Aspectos de genética molecular Patologia Molecular Aspectos de genética molecular

Modelos de estudo Forward Genetics Reward Genetics Identifica genes responsáveis por fenótipos Reward Genetics Induz deleções através de gene knock-out (KO) Cria transgênicos e overexpression

Expressão Gênica Seqüência de DNA Transcrição RNAm Modificações pós-transcricionais Translação Produto Gênico Dobramento Modificações pós-translacionais Transporte (sinalização)

Expressão Gênica Leitura através de códons, da direção 5’  3’ Características: Universais Degenerado Polimorfismo Não patogênico Baixa freqüência populacional Não pode ser explicado apenas por mutações “de novo”

Modelos de Expressão Gênica Gene constitutivo Transcrito continuamente Housekeeping Gene Produção razoavelemente constante, necessária para manter a célula (Actina, ubiquitina, GAPDH) Gene facultativo Transcrito quando necessário Gene Indutível Depende da fase do ciclo celular ou mudança ambiental

Alteração da seqüência de DNA Devido a erro de divisão Exposição a radiação, mutágenos endógenos, vírus Fisiologicamente meiose hipermutação (ontogenia imunológica – Parte Fab do ac) Classificadas como: Germinativas ou constitucional – todas as células Somáticas – não se transmite – mosaicismo gênico – CA esporádico é um exemplo

Alterações na Sequência de DNA Tipos principais de mutações: Oxidação Metilação Hidrólise Erro de replicação Freqüências variam por: Seleção natural Efeito gargalo

Tipos de mutações De ponto: Inserções Silenciosas – mesmo aa – em geral da 3ª base do códon Missense – aa diferente Nonsense – Proteína truncada – (UGA / UAG / UAA) – Geralmente mais branda se perto do fim da fase de leitura. Inserções Erro durante replicação, transpósons, melhor se múltipla de 3 Pode alterar o splicing Deleções - desde pontuais até um cromossomo inteiro Geralmente mais brandas se múltipla de 3 por não mudar leitura Perda na translocação Crossover sem inversão Crossover desigual

Tipos de mutações Expansão de trinucleotídeos – Huntington, Steinert, DMJ Metilação – imprinting – 5-10% do genoma Paterno – promove crescimento / Materno regula negativamente Louise Joy Brown, grávida após 2 anos de tentativa (Jan 2007) Complicações outras - translocações Fusão de genes – Bcr-abl – Cromosssomo Philadelphia (9-22) Classificação do tipo de mutação: Tautomerismo – Troca de purina ou pirimidina por átomo de H Depurinação – Perda de uma purina (A ou G) Deaminação – Base normal por atípica (C  U ou A  HX*) Transição – Purina por purina (A por G) ou Pir por pir (C por T) Transversão – Purina por pirimidina ou vice-versa * - Hipoxantina

Reparo do DNA 1 milhão de lesões moleculares / célula / dia 0,000165% genoma (3 bilhões de bp) Responsáveis DNA Glicosilase AP endonuclease DNA polimerase DNA ligase Uma célula muito lesada evolui para: Apoptose – “Queda do alto” Senescência (estado de dormência) Desregulação da divisão celular – Tumor ou CA Defeitos no reparo: Xeroderma Pigmentoso, Cockayne

Classificação quanto à função Silenciosa Perda de função Ganho de função Faz algo que não fazia antes, ocorre em Huntington, CA - onde um receptor passa a transmitir sinal independentemente de ligação Mutações antimórficas ou dominante negativas Como no Marfan, produto defeituoso antagoniza normal Mutações letais Conceitos importantes: Heterogeneidade Genética Mesmo fenótipo com alterações em diferentes genes. Heterogeneidade alélica Diferentes mutações num mesmo gene dando fenótipos variados: Gene RET – NEM2a ou CA tireóide hereditário ou Doença de Hirchsprung

Overexpression Pode-se dar de duas formas: Aumento do número de cópias de um gene Aumento da capacidade de ativação da região promotora Atualmente utilizado apenas para induzir a produção de qualquer substância em bactérias ou Drosophila, na primeira especialmente se houver alterações pós-translacionais. Futuramente esse processo pode ser necessário para terapia gênica

Alterações pós-transcricionais Splicing por spliceossoma Regra do 5’GU e 3’AG – Se mutação ocorrer nesta parte do íntron = deleção Definição dos Íntrons e Exons Cobertura da 5’ por metil-GTP Previne ação das exonucleases Promove translação ou excisão de íntrons Poliadenilação Edição Transporte Translação Degradação

Alterações pós-translacionais Silenciamento pós-translacional RNAi – interferência do RNA de dupla fita dsRNA (gene knockdown) Envolvido com micro-RNA e repressão de translação Possível aplicação em genética clínica no futuro Descoberto tentando produzir petúnias coloridas Dobramento Protéico (Folding) Depende de Van der Waals, pH, viscosidade, temperatura Paradoxo de Levinthal Estrutura secundária e terciária  Chaperones Dobramento incorreto – Creutzfeldt-Jacob, Encefalopatia espongiforme, kuru, insônia fatal familiar, Alzheimer

Alterações pós-translacionais Exemplo: pró-insulina em insulina Outros: Glicosilação Fosforilação Acetilação Alcilação Sinalização – resíduos de aa sinalizam ( e.g. sinal SKL) Cotranslacional Pós-translacional Especialmente para: Mitocondria,cloroplasto e peroxissoma Doenças de peroxissoma (proteína transmembrana) Adrenoleucodistrofia Síndrome de Zellweger

Fim – 18 / 09 / 1970