GENÔMICA NUTRICIONAL: Modulando a Origem e a Saúde Celular

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Profª. Cibele Velloso Rodrigues – 2009 e-mail: cvbiogenet@yahoo.com.br www.hgsc.bcm.tmc.edu/graphics/genome3.jpg Curso: Nutricius Vitae

GENÔMICA

NUTRICIONAL:

Modulando a

Origem e a Saúde

Celular

Conteúdo da aula 1. Áreas da genética (15 min)

2. Noções básicas da genética celular e molecular (1:30h) 2.1. Cromossomos Humanos

2.2. Anatomia do material genético

2.3. Fluxo da informação gênica – expressão gênica 2.4. Mutações gênicas e polimorfismos 2.5. Padrões de Herança nas populações humanas 3. Genoma Humano e suas implicações (1h)

4. Herança multifatorial 5. Biotecnologia (45 min)

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Campos da Genética Humana e Médica

•Genética molecular humana- identificação e análises dos genes

•Genética Bioquímica humana- ácidos nucléicos, proteínas e enzimas em indivíduos normais e mutantes

•Citogenética humana- estudo dos cromossomos humanos e suas alterações

•Imunogenética- genética dos grupos sangüíneos, ag tissulares (tipos de HLA) e outros componentes do sistema imune

•Genética clássica- estuda as relações de ligação e segregação de genes mendelianos e pesquisa tipos complexos de herança.

•Genética clínica- diagnóstico, prognóstico e até com o tratamento de certas doenças.

•Genética de células somáticas- transmissão dos genes no nível celular

•Genética reprodutiva-detalhes dos gametas e da formação inicial do embrião por técnicas genéticas

•Farmacogenética - fatores genéticos que controlam a disponibilidade e cinética de drogas no organismo; reações adversas às drogas

•Ecogenética -extensão da farmacogenética e lida com o papel da variabilidade genética que afeta a resposta a agentes ambientais

•Genética desenvolvimental- mecanismos genéticos do desenvolvimento normal e anormal

•Genética de populações- freqüência dos genes nas populações, forças evolutivas

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NÚCLEO CELULAR

Cromossomos humanos Cariótipo

Homem: 46, XY Mulher: 46, XX

DNA – ácido desoxiribonucléico Fibras de cromatina

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DNA + PROTEÍNAS

CROMATINA

CROMOSSOMO

Cromossomos humanos - padrão de bandas Q,G e R Cariograma normal

D E

A

B C

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Bandeamento dos cromossomos p Braço curto q Braço longo Loco gênico telômero telômero

TELÔMEROS

•como relógio biológico_{•Telômeros e clonagem} •Telômeros e senescência celular

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Alterações cromossômicas

Loco gênico

Exons: sequências codificadoras

TODOS OS TIPOS DE CÉLULA SOMÁTICAS CONTÊM 46 CROMOSSOMOS E OS MESMOS GENES.

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Distúrbios genéticos mapeados nos cromossomos 11 e 12

Cromossomo X com locos de distúrbios genéticos

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Partes dos nucleotídeos

Ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas do DNA Formação dos pares de bases

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Ligação fosfodiéster http://atlasgeneticsoncology.org/Educ/DNAEngID30001ES.html http://www.sistemanervoso.com/pagina.php?secao=5&materia_id=95&materiaver=1 apoptose Sistema de reparo checkpoint http://freepages.genealogy.rootsweb.ancestry.com/~ncsc otts/Y-DNA/Miscellaneous/DNA%20Gallery/DNA%20with%20F eatures.jpg

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http://www.biostudio.com/a_sitemap.htm

EXPRESSÃO GÊNICA

Região promotora gene

Códon iniciador

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Tabela do código genético Segunda letra P r i m e i r a l e t r a GENE A

cadeia: met – gln – pro – cis – his ……. (fim)

5’ … A TG C A G C C A TG C A C G…..…. TGA3’ 3’… T A C G T C G G T A C G T G C………ACT5’

Polipeptídica = Fenótipo

5’ … A UG C A G C C A UG C A C G……….UGA 3’

RNAm

Fluxo da expressão gênica : DNA – RNA - proteína

Aspectos Moleculares – exemplo da expressão gênica da proteína do Fator 8 de coagulação sangüínea

Célula Genoma X Xq28 F8 18 6 0 0 0 pb mRNA 9 0 10 b T ra ns cr iç ã o Fator VIII T ra d uç ã o

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Proteínas ligantes de DNA: Fatores de transcrição Regulam a transcrição gênica

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MUTAÇÃO GÊNICA

alteração permanente e herdável na estrutura do material

genético;

pode acarretar mudança fenotípica;

potencial fonte de variabilidade genética nas populações; proporciona entendimento dos processos bioquímicos

básicos da expressão gênica e do desenvolvimento. Causas das mutações

mutações espontâneas: erros na replicação do DNA, lesões espontâneas, elementos genéticos de transposição;

mutações induzidas: exposição a agentes mutagênicos

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Variações de ponto

são geralmente binários (bialélicos)

alelo 0 ...AAGCGTTATAGC... alelo 1 ...AAGTGTTATAGC...

µ = 10-7_{a 10}-8 _{/ locus / geração}

Mutação x Polimorfismo – freqüência do alelo é maior que 1% na população

MUTAÇÕES GÊNICAS E GERAÇÃO DE NOVOS ALELOS

ALTERAÇÃO NA SEQÜÊNCIA DO GENE

5’ …A T G C A G C C A T G C A C G… 3’ 3’… T A C G T C G G T A C G T G C …. 5’

mutação Novas formas do gene (alelos)

Alelo A2 do gene A GENE A

Fenótipo selvagem: met – gln – pro – cis – his ………. 1

5’ …A T G C A G G C A T G C A C G… 3’

3’… T A C G T C CG T A C G T G C …. 5’

Fenótipo mutante: met – gln –ala– cis – his ……….

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Loco gênico Um par de alelos

Formas alternativas de um gene em cromossomos homólogos

Três pares de genes (em três diferentes locos nos cromossomos homólogos Um par de cromossomos homólogos

Descendentes paterno e materno

A1A2 A1A2 A1 A1 A1A1 HOMOZIGOTO A2 A2 A2A2HOMOZIGOTO A2 A1 A1A2 HETEROZIGOTO Genótipos: possíveis das Combinações dos alelos

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Dominância x Recessividade

Alelo A1 = anemia falciforme

Alelo A2 = hemoglobina normalDOMINANTE RECESSIVO GENÓTIPO FENÓTIPO A2A2 HOMOZIGOTO Hemoglobina normal A1A2 HETEROZIGOTO Hemoglobina normal A1A1 HOMOZIGOTO Anemia falciforme Traço falcêmico Drepanocítico HEMOGLOBINA ααα2βαβββ2 Hemoglobina A Hb α α α α2 ββββ2 Estrutura quaternária da hemoglobina

MUTAÇÃO DE SENTIDO TROCADO

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HEMÁCIAS NORMAIS

HEMÁCIA FALCÊMICA

Dominância x Recessividade

Alelo A1 = tamanho normal da câmara pulpar Alelo A2 = taurodontismo GENÓTIPO FENÓTIPO A2A2 HOMOZIGOTO TAURODONTISMO A1A2 HETEROZIGOTO TAURODONTISMO A1A1 HOMOZIGOTO NORMAL DOMINANTE RECESSIVO

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HERANÇA AUTOSSÔMICA - Quando os genes estão localizados nos cromossomos que não são os sexuais (1 a 22).

GENES ALELOS - Genes que ocupam mesmo lugar (loco) em cromossomos homólogos.

HOMOZIGOTO - Quando o indivíduo possui genes iguais (alelos). HETEROZIGOTO - Quando o indivíduo possui genes diferentes. GENE DOMINANTE - Quando seu efeito se faz notar, mesmo que ocorra em

dose simples.

GENE RECESSIVO - Quando para manifestar seu efeito tem de estar em dose dupla.

CODOMINÂNCIA _{o fenótipo.}- Quando dois alelos influem de maneira detectável sobre

PSEUDODOMINÂNCIA

- Quando na deleção em 1 cromossomo e os genes, mesmo recessivos, do outro cromossomo passam a manifestar-se livremente.

PLEIOTROPIA - Quando um gene atua sobre várias características EPISTASIA - Quando um gene oculta ou elimina a atuação de outro

não alelo. RECORDANDO...

MUTAÇÕES

ESPONTÂNEAS

Como surgem as mutações

Causas das mutações e mecanismos

Causas das mutações espontâneas - vias de substituição de bases únicas

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oxidação:

produção de 8-oxidG muda

o par GC para GA

peróxido de hidrogênio, radicais hidroxila, radicais superóxido (irradiação ou subproduto do metabolismo) - causam reações oxidativas danosas ao DNA

em grande quantidade nas mitocôndrias

Danos causados por radicais de oxigênio:

dR = desoxiribose

Agentes mutagênicos agentes químicos :

♦análogos de base ex.: 5-bromouracil

♦agentes alquilantes: gás mostarda, enxofre nitrogenados, etilmetanosulfato (G passa a parear com T)

♦corantes acridínicos: intercalam entre as bases do DNA ex.: puromicina

♦aflatoxina B1 – gera sítios apurínicos

♦cloreto de vinil; formaldeído; nitrito de sódio; acrilamida; benzopireno, edulcorantes (aspartame, sacarina, ciclamato de sódio etc)

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AFLATOXINA B1 - carcinogênico, gera sítios apurínicos Sistema SOS coloca Adenina preferencialmente no sítio apurínico

Gera: GC - TA transversões

agentes físicos

♦radiações ionizantesde alta energia = ionização das moléculas

♦quebra das ligações açúcar-fosfato do DNA ♦deleção de um ou mais pares de base

•radiações não ionizantes:UV A, B e C indução de dímeros de pirimidina

•Agentes virais

Retrovírus: HPV, HIV (carreiam oncogenes) Vírus de DNA: Herpes genital

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REPARO DE UM DÍMERO DE TIMINA INDUZIDO POR LUZ UV PELA ENZIMA Fotoliase