Prova de Fundamentos de Genética Clássica e Molecular - Diagnóstico Molecular de Doenças Genéticas

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Educação Continuada Diagnóstico Molecular de Doenças Genéticas lato sensu Disciplina Fund de Genética Clássica e Molecular Avaliação P1 P2 P3 Alunos BH 012021 Professor SÁVIO HENRIQUE DE CICCO SANDES Oferta 7 Turma 1 Valor 25 pontos Nota QUESTÕES 1 Enquanto investigava a função de um gene de receptor de fator de crescimento humano um pesquisador descobriu que dois tipos de proteínas eram sintetizados a partir dele Uma proteína maior contendo um domínio transmembrana que participa do reconhecimento de fatores de crescimento na superfície celular estimulando uma via de sinalização específica Em contrapartida uma proteína menor relacionada é secretada pela célula e atua na ligação de fatores de crescimento circulantes no sangue inibindo a mesma via de sinalização Proponha um modelo de forma que a célula seja capaz de sintetizar estas duas proteínas distintas 30 pontos 2 Como as modificações da cromatina regulam a transcrição Quais são as modificações em regiões do genoma DNA em transcrição ativa E quanto às regiões que não são ativamente transcritas 30 pontos 3 Um paciente portador sintomático de uma patologia rara resolveu investigar a origem molecular de sua doença Para isto ele procurou um médico geneticista que o solicitou que fizesse um exame molecular que investigaria a sequência de nucleotídeos de um gene candidato Após o sequenciamento de DNA foram detectas várias mutações dentro do íntron 2 do gene candidato à doença conforme indicado abaixo 30 pontos Sítio de Sítio de splicing íntron 2 splicing éxon 3 Gene normal 5GTGAGTGGCTATTTTCCCCCTCAG GCT GCT GGG 3 Gene mutante 5ATGAGTGGCTATGAACCCCCTCAG GCT GCT GGG 3 Mutação Mutação Ala Ala Gli a Como poderia esta mutação no íntron 2 ser responsável pela doença já que esta região não é codificante b Qual seria a consequência desta mutação para a proteína mutante em termos de constituição de íntrons e éxons 4 Explique o que é imprinting genômico e a sua relação com a dissomia uniparental no desencadeamento de fenótipos de interesse médico 30 pontos 5 Qual o papel do crossing over desigual na origem dos rearranjos cromossômicos Cite dois tipos rearranjos que podem surgir a partir deste processo 30 pontos 6 A disqueratose congênita DKC é um raro distúrbio genético caracterizado por alterações da pigmentação das unhas dos dedos e da pele formação de placas brancas na língua e bochecha e insuficiência progressiva da medula óssea Uma forma autossômica dominante de DKC surge a partir de mutações no gene que codifica o componente não protéico da telomerase Tom Vulliamy examinou 11 famílias com DKC e observou que a idade média do início da doença nos genitores era de 37 anos enquanto que nos filhos destes indivíduos era de 145 anos Assim nestas famílias a síndrome surgia em idades progressivamente precoces um fenômeno conhecido como antecipação Ao analisar os telômeros dos membros das famílias estudadas Vulliamy observou os seguintes tamanhos de telômeros 30 pontos Os valores negativos referemse à perda da região telomérica em função à um telômero normal quanto mais negativo os valores maior é a perda Baseado nas informações responda as seguintes perguntas a Qual seria o motivo de os telômeros dos pacientes com DKC serem mais curtos que o normal b Explique por que a DKC surge em idade mais precoce nas gerações seguintes 7 Um jovem casal está planejando ter filhos Ao saber que há um substancial número de natimortos abortos espontâneos e problemas de fertilidade na família do marido eles procuraram um conselheiro genético A análise cromossômica revelou que enquanto a mulher tinha um cariótipo normal o homem possuía 45 cromossomos sendo que um deles foi originado a partir de uma translocação robertsoniana entre os cromossomos 13 e 22 Baseado nestas informações responda as questões abaixo 40 pontos a Liste os 6 tipos diferentes de gametas que poderiam ser produzidos por este homem b Quais os tipos de zigotos podem ser produzidos a partir da fecundação de um gameta normal da mulher com cada um dos tipos de gametas produzidos pelo pai c Se as trissomias e monossomias transmitidas pelos cromossomos 13 e 22 são letais aproximadamente qual proporção de descendentes sobreviventes poderiam ser portadores da translocação robertisoniana 8 Uma menina de 3 anos e meio de idade TN foi observada tendo cada vez mais dificuldade em se levantar após sentar no chão Seu nível sérico de creatina quinase está muito elevado Embora seja do sexo feminino o diagnóstico clínico presuntivo é de distrofia muscular de Duchenne Mulheres com DMD são raras Identifique três mecanismos de mutação que poderiam explicar a ocorrência de DMD em uma mulher 30 pontos Genitor Prole Genitor Prole 47 61 44 21 66 43 68 62 51 38 39 06 53 64 14 22 06 25 52 54 13 51 22 36 39 Connect these dots to see a hidden picture AMNREDIHFGKBLCJ INDIGO PINK TEAL SILVER WHITE YELLOW BLACK GREEN ORANGE BROWN BLUE RED PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Educação Continuada Diagnóstico Molecular de Doenças Genéticas lato sensu Disciplina Fund de Genética Clássica e Molecular Avaliação P1 P2 P3 Alunos BH 012021 Professor SÁVIO HENRIQUE DE CICCO SANDES Oferta 7 Turma 1 Valor 25 pontos Nota QUESTÕES 1 Enquanto investigava a função de um gene de receptor de fator de crescimento humano um pesquisador descobriu que dois tipos de proteínas eram sintetizados a partir dele Uma proteína maior contendo um domínio transmembrana que participa do reconhecimento de fatores de crescimento na superfície celular estimulando uma via de sinalização específica Em contrapartida uma proteína menor relacionada é secretada pela célula e atua na ligação de fatores de crescimento circulantes no sangue inibindo a mesma via de sinalização Proponha um modelo de forma que a célula seja capaz de sintetizar estas duas proteínas distintas 30 pontos 2 Como as modificações da cromatina regulam a transcrição Quais são as modificações em regiões do genoma DNA em transcrição ativa E quanto às regiões que não são ativamente transcritas 30 pontos 3 Um paciente portador sintomático de uma patologia rara resolveu investigar a origem molecular de sua doença Para isto ele procurou um médico geneticista que o solicitou que fizesse um exame molecular que investigaria a sequência de nucleotídeos de um gene candidato Após o sequenciamento de DNA foram detectas várias mutações dentro do íntron 2 do gene candidato à doença conforme indicado abaixo 30 pontos Sítio de Sítio de splicing íntron 2 splicing éxon 3 Gene normal 5GTGAGTGGCTATTTTCCCCCTCAG GCT GCT GGG 3 Gene mutante 5ATGAGTGGCTATGAACCCCCTCAG GCT GCT GGG 3 Mutação Mutação Ala Ala Gli a Como poderia esta mutação no íntron 2 ser responsável pela doença já que esta região não é codificante b Qual seria a consequência desta mutação para a proteína mutante em termos de constituição de íntrons e éxons 4 Explique o que é imprinting genômico e a sua relação com a dissomia uniparental no desencadeamento de fenótipos de interesse médico 30 pontos 5 Qual o papel do crossing over desigual na origem dos rearranjos cromossômicos Cite dois tipos rearranjos que podem surgir a partir deste processo 30 pontos 6 A disqueratose congênita DKC é um raro distúrbio genético caracterizado por alterações da pigmentação das unhas dos dedos e da pele formação de placas brancas na língua e bochecha e insuficiência progressiva da medula óssea Uma forma autossômica dominante de DKC surge a partir de mutações no gene que codifica o componente não protéico da telomerase Tom Vulliamy examinou 11 famílias com DKC e observou que a idade média do início da doença nos genitores era de 37 anos enquanto que nos filhos destes indivíduos era de 145 anos Assim nestas famílias a síndrome surgia em idades progressivamente precoces um fenômeno conhecido como antecipação Ao analisar os telômeros dos membros das famílias estudadas Vulliamy observou os seguintes tamanhos de telômeros 30 pontos Os valores negativos referemse à perda da região telomérica em função à um telômero normal quanto mais negativo os valores maior é a perda Baseado nas informações responda as seguintes perguntas a Qual seria o motivo de os telômeros dos pacientes com DKC serem mais curtos que o normal b Explique por que a DKC surge em idade mais precoce nas gerações seguintes 7 Um jovem casal está planejando ter filhos Ao saber que há um substancial número de natimortos abortos espontâneos e problemas de fertilidade na família do marido eles procuraram um conselheiro genético A análise cromossômica revelou que enquanto a mulher tinha um cariótipo normal o homem possuía 45 cromossomos sendo que um deles foi originado a partir de uma translocação robertsoniana entre os cromossomos 13 e 22 Baseado nestas informações responda as questões abaixo 40 pontos a Liste os 6 tipos diferentes de gametas que poderiam ser produzidos por este homem b Quais os tipos de zigotos podem ser produzidos a partir da fecundação de um gameta normal da mulher com cada um dos tipos de gametas produzidos pelo pai c Se as trissomias e monossomias transmitidas pelos cromossomos 13 e 22 são letais aproximadamente qual proporção de descendentes sobreviventes poderiam ser portadores da translocação robertisoniana 8 Uma menina de 3 anos e meio de idade TN foi observada tendo cada vez mais dificuldade em se levantar após sentar no chão Seu nível sérico de creatina quinase está muito elevado Embora seja do sexo feminino o diagnóstico clínico presuntivo é de distrofia muscular de Duchenne Mulheres com DMD são raras Identifique três mecanismos de mutação que poderiam explicar a ocorrência de DMD em uma mulher 30 pontos Genitor Prole Genitor Prole 47 61 44 21 66 43 68 62 51 38 39 06 53 64 14 22 06 25 52 54 13 51 22 36 39 Respostas 1 Um modo pelo qual um gene pode codificar várias proteínas é por um processo chamado recomposição alternativa ou Splicing alternativo Por esse processo diferentes mRNA e subsequentemente diferentes proteínas são produzidos pelo mesmo transcrito primário recompondo diferentes combinações de éxons É importante ressaltar que como no caso do exemplo exposto as proteínas produzidas pela recomposição alternativa estão geralmente relacionadas porque geralmente contém subgrupos dos mesmos éxons do transcrito primário A Figura abaixo ilustra o processo de splicing alternativo para o gene exemplificado aqui chamado de gene A A proteína maior é chamada de proteína 1 e a menor de proteína 2 Figura 1 Exemplificação do Splicing alternativo Figura gerada usando Biorender httpsappbiorendercom 2 Como as modificações da cromatina regulam a transcrição Quais são as modificações em regiões do genoma DNA em transcrição ativa E quanto às regiões que não são ativamente transcritas Um tipo de controle gênico nas células eucarióticas é feito pela modificação da estrutura da cromatina No núcleo as proteínas histona se associam e formam octâmeros ao redor dos quais o DNA helicoidal se enrosca firmemente para criar a cromatina Em geral essa estrutura de cromatina condensada é chamada de heterocromatina e reprime a expressão gênica por tornar a molécula de DNA inacessível aos fatores de transcrição RNA polimerase e outras proteínas regulatórias que são nessárias para um gene ser transcritoDessa forma antes da transcrição a estrutura da cromatina muda para uma forma menos condensada chamada eucromatina e o DNA se torna mais acessível para o maquinário de transcrição MAZINA VOROBYEVA 2021 São observados vários tipos de mudanças na estrutura da cromatina quando os genes se tornam ativos ou inativos para a transcrição Um componente principal da cromatina que desempenha um papel fundamental nessa regulação é a modificação das histonas BANNISTER KOUZARIDES 2011 As modificações nas histonas são modificações póstraducionais reversíveis em suas cauda Nterminais e Cterminais que afetam a dinâmica estrutural do nucleossomo e regulam a organização da cromatina assim como sua função ditando padrões de expressão gênica definindo a acessibilidade do mecanismo de transcrição aos genes bem como controlando a acessibilidade do genoma à outros mecanismos tais como reparo replicação de DNA e segregação cromossômica BOWMAN POIRIER 2015 São muitas as modificações póstraducionais MPT das histonas que incluem crotonilação succinilação acetilação metilação fosforilação ubiquitilação ADP ribosilação e malonilação BANNISTER KOUZARIDES 2011 Outra mudança na estrutura da cromatina associada à transcrição é a metilação das bases de citosina que geram a 5metilcitosina A metilação da citosina no DNA é diferente da metilação das proteínas histona O DNA muito metilado está associado à repressão da transcrição nos vertebrados e nas plantas enquanto o DNA ativo para transcrição em geral não está metilado nesses organismos A metilação do DNA é mais comum nas bases citosina adjacentes aos nucleotídios guanina CpG As regiões do DNA com muitas sequências CpG são chamadas de ilhas CpG e são comumente encontradas próximo dos sítios de início de transcrição Enquanto os genes não estão sendo transcritos essas ilhas CpG estão metiladas mas os grupos metila são removidos antes do início da transcrição MOORE LE FAN 2013 3 a Estudos de associação ampla do genoma identificaram muitas mutações localizadas nos íntrons com associação significativa a doenças humanas Essas mutações intrônicas podem interromper motivos regulatórios de transcrição e genes de RNA não codificantes ou resultar na inclusão de pseudoéxons ao criar um novo sítio de splice que interfere no reconhecimento de sítios de splice naturais revisado por VazDrago R Custódio N CarmoFonseca 2017 VAZDRAGO CUSTÓDIO CARMOFONSECA 2017 b Em termos de íntrons e éxons o resultado dessa mutação para a proteína resultante poderia ser a ocorrência de inclusão de um pseuéxon como ocorre na Síndrome de Barth VAZDRAGO CUSTÓDIO CARMOFONSECA 2017 4 Um princípio básico da genética mendeliana é que a origem do genitor de um gene não afeta sua expressão e portanto os cruzamentos recíprocos geram resultados idênticos Existem algumas características genéticas as codificadas por genes ligados ao X e genes citoplasmáticos para as quais os cruzamentos recíprocos não geram os mesmos resultados Nesses casos os machos e as fêmeas não contribuem com o mesmo material genético para os descendentes dessa forma a expressão de alguns genes pode ser afetada de maneira significativa pela origem dos genitores Esse fenômeno a expressão diferencial do material genético dependendo se ele foi herdado do genitor ou genitora é chamado de imprinting genômico Na dissomia uniparental um exemplo claro de imprinting genômico ambos os cromossomos homólogos são herdados do mesmo genitor É provável que muitos casos de dissomia uniparental se originem como uma trissomia Embora a maioria das trissomias autossômicas seja letal um embrião trissômico consegue sobreviver se um dos três cromossomos for perdido no início do desenvolvimento Se por acaso os dois cromossomos remanescentes forem do mesmo genitor surge a dissomia uniparental PIERCE 2016 Esse fenômeno quebra a regra de que as crianças afetadas por um distúrbio recessivo aparecem apenas em famílias em que ambos os genitores são portadores Por exemplo a fibrose cística é uma doença recessiva autossômica tipicamente o pai e a mãe de uma criança afetada são heterozigotos para a mutação da fibrose cística no cromossomo 7 Entretanto para uma pequena proporção de pessoas com fibrose cística apenas um dos pais é heterozigoto para essa mutação Nesses casos a fibrose cística surge graças à dissomia uniparental a pessoa que tem fibrose cística herdou do genitor heterozigoto duas cópias do cromossomo 7 com o alelo defeituoso dessa doença do cromossomo 7 e nenhuma cópia do alelo normal do outro genitor PIERCE 2016 5 O crossing over desigual pode resultar em uma troca desigual de material genético entre cromossomos homólogos durante a meiose I Essa troca desigual tem papel central na origem de rearranjos cromossômicos Entre os tipos de rearranjos que podem surgir a partir deste processo estão a deleção que é a perda de um segmento cromossômico e a duplicação que é o ganho de um segmento cromossômico PIERCE 2016 6 a Na DKC pessoas com uma forma ligada ao X da doença apresentam uma mutação em um gene que codifica a discerina uma proteína que normalmente ajuda a processar o componente RNA da telomerase Essas pessoas herdam telômeros curtos de um genitor que carreia a mutação e que é incapaz de manter o comprimento do telômero em suas células germinativas em função de uma discerina defeituosa PIERCE 2016 b A DKC surge em idade mais precoce nas gerações seguintes porque PIERCE 2016nas famílias que carreiam tal mutação o comprimento do telômero encurta a cada geração levando à antecipação um aumento progressivo na intensidade da doença nas gerações seguintes 7 a Figura 2 Gametas gerados pelo portador de translocação robertsoniana Figura gerada usando Biorender httpsappbiorendercom b Figura 3 Prole resultante do cruzamento entre um indivíduo normal e um portador de translocação robertsoniana Figura gerada usando Biorender httpsappbiorendercom c Considerando que o seguimento muito pequeno resultante da translocação robertisoniana é perdido e monossomias transmitidas pelos cromossomos 13 e 22 são letais a proporção de descendentes sobreviventes portadores da translocação robertisoniana seria ¼ 8 A síndrome de Duchenne possue herança recessiva ligada ao cromossomo X isso significa que o gene em cuja mutação gera a síndrome está localizado no cromossomo sexual X e é necessário que todos os alelos desse gene possuam a mutação para haver a manifestação da condição Isso explica a maior incidência em homens mulheres possuem dois cromossomos X portanto com a mutação no gene DMD de apenas um dos cromossomos X ela é portadora da mutação mas só manifesta a doença em caso de ter a mutação no gene de ambos os cromossomos X os homens possuem apenas um cromossomo X então com a mutação no gene DMD desse único cromossomo ele já manifestará a síndrome Entre os mecanismos de mutação que poderiam explicar a ocorrência de DMD em uma mulher estão as deleções de um ou mais exons e duplicação de éxons Referências BANNISTER A J KOUZARIDES T Regulation of chromatin by histone modifications Cell Research v 21 n 3 p 381395 15 Mar 2011 BOWMAN G D POIRIER M G PostTranslational Modifications of Histones That Influence Nucleosome Dynamics Chemical Reviews v 115 n 6 p 22742295 25 Mar 2015 MAZINA M Y VOROBYEVA N E Chromatin Modifiers in Transcriptional Regulation New Findings and Prospects Acta Naturae v 13 n 1 p 1630 15 Mar 2021 MOORE L D LE T FAN G DNA Methylation and Its Basic Function Neuropsychopharmacology v 38 n 1 p 2338 11 Jan 2013 PIERCE B A Genética Um Enfoque Conceitual 5a ed Guanabara Koogan VAZDRAGO R CUSTÓDIO N CARMOFONSECA M Deep intronic mutations and human disease Human Genetics v 136 n 9 p 10931111 12 Sep 2017 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Educação Continuada Diagnóstico Molecular de Doenças Genéticas lato sensu Disciplina Fund de Genética Clássica e Molecular Avaliação P1 P2 P3 Alunos BH 012021 Professor SÁVIO HENRIQUE DE CICCO SANDES Oferta 7 Turma 1 Valor 25 pontos Nota QUESTÕES 1 Enquanto investigava a função de um gene de receptor de fator de crescimento humano um pesquisador descobriu que dois tipos de proteínas eram sintetizados a partir dele Uma proteína maior contendo um domínio transmembrana que participa do reconhecimento de fatores de crescimento na superfície celular estimulando uma via de sinalização específica Em contrapartida uma proteína menor relacionada é secretada pela célula e atua na ligação de fatores de crescimento circulantes no sangue inibindo a mesma via de sinalização Proponha um modelo de forma que a célula seja capaz de sintetizar estas duas proteínas distintas 30 pontos 2 Como as modificações da cromatina regulam a transcrição Quais são as modificações em regiões do genoma DNA em transcrição ativa E quanto às regiões que não são ativamente transcritas 30 pontos 3 Um paciente portador sintomático de uma patologia rara resolveu investigar a origem molecular de sua doença Para isto ele procurou um médico geneticista que o solicitou que fizesse um exame molecular que investigaria a sequência de nucleotídeos de um gene candidato Após o sequenciamento de DNA foram detectas várias mutações dentro do íntron 2 do gene candidato à doença conforme indicado abaixo 30 pontos Sítio de Sítio de splicing íntron 2 splicing éxon 3 Gene normal 5GTGAGTGGCTATTTTCCCCCTCAG GCT GCT GGG 3 Gene mutante 5ATGAGTGGCTATGAACCCCCTCAG GCT GCT GGG 3 Mutação Mutação Ala Ala Gli a Como poderia esta mutação no íntron 2 ser responsável pela doença já que esta região não é codificante b Qual seria a consequência desta mutação para a proteína mutante em termos de constituição de íntrons e éxons 4 Explique o que é imprinting genômico e a sua relação com a dissomia uniparental no desencadeamento de fenótipos de interesse médico 30 pontos 5 Qual o papel do crossing over desigual na origem dos rearranjos cromossômicos Cite dois tipos rearranjos que podem surgir a partir deste processo 30 pontos 6 A disqueratose congênita DKC é um raro distúrbio genético caracterizado por alterações da pigmentação das unhas dos dedos e da pele formação de placas brancas na língua e bochecha e insuficiência progressiva da medula óssea Uma forma autossômica dominante de DKC surge a partir de mutações no gene que codifica o componente não protéico da telomerase Tom Vulliamy examinou 11 famílias com DKC e observou que a idade média do início da doença nos genitores era de 37 anos enquanto que nos filhos destes indivíduos era de 145 anos Assim nestas famílias a síndrome surgia em idades progressivamente precoces um fenômeno conhecido como antecipação Ao analisar os telômeros dos membros das famílias estudadas Vulliamy observou os seguintes tamanhos de telômeros 30 pontos Os valores negativos referemse à perda da região telomérica em função à um telômero normal quanto mais negativo os valores maior é a perda Baseado nas informações responda as seguintes perguntas a Qual seria o motivo de os telômeros dos pacientes com DKC serem mais curtos que o normal b Explique por que a DKC surge em idade mais precoce nas gerações seguintes 7 Um jovem casal está planejando ter filhos Ao saber que há um substancial número de natimortos abortos espontâneos e problemas de fertilidade na família do marido eles procuraram um conselheiro genético A análise cromossômica revelou que enquanto a mulher tinha um cariótipo normal o homem possuía 45 cromossomos sendo que um deles foi originado a partir de uma translocação robertsoniana entre os cromossomos 13 e 22 Baseado nestas informações responda as questões abaixo 40 pontos a Liste os 6 tipos diferentes de gametas que poderiam ser produzidos por este homem b Quais os tipos de zigotos podem ser produzidos a partir da fecundação de um gameta normal da mulher com cada um dos tipos de gametas produzidos pelo pai c Se as trissomias e monossomias transmitidas pelos cromossomos 13 e 22 são letais aproximadamente qual proporção de descendentes sobreviventes poderiam ser portadores da translocação robertisoniana 8 Uma menina de 3 anos e meio de idade TN foi observada tendo cada vez mais dificuldade em se levantar após sentar no chão Seu nível sérico de creatina quinase está muito elevado Embora seja do sexo feminino o diagnóstico clínico presuntivo é de distrofia muscular de Duchenne Mulheres com DMD são raras Identifique três mecanismos de mutação que poderiam explicar a ocorrência de DMD em uma mulher 30 pontos Genitor Prole Genitor Prole 47 61 44 21 66 43 68 62 51 38 39 06 53 64 14 22 06 25 52 54 13 51 22 36 39 Respostas 1 Um modo pelo qual um gene pode codificar várias proteínas é por um processo chamado recomposição alternativa ou Splicing alternativo Por esse processo diferentes mRNA e subsequentemente diferentes proteínas são produzidos pelo mesmo transcrito primário recompondo diferentes combinações de éxons É importante ressaltar que como no caso do exemplo exposto as proteínas produzidas pela recomposição alternativa estão geralmente relacionadas porque geralmente contém subgrupos dos mesmos éxons do transcrito primário A Figura abaixo ilustra o processo de splicing alternativo para o gene exemplificado aqui chamado de gene A A proteína maior é chamada de proteína 1 e a menor de proteína 2 Figura 1 Exemplificação do Splicing alternativo Figura gerada usando Biorender httpsappbiorendercom 2 Como as modificações da cromatina regulam a transcrição Quais são as modificações em regiões do genoma DNA em transcrição ativa E quanto às regiões que não são ativamente transcritas Um tipo de controle gênico nas células eucarióticas é feito pela modificação da estrutura da cromatina No núcleo as proteínas histona se associam e formam octâmeros ao redor dos quais o DNA helicoidal se enrosca firmemente para criar a cromatina Em geral essa estrutura de cromatina condensada é chamada de heterocromatina e reprime a expressão gênica por tornar a molécula de DNA inacessível aos fatores de transcrição RNA polimerase e outras proteínas regulatórias que são nessárias para um gene ser transcritoDessa forma antes da transcrição a estrutura da cromatina muda para uma forma menos condensada chamada eucromatina e o DNA se torna mais acessível para o maquinário de transcrição MAZINA VOROBYEVA 2021 São observados vários tipos de mudanças na estrutura da cromatina quando os genes se tornam ativos ou inativos para a transcrição Um componente principal da cromatina que desempenha um papel fundamental nessa regulação é a modificação das histonas BANNISTER KOUZARIDES 2011 As modificações nas histonas são modificações póstraducionais reversíveis em suas cauda Nterminais e Cterminais que afetam a dinâmica estrutural do nucleossomo e regulam a organização da cromatina assim como sua função ditando padrões de expressão gênica definindo a acessibilidade do mecanismo de transcrição aos genes bem como controlando a acessibilidade do genoma à outros mecanismos tais como reparo replicação de DNA e segregação cromossômica BOWMAN POIRIER 2015 São muitas as modificações póstraducionais MPT das histonas que incluem crotonilação succinilação acetilação metilação fosforilação ubiquitilação ADP ribosilação e malonilação BANNISTER KOUZARIDES 2011 Outra mudança na estrutura da cromatina associada à transcrição é a metilação das bases de citosina que geram a 5metilcitosina A metilação da citosina no DNA é diferente da metilação das proteínas histona O DNA muito metilado está associado à repressão da transcrição nos vertebrados e nas plantas enquanto o DNA ativo para transcrição em geral não está metilado nesses organismos A metilação do DNA é mais comum nas bases citosina adjacentes aos nucleotídios guanina CpG As regiões do DNA com muitas sequências CpG são chamadas de ilhas CpG e são comumente encontradas próximo dos sítios de início de transcrição Enquanto os genes não estão sendo transcritos essas ilhas CpG estão metiladas mas os grupos metila são removidos antes do início da transcrição MOORE LE FAN 2013 3 a Estudos de associação ampla do genoma identificaram muitas mutações localizadas nos íntrons com associação significativa a doenças humanas Essas mutações intrônicas podem interromper motivos regulatórios de transcrição e genes de RNA não codificantes ou resultar na inclusão de pseudoéxons ao criar um novo sítio de splice que interfere no reconhecimento de sítios de splice naturais revisado por VazDrago R Custódio N CarmoFonseca 2017 VAZDRAGO CUSTÓDIO CARMOFONSECA 2017 b Em termos de íntrons e éxons o resultado dessa mutação para a proteína resultante poderia ser a ocorrência de inclusão de um pseuéxon como ocorre na Síndrome de Barth VAZDRAGO CUSTÓDIO CARMOFONSECA 2017 4 Um princípio básico da genética mendeliana é que a origem do genitor de um gene não afeta sua expressão e portanto os cruzamentos recíprocos geram resultados idênticos Existem algumas características genéticas as codificadas por genes ligados ao X e genes citoplasmáticos para as quais os cruzamentos recíprocos não geram os mesmos resultados Nesses casos os machos e as fêmeas não contribuem com o mesmo material genético para os descendentes dessa forma a expressão de alguns genes pode ser afetada de maneira significativa pela origem dos genitores Esse fenômeno a expressão diferencial do material genético dependendo se ele foi herdado do genitor ou genitora é chamado de imprinting genômico Na dissomia uniparental um exemplo claro de imprinting genômico ambos os cromossomos homólogos são herdados do mesmo genitor É provável que muitos casos de dissomia uniparental se originem como uma trissomia Embora a maioria das trissomias autossômicas seja letal um embrião trissômico consegue sobreviver se um dos três cromossomos for perdido no início do desenvolvimento Se por acaso os dois cromossomos remanescentes forem do mesmo genitor surge a dissomia uniparental PIERCE 2016 Esse fenômeno quebra a regra de que as crianças afetadas por um distúrbio recessivo aparecem apenas em famílias em que ambos os genitores são portadores Por exemplo a fibrose cística é uma doença recessiva autossômica tipicamente o pai e a mãe de uma criança afetada são heterozigotos para a mutação da fibrose cística no cromossomo 7 Entretanto para uma pequena proporção de pessoas com fibrose cística apenas um dos pais é heterozigoto para essa mutação Nesses casos a fibrose cística surge graças à dissomia uniparental a pessoa que tem fibrose cística herdou do genitor heterozigoto duas cópias do cromossomo 7 com o alelo defeituoso dessa doença do cromossomo 7 e nenhuma cópia do alelo normal do outro genitor PIERCE 2016 5 O crossing over desigual pode resultar em uma troca desigual de material genético entre cromossomos homólogos durante a meiose I Essa troca desigual tem papel central na origem de rearranjos cromossômicos Entre os tipos de rearranjos que podem surgir a partir deste processo estão a deleção que é a perda de um segmento cromossômico e a duplicação que é o ganho de um segmento cromossômico PIERCE 2016 6 a Na DKC pessoas com uma forma ligada ao X da doença apresentam uma mutação em um gene que codifica a discerina uma proteína que normalmente ajuda a processar o componente RNA da telomerase Essas pessoas herdam telômeros curtos de um genitor que carreia a mutação e que é incapaz de manter o comprimento do telômero em suas células germinativas em função de uma discerina defeituosa PIERCE 2016 b A DKC surge em idade mais precoce nas gerações seguintes porque PIERCE 2016nas famílias que carreiam tal mutação o comprimento do telômero encurta a cada geração levando à antecipação um aumento progressivo na intensidade da doença nas gerações seguintes 7 a Figura 2 Gametas gerados pelo portador de translocação robertsoniana Figura gerada usando Biorender httpsappbiorendercom b Figura 3 Prole resultante do cruzamento entre um indivíduo normal e um portador de translocação robertsoniana Figura gerada usando Biorender httpsappbiorendercom c Considerando que o seguimento muito pequeno resultante da translocação robertisoniana é perdido e monossomias transmitidas pelos cromossomos 13 e 22 são letais a proporção de descendentes sobreviventes portadores da translocação robertisoniana seria ¼ 8 A síndrome de Duchenne possue herança recessiva ligada ao cromossomo X isso significa que o gene em cuja mutação gera a síndrome está localizado no cromossomo sexual X e é necessário que todos os alelos desse gene possuam a mutação para haver a manifestação da condição Isso explica a maior incidência em homens mulheres possuem dois cromossomos X portanto com a mutação no gene DMD de apenas um dos cromossomos X ela é portadora da mutação mas só manifesta a doença em caso de ter a mutação no gene de ambos os cromossomos X os homens possuem apenas um cromossomo X então com a mutação no gene DMD desse único cromossomo ele já manifestará a síndrome Entre os mecanismos de mutação que poderiam explicar a ocorrência de DMD em uma mulher estão as deleções de um ou mais exons e duplicação de éxons Referências BANNISTER A J KOUZARIDES T Regulation of chromatin by histone modifications Cell Research v 21 n 3 p 381395 15 Mar 2011 BOWMAN G D POIRIER M G PostTranslational Modifications of Histones That Influence Nucleosome Dynamics Chemical Reviews v 115 n 6 p 22742295 25 Mar 2015 MAZINA M Y VOROBYEVA N E Chromatin Modifiers in Transcriptional Regulation New Findings and Prospects Acta Naturae v 13 n 1 p 1630 15 Mar 2021 MOORE L D LE T FAN G DNA Methylation and Its Basic Function Neuropsychopharmacology v 38 n 1 p 2338 11 Jan 2013 PIERCE B A Genética Um Enfoque Conceitual 5a ed Guanabara Koogan VAZDRAGO R CUSTÓDIO N CARMOFONSECA M Deep intronic mutations and human disease Human Genetics v 136 n 9 p 10931111 12 Sep 2017