olhos)

Acuidade visual reduzida fotofobia

DOENÇA DE ARMAZENAMENTO LISOSSÔMICO LIPÍDEOS MUCOPOLISSACARÍDEOS

DOENÇA DE ARMAZENAMENTO LISOSSÔMICO Armazenamento lisossômico de lipídeos: -alteração no metabolismo de lipídeos → acúmulo nos lisossomos → vísceras, cérebro e vasos sanguíneos -Gangliosidoses: D. Tay-Sachs D. de Gaucher Armazenamento lisossômico de mucopolissacarídeos: -Mucopolissacaridoses: S. Hurler S. Hunter S. Morquio

LIPIDOSE OU GANGLIOSIDOSE Doença de Tay-Sachs: armazenamento de gangliosídeo (GM2) → deficiência de Hexosaminidase A (segregada nos lisossomos) resíduo N-acetil--galactosamina terminal (gangliosídeo) Gangliosídeos ou Glicoesfingolipídeos: forma de esfingolípideos em que a estrutura básica é uma ceramida ligada a uma cadeia polissacarídica clivar

http://anatpat.unicamp.br/bineuarmazenamento.html     Em condições normais o GM2 (componente da membrana de neurônios) quando desnecessário, é quebrado no lisossomo pela -hexosaminidase. Para isto são necessários 3 componentes: uma sub-unidade , uma sub-unidade  e uma sub-unidade ativadora. Na doença de Tay Sachs a sub-unidade  está inativa ou funciona mal, o que leva a um acúmulo tóxico de GM2. http://www.canoadetolda.org.br/biolmol/Genetica-Medicina/Base_molecular_das_doencas.htm

Quadro Clínico: frequente nos judeus Ashkenazi (1:3.600 nascimentos) 1:27 portador do alelo mutante grave degeneração física e mental progressiva (1os. Anos de vida) → acúmulo de gangliosídeos (GM2) em tecido cerebral paralisia (perda das at. Motoras) cegueira mancha mácular vermelho-cereja no olho morte na primeira infância

~ 10 meses 18 meses Paciente com cerca de 4 anos

MUCOPOLISSACARIDOSE Armazenamento lisossômico de mucopolissacarídeos → depositados e armazenados em diversos tecidos → hepatoesplênico, nervoso, ósseo, cartilaginoso, glandular, cardiovascular, oftalmológico Mucopolissacarídeos ou Glicosaminoglicanas: cadeias de polissacarídeos sintetizadas por células do tecido conjuntivo unidades repetidas de dissacarídeos degradação por enzimas específicas (lisossomos) remoção em etapas de monossacarídeos na extremidade da cadeia Defeito enzimático: deficiência de enzimas específicas → degradação parcial e acúmulo nos lisossomos → detectados no urina (dermatan,heparan e ceratan sulfatos)

http://www.genzyme.com.br/thera/az/br_pdf_mps_mono.pdf

MUCOPOLISSACARIDOSES Característica fisiopatológica: presença de vacuolização citoplasmática → lisossomos → incapacitação de digestão → espessamento de todos os tecidos comprometidos -espessamento da córnea → opacificação -espessamento cartilaginoso → limitação articular -espessamento cel. Miocárdio → hipertrofia -comprometimento intelectual e auditivo -hepatoesplenomegalia

(AR) (XR) (AR)

S. HURLER Fácies grosseira baixa estatura c/deformidades esqueléticas cifose-escoliose hipoacusia progressiva hipertricose cabelos e sombrancelhas grossas e espessas macroglossia hipertrofia dos lábios comprometimento intelectual progressivo Tratamento: transplante de medula óssea

S. HUNTER Infecções respiratórias hérnia inguinal e umbilical facies grotesca baixa estatura limitação articular hepatoesplenomegalia surdez moderada comprometimento intelectual moderado

DISTÚRBIO DO COLESTEROL HIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIAR

DISTÚBIO DO COLESTEROL HIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIAL-AD Níveis elevados do Colesterol plasmático → transportado pela LDL Incidência: 1:500 (heterozigoto) Homozigoto: 1: 1milhão Mutação no gene estrutural que codifica o receptor da LDL (redução de receptor) proteína da superfície celular → ligação da LDL e transferência para o interior da célula

DISTÚBIO DO COLESTEROL HIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIAL-AD Heterozigotos:  colesterol sangue → risco de doença coronária - depósitos nas paredes das artérias (ateromas) - depósitos na pele e tendões (xantomas) Homozigotos: níveis mais elevados de colesterol no sangue → doenças coronárias na primeira infância - a maioria tem infartos antes dos 20 anos, - poucos sobrevivem além dos 30 anos de idade xantomas ateroma http://www.nutricaoemfoco.com/2008/06/12/os-riscos-do-colesterol/ http://drfloresrivera.com/2007/11/08/fisiopatologia-molecular-de-la-colestasis/

VIA METABÓLICA DO COLESTEROL +400 mutações diferentes no gene do receptor de LDL Colesterol transportado como complexo LDL/colesterol → entra na célula por meio de receptores → endocitose → vesículas tranportadas p/ lisossomos → colesterol separado da proteína → liberado na célula

METABOLISMO DAS PURINAS Síndrome de Lesch-Nyhan

METABOLISMO DAS PURINAS Síndrome de Lesch-Nyhan (XR): defeito no metabolismo das purinas  superprodução de purina  excesso de ácido úrico Defeito enzimático: deficiência da enzima Hipoxantina Fosforibosil-Transferase (HPRT) regulação na síntese de purinas  converte Guanina e Hipoxantina respectivos nucleotídeos

QUADRO CLÍNICO  ácido úrico no sangue Gota e cálculo renal cristais de urato nas articulações, cartilagem e ouvido externo paralisia cerebral - RM auto-agressão e auto-mutilação Tratamento: Alopurinol http://www.webst.it/lesch-nyhan/lesch.htm http://www.webst.it/lesch-nyhan/ortodoc.htm

TRATAMENTO DIETÉTICO

TRATAMENTO DIETÉTICO DOS EIM Os EIM são doenças crônicas em geral tratadas por modificação da dieta: -alteração do estilo de vida -custo financeiro elevado -distúrbios emocionais Manipulação da dieta ou dieta especial (alimento mendicamentoso) -restrição de substratos tóxicos (carboidratos, gorduras e aminoácidos) -substituir cofatores deficientes (vitaminas) -uso de vias alternativas p/ eliminar substâncias tóxicas

FARMACOGENÉTICA Investigação do efeito do genótipo do indivíduo sobre os mecanismos de ação de um composto farmacologicamente ativo ação de enzimas que metabolizam drogas Clinicamente, a questão é: Como a constituição genética de um paciente determina se uma droga terá ou não um certo efeito farmacológico? Exemplo: Deficiência de pseudocolinesterase  variantes genéticas incapazes de hidrolisar ou com hidrólise lenta da succinilcolina (anestésico)  paralisia muscular e apnéia

FARMACOGENÔMICA Monitoramento dos efeitos in vivo de compostos farmacologicamente ativos na expressão genética em diversos tecidos ou órgãos É útil na elucidação de mecanismos de ação dos compostos em termos de sua eficácia e toxicidade Exemplo: animais experimentais tratados com o composto investigado  extração do RNA de diversos tecidos  estudo da expressão gênica antes e após o tratamento, pelos chips de DNA Objetivo: construir bancos de dados com informações da ação dos compostos farmacologicamente ativos sobre a expressão gênica