Genética Populacional

Question 1

Genética Populacional

Answer 1

Ramo da biologia evolutiva que estuda as diferenças genéticas dentro e entre as populações de uma espécie, assim como fenómenos de adaptação, especiação, e estrutura populacional.
É a análise das mudanças de frequências alélicas ao longo do tempo.

Question 2

Objetivos da Genética populacional humana

Answer 2

• Descrever a variação genética humana e a forma como esta muda ao longo do tempo
• Entender os mecanismos da evolução da nossa espécie
• Prever, prevenir e tratar doenças hereditárias (i.e. aconselhamento genético)
• Estudar a pré-história humana (i.e. aDNA, arqueogenética)
• Desmitificar preconceitos e males sociais (i.e. racismo, eugenia, homofobia, etc.)

Question 3

Gene

Answer 3

1) Um segmento de de DNA que é transcrito e traduzido para uma proteína que tem atividade biológica capaz de afetar o fenótipo de um organismo
2) Fator hereditário que controla um fenótipo e segrega de acordo com as leis de Mendel

Question 4

Polimorfismo

Answer 4

A existência numa população (ou num indivíduo) de duas ou mais formas de um gene, cromossoma ou característica (ex: SNP, indels, microssatélite, RFLPs, transposable elements)

Question 5

Alelo

Answer 5

Versão alternativa de um segmento de DNA no locus de um cromossoma, presente na população

Question 6

População

Answer 6

Um grupo de organismos da mesma espécie que podem reproduzir-se entre si.
Número total de indivíduos numa dada categoria como por exemplo área, região administrativa, grupo étnico, família, característica ou humanidade inteira

Question 7

Regras Básicas da Nomenclatura Humana

Answer 7

É decidida pela Human Genome Organisation (HUGO) Gene Nomenclature Committee (HGNC).
- Maiúsculas e itélico, contendo números (ex.: CFTR, IGF1)
- Não deve conter referência a espécie
- Para alelos usar o nome do gene seguido de um asterisco e depois o nome ou número (PGM*1). No caso de SNPs: NC_000023.10:g.33038255C>A , substituição do nucleótido C na posição g.33038255 por um A
- Por vezes usa-se rd1799971:A>G
- No caso de indels: NC_000023.11:g.33344591del , uma deleção de um T na posição g.33344591 na sequência TGTGATTCT to TGTG_TTCT
- Os prefixos usados g., m., c. e n. indicam genomic, mitochondrial, coding DNA e non-coding DNA

Question 8

Genótipo

Answer 8

Combinação de alelos num locus particular em um indivíduo

Question 9

Homozigótico

Answer 9

Indivíduo que contém dois alelos idênticos para um determinado gene/locus polimórfico

Question 10

Hererozigótico

Answer 10

Indivíduo (num organismo diploide) que contém dois alelos diferentes para um determinado gene/locus polimórfico

Question 11

Dominância

Answer 11

Um alelo sobrepõe-se ao efeito do outro alelo do mesmo gene na outra cópia do cromossoma. O primeiro alelo é denominado dominante e o segundo recessivo

Question 12

Codominância

Answer 12

Ambos os alelos num indivíduo heterozigótico são igualmente expressos. O fenótipo é uma combinação do fenótipo dos pais.

Question 13

Dominância incompleta

Answer 13

Falta de dominância em qualquer um dos alelos, indivíduos heterozigóticos têm fenótipo intermédio

Question 14

Pool Genético (ou Fundo Genético)

Answer 14

Quando um gene (ou um locus, ou um SNP) tem duas ou mais versões (alelos), estes vão ser mais ou menos abundantes numa população. Ao conjunto de alelos presentes na população chamamos pool genético

Question 15

Frequência Alélica

Answer 15

É o número de cópias de um alelo presente numa população a dividir pelo número total de cópias do gene. É a proporção de todos os alelos de um gene que são o alelo em causa.

Calculo:
f(A) = N(A)/2N f(a) = N(a)/2N

f(A) — frequência alelo A
f(a) — frequência alelo a
N(A) — número de cópias alelo A
N(a) — número de cópias alelo a
N — número total de indivíduos

Question 16

Frequência Genotípica

Answer 16

É o número de ocorrências de um genótipo numa população a dividir pelo número total de indivíduos. É a proporção de cada genótipo numa população.

Calculo:
f(AA) = N(AA)/N f(aa) = N(aa)/N
f(Aa) = N(Aa)/N

f(AA) — frequência de AA
f(aa) — frequência de aa
f(Aa) — frequência de Aa
N(AA) — número de cópias de AA
N(aa) — número de cópias de aa
N(Aa) — número de cópias de Aa
N — número total de indivíduos na população

Question 17

Princípio de Hardy-Weinberg

Answer 17

Fornece uma relação matemática entre frequências alélicas e frequências genotípicas.

p^2 + 2pq + q^2 = 1

p^2 — frequência do genótipo AA~
2pq —frequência do genótipo Aa
q^2 — frequência do genótipo aa

Question 18

População em Princípio de Hardy-Weinberg

Answer 18

Uma população diz-se em Equilíbrio de Hardy-Weinberg (HWE) se não existir variação de frequência alélica de geração para geração. Numa população em HWE é possível determinar a frequência dos genótipos a partir da frequência dos alelos na população e vice-versa.

Question 19

Condições para uma População encontrar-se em Equilíbrio de Hardy-Weinberg

Answer 19

• Acasalamento ao acaso (panmixia)
• A população é infinitamente grande
• A seleção não atua (qualquer genótipo sobrevive e reproduz-se igualmente)
• A população é fechada (não saem indivíduos nem entram indivíduos de outras populações)
• Não existem mutações de um alelo para outro ou a gerar novos alelos

Question 20

Desvios do Equilíbrio de Hardy-Weinberg

Answer 20

O equilíbrio de Hardy-Weinberg é uma abstração e as populações no mundo real quase nunca se encontram neste estado (i.e. as frequências alélicas e genotípicas alteram-se ao longo do tempo de formas que se desviam do previsto pela fórmula). Por isso é que as populações evoluem, divergindo ao longo do tempo e originando novas espécies.

Question 21

Fatores que causam os desvios de uma geração do Equilíbrio de Hardy-Weinberg

Answer 21

Acasalamento não-aleatório:
- Acasalamento preferencial
- Inbreeding (consanguinidade)
Acasalamento na frequência alélica:
- Mutações novas
- Seleção (estabilizadora, direcional, diversificante)
- Fluxo genético
- Deriva genética

Question 22

Acasalamento preferencial

Answer 22

Tendência para acasalar com indivíduos semelhantes a si mesmos, com um genótipo ou fenótipo semelhante (acasalamento preferencial ou homogamia) ou, pelo contrário, a preferir indivíduos diferentes (heterogamia).
Existem diferentes formas de acasalamento preferencial que podem levar a desequilíbrios de Hardy-Weinberg criando mesmo sub-populações.

Question 23

Sub-populações do Acasalamento Preferencial

Answer 23

1) Geografia: tendência para procurar parceiros fisicamente próximos
2) Aspeto físico (ex.: pessoas altas tendem a escolher pessoas altas como parceiros)
3) Patologias (ex.: indivíduos que sofrem de surdez tendem a acasalar com outras pessoas com a mesma condição)
4) Grupo étnico
5) Grupo linguístico
6) Aspetos culturais (i.e. religião, classe social, grau de educação, casta)
7) Tipo de matrimónio (i.e. poligamia/poliandria)

Question 24

Polineuropatia Amiloidótica familiar (Doença dos Pézinhos)

Answer 24

Autossómica dominante.
Gene TTR no cromossoma 18. Mutação Val30Met.
A doença surge entre os 25 e 35 anos. Afeta os membros inferiores, a sensibilidade aos estímulos e a capacidade motora.
É hereditária, crónica e fatal, com progressão em cerca de 10 anos. Em Portugal existem cerca de 2 mil doentes com paramiloidose.

Question 25

Inbreeding

Answer 25

Acasalamento entre indivíduos que tem um ou mais ancestrais comuns. Isto no entanto é subjetivo, porque, em última análise, todos temos ancestrais comuns uns com os outros.
O coeficiente de inbreeding (F) é a proporção de genes de uma pessoa que são idênticos por descendência.
F = (2f(A)f(a) - f(Aa)) / (2f(A)f(a))
Tanto o casamento preferencial como o inbreeding levam a um aumento dos genótipos homozigóticos e diminuição dos genótipos heterozigóticos.
A diferença é que o inbreeding afeta todo o genoma enquanto o casamento preferencial com base em características físicas afeta apenas os genes responsáveis pelo fenótipo.

Question 26

Mutação

Answer 26

Novos alelos são constantemente criados por mutações, podendo ser herdados. Estas podem ser neutras (sem efeito no fenótipo) ou ter consequências para a sobrevivência e sucesso reprodutivo do indivíduo.

Question 27

Seleção Estabilizadora

Answer 27

Na Seleção Estabilizadora a média dos indivíduos de uma população estabiliza num fenótipo não externo. Provavelmente é o mecanismo de ação mais comum da seleção natural. Geralmente ocorre seleção negativa (ou purificadora) em que os valores extremos de um fenótipo não são adaptativos. Em casos extremos alguns alelos extinguem-se da população (f = 0).
Pode ocorrer devido à vantagem heterozigótica: os heterozigóticos têm maiores taxas de sobrevivência e reprodução que qualquer dos homozigóticos.

Question 28

Seleção Direcional

Answer 28

Na Seleção Direcional um fenótipo extremo é favorecido em relação a outros fenótipos da mesma característica, tornando-se comum.
Frequentemente sob uma seleção positiva, a frequência do alelo vantajoso aumenta porque os indivíduos com o fenótipo correspondente têm uma taxa de sobrevivência e reprodução maior. Os aumentos são independentes do alelo ser dominante ou recessivo. Em casos extremos o alelo torna-se fixo (f = 1).

Question 29

Seleção Diversificante (ou Disruptiva)

Answer 29

Na Seleção Diversificante, valores extremos para uma característica são favorecidos (aumentam a taxa de reprodução) em relação a valores intermediários. Neste caso, a variância da característica aumenta e a população é dividida em dois grupos distintos.

Question 30

Fluxo genético (migração)

Answer 30

É o movimento (para dentro e para fora) de alelos causado pela migração de indivíduos entre populações.
Se houver cruzamento entre indivíduos destas diferentes populações ocorrerão mudanças na frequência alélica. Quanto maior o influxo de migrantes e quanto mais diferentes forem as suas frequências alélicas maior será a alteração do pool genético.

Question 31

Deriva Genética

Answer 31

Alteração das frequências alélicas de uma população ao longo das gerações devido a eventos aleatórios (estocástica).
A deriva genética pode ter efeitos substanciais na frequência alélica quando o tamanho de uma população é drasticamente reduzido por um desastre natural (efeito gargalo) ou quando um pequeno grupo se separa da população principal para fundar uma colónia (efeito fundador).

Question 32

Doença de Tay-Sachs

Answer 32

É uma doença autossómica recessiva causada por uma mutação no gene HEXA no cromossoma 15. A incidência é 10x superior entre Ashkenazi comparando com a população em geral, afetando cerca de 1 em 3600 Ashkenazis e 1 em cada 29 são portadores. Caracterizado pela falta de hexosaminidase A.
Progride rapidamente, resultando em deterioração física e mental significativa.

Question 33

Doença de Gaucher

Answer 33

É uma doença lisossómica causada por uma mutação recessiva no gene GBA localizado no cromossoma 1. A taxa de portadores entre os judeus Ashkenazi é de 8,9%, e a incidência é de 1 em 450 nascimentos.

Question 34

Como testar a hipótese de que uma população se encontra em HWE?

Answer 34

1) Contar o número de fenótipos/genótipos observados (na população)
2) Calcular as frequências alélicas observadas
3) Calcular as frequências genotípicas esperadas (se a população estiver em HWE)
4) Considerando essas frequências genotípicas esperadas, determinar quantas pessoas seriam esperadas para cada fenótipo/genótipo
5) Calcular o X^2 (chi-quadrado) para verificar se o número de pessoas observadas para cada fenótipo correspondem às esperadas
X^2 = ∑((obt-esp)^2 / esp)
df = nº fenótipos - nº alelos