T10- HEREDITARIEDADE NAO MENDELIANA

Question 1

MITOCONDRIA

Answer 1

• prod energia
• dna mitocondrial circular e nao associado a ptn histonicas-
• genoma maioritariamente codificantw
• mitocondria com 1 a 10 copias de DNAmt
• DNAmt sem introes
• DNAmt codifica 37 sequencias (2 rRNA, 22tRNA,13 polipeptidos dos complexos 1 3 4 5 da cadeia respiratoriea (so codifica 13 polipepitodos sendo a mitocondria composta por mais de 1500 ptn, ou seja, maoria codificada pelo dna nuclear)

Question 2

DNA nuclear vs DNA mitocondrial
(ver tabela slide 7 ou pg 77)
(comparacao de genomas)

Answer 2

• nuclear com dimensao maior
• mitocondrial com maior numero de celulas
• mitocondiral sem ptn associadas e nuclear com histonas
• nuclear com muitos mais genes
• mitocondrial com maior densidade genomica
• nuclear com 50% genoma repetitivo e no mitocondrial é escasso
• transcricao monocistronica no nuclear e poli no mito
• introes ausentes no mito
• muito mais dna codif no mitoc
• recombinacao nao evidente no mito
• heranca mendeliana no nuclear e materna no mitocondrial

Question 3

onde sao prod mairoia das ptn mitocondriais

Answer 3

dna nuclear

Question 4

diferencas pontuais no codigo genetico

Answer 4

codao stop, codao de metionina e do triptofano

Question 5

GENES NUCLEARES E GENES MOTOCONDRIAIS

Answer 5

• nucleares : em cada celula para cada gene ha duas copias (alelos pai e mae)
• mito: multiplas copias

Question 6

genes nucleares e doencas mitocondriais

Answer 6

• exemplos de genes nucleares que codif ptn mitocondriais:
  -enzimas de sintaese de nucleotidos
  -proteinas de replicacao do mtDNA como a polimerase gama (POLG)
• algumas mutacoes em genes nucleares dao patologia por deplecao do dnamt, sendo o padrao de hereditarieade autossomico recessivo (mas pode ser autossomica dominante e ligado ao X)
• dinamica mitocondrial regulada por genes nuclares, e alteracao destes processos participa no envelhecimento em em diversas patologias monogenicas e multifatoriais
• doencas mitocondriais por mutacao em gene nuclear nao e a mesma coisa que doencas de hereditariedade mitoc (mutacao em gene mitocondiral)
• parkinson com formas associadas a mutacoes de genes nucleares (PINK e PARK) que codificam ptn com funcao na diamica mitocondrial

Question 7

Hereditariedade mitocondrial
- monogenica (nao mendeliana)
- transmissao materna
- risco transmissao imprevisivel
- penetrancia e expressividade variavel

Answer 7

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Question 8

1) divisao das mitocondrias

Answer 8

• antes da meiose (garantir funcao mitocondrial adequada nas cels filhas
• sem mecanismo que assegure distribuicao equitativa pelas cels filhas (dist ao acaso)
• apos divisao mitoc mult de acordo com necessidades das celulas
• n copias cel original e filha pode nao se identico

Question 9

2) segregação replicativa

Answer 9

• homo ou heteroplasmia (subst de homo ou heterozigotia)
• homoplasmia todo o DNAmt tem mm seq p determinado locus, sendo raro a doenca nesta situacao
• heteroplasmia ha diferentes moleculas e uma percentagem tem variante (em casos de patologia normalmente é nesta situacao)

Question 10

3) heteroplasmia e segregacao replicativa

Answer 10

• mulher com hetero origina ovocitos com dif % de DNAmt mutado
• mitocondrias dos ovocitos dividem se (pode acorrer assimetria entre n divisoes DNAmt mitado e nao mutado)
• % dnamt mutado cada ovocito influencia penetrancia e expressividade da doenca no descendente (imp prever quantos descendentes sao doentes)
• mitoses do embriao, cels tecidos e orgaos ficam com dif % dnamt mutado
• % dnamt mutado varia longo da vida mm em cels terminais, provocando evolucao dos sintomas

Question 11

4) Fatores que influenciam a expressividade e penetrância variáveis das doenças de hereditariedade mitocondrial

Answer 11

• teor em dnamt mutado em cada tecido
• limiar de expressao especifico da cada tecido
• defice progressivo de OXPHOS de cada tecido (diminuição gradual da fosforilação oxidativa (OXPHOS), que é um processo essencial para a produção de energia nas células)
• modulacao por genes nucleares
• interferencias do meio (alim, farmacos…)

Question 12

5) Apresentação clínica, diagnóstico e prognóstico

Answer 12

• afeta órgãos com grande consumo de energia
• manif em qualquer idade
• resumo sintomas tabela slide 18
• variantes mais comuns a dar origem a doença são as missense e grandes deleções inframe
• diagnostico mutacao dnamt complexo ; preferir dna de biopsia muscular (% moleculas em sangue peeirferico pode ser baixo e dar falso negativo)

Question 13

6) estudo genetico

Answer 13

• suspeita clinica
• analisar heredograma
• NGS painel caso index para genes nucleares e mitocondriais
  (ident gene imp p avaliar risco de recorrencia e transmissao)
• estudar restantes fam com tecnica dirigida e quantitativa (mulheres)

Question 14

7) ma correlacao genotipo/fenotipo

Answer 14

• imp prever manifestacao a partir da variante (teste pre natal avalia presenca de variante mas o prognostico é impreciso)
• elevada heterogeneidade de locus e alelica
• expressivudade variavel (mm variante com dif fenotipos)

Question 15

8) diagnostico pre natal

Answer 15

• % dnamt mutado varia de acordo com a tecnica (biopsia das vilosidades corionicas; amniocentese; cordocentese)
• cordocentese mais apropriada (melhor correlacao com prognostico)

Question 16

9) dificuldade de aconselhamento genetico pre natal

Answer 16

• risco de transmissao imprevisivel p mulheres
• mulheres assintomaticas pode ser portadoras e terem descendentes doentes
• prognostico dificil de avaliar
• ma correlacao genotipo/fenotipo
• ausencia de tratamento eficaz

Question 17

10) Evitar a transmissão das mutações do mtDNA

Answer 17

diagnostico pre implantacao (1)
1) ciclos de inducao da ovulacao
2) fecundacao in vitro
3) recolher blastomeros de cada embriao e quantif % de mtdna mutado
4) transf do embriao com menor percentagem de mtdna mutado
(ha centros q trans com % inf a um limiar (18) porem nao ha garantia que % nao aumente no desenvolvimento embrionario, ocorrendo na mm sintomas)

blastomeros
-75k copias
-conteudos identicos de mtdna mutado

transferencia nuclear (2)
(riscos: nao ha adequacao entre dna nuclear e dna mitocondrial e a subst das mitocondrias pode alterar a expressao do dna nuclear)
- reparacao do embriao (2A)
-apos fecundacao, dois pro nucleos transf p ovocito de dadora previamente enucleado

• reparacao de ovocito (2B)
  -transf nucleo de ovocito imaturo da doente p ovocito de dadora previamente enucleado
  -fecundacao in vitro

edicao dnamt (3)
- reducao do conteudo de dnamt mutado com recurso a enzimas de restricao que degradam moleculas mutadas inibindo a sua replicacao

Question 18

IMPRINTING GENOMICO

Answer 18

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Question 19

1) conceitos

Answer 19

• genomas maternos e paternos não são funcionalmente equivalentes, ou seja, não se pode formar um zigoto a partir do núcleo de dois ovócito nem do núcleo de dois espermatozoides
  (mola hidatiforme: só genoma paterno; teratoma: materno; dissomia uniparental: anomalias congenitas e abortos
• imprinting genomico
  -expressao monoalelica dependente do sexo do transmissor
  -deve se a mecanismos epigeneticos
  -reversivel
  -especifico de locus
• loci submetido a imprinting com expressao monoalelica paterna:
  -transmitidos de forma ativa pelo gamenta paterno e inativa pelo manterno; so o paterno e transcrito ( loci de imprinting/inativacao materna)
• loci… materna
  -mm logica

Question 20

2) grafico slide 35

Answer 20

imprinting
- ovocitos com loci de expressao materna ativados e paternos inativados (oposto nos esperm)

desmetilacao global
- nas cels somaticas desmetilacao global nao atinge loci com imprintig
- nas germinativas ha reprogramacao dos loci com imprintig de acordo com o sexo do embriao

Question 21

3) loci e genes com imprinting

Answer 21

• clusters
  -genes com imprinting (cerca de 100) têm localização preferencial em alguns cromossomas e
  tendem a estar agrupados
• nos loci com imprinting, tipo de impr pode nao ser o mm em todos os tecidos e em alguns pode haver expressao bialelica
• ao terem expresssao monoalelica sao suscetiveis a alteracoes como variantes paorgenicas em hetero, cnvs, dissomina unip e alt taxa de expressao
• alguns genes com impr sao imp p desenv e crescimento

Question 22

4) dissomia uniparental

Answer 22

um par de cromossomas tem origem no mesmo progenitor (são os dois de origem materna ou paterna). O nº de cromossomas é normal

• pode associar-se a patologia
  -por excesso (se suscetível ao efeito de dosagem génica) ou défice de proteína
  -se no cromossoma existirem genes submetidos a imorinting
  -se um dos portadores for portador de uma variante associada a fenotipo recessivo

para alguns pares de cromossomas nao causa patologia

Question 23

5) patologia e imprinting

Answer 23

anomalias do snc com defice cognitivo e/ou padrao de crescimento

Question 24

6) Síndromas de Prader-Willi e de Angelman
(slides 46 e 47 p duvidas)

Answer 24

• mm delecao (15q11q-13) e sindroma dif
  em relacao a zona 15q11-13 (ver slide 46)
  -no cromossoma paterno nao ha hipermetilacao, transcrito com origem snurf q origina rna antisense do locus UBE3A q imepde a sua transc
  -no cromossoma materno ha hipermetilacao impede transc, havendo transc gene UBE3A
• prader
  -se delecao herdada do pai
  -melhora prognostico com controlo da obesidsde e admin hormona de crescimento
• défice de expressão de vários genes de expressão monoalélica paterna (particularmente do
  transcrito SNURF-SNRPN e do gene SNORD116); estes sao transcritos quando se forma o longo transcrito
  -risco de recorrencia varia com o mecamismo etiologico, podendo em casos raros ser elevado
  (microdelecoes herdadas do centro de imprinting e anomalias cromossomicas herdadas)
• angelman
  -se delecao da mae
• atribuída à ausência de expressão do gene UBE3A (expressao bialelica na maioria dos tecidos mas no cerebro so ocorre por expressão a partir do alelo materno
• défice da proteína UBE3A (ubiquitina ligase)
  -risco de recorrencia varia com o mecamismo etiologico, podendo em casos raros ser elevado
  (microdelecoes herdadas do centro de imprinting e variantes herdadas do gene UBE3A)
• em relacao ao gene UBE3A, este e transcrito na cadeia oposta a do SNURF, e nono cerebro, no alelo paterno a transc do snurf origina rna antisense do ube3a q impede a expressao do ube3a porem no materno com a hipermtilacao e ausencia transcricao snurf, o gene ube3a e transc pela cadeia complementar

Question 25

7) Síndrome de Beckwith-Wiedemann

Answer 25

(IGF2 - fator de crescimento de expressao monoalelica paterna; CDKN1C- inibidor do ciclo celular expressao monoalelica materna)

INTRODUCAO
- regiao 11p15 com aumento expressao IGF2 ou defice CDKN1C (associado a aumento do crescimento e proliferacao celular)
- 85% casos esporadicos e 15 familiares
- boom prognostico p os que sobrevivem a infancia

SINTOMAS
- gigantismo
- macroglossia severa
- 10% doentes desenvolvem cancro na infancia
(… pg85)

MECANISMO
(slide 52)
- dois centros de imprinting (ICR 1 e 2)
- pai ICR1 metilado, logo isolador nao liga e IGF sob ingluencia da sequencia intensificadora; ICR2 nao metilado logo transcricao de RNA antisense que impede transcricao de CDKN1C

CAUSAS
- alteracao padrao de metilacao centros de imprinting alelo materno (50% perda do ICR 2 c diminuicao CDK e 5% ganho no ICR1 c aumento de IGF2)
- DUP paterna (expressao aumentada de IGF2)
- duplicacoes paternas (exp aumentada de IGF2)
- mutacoes inativadoras do CDK (formas herdadas da mae, aut dominante)

Question 26

8) mecanismos epigeneticos

Answer 26

ICRs (centros reguladores de imprinting)
- regulam de forma coordenada a expressao de genes do mesmo cluster
- sequencias com padrao de metilacao q difere entre alelo materno e paterno
- alt nestas modificam padrao de metilacao e a expressao dos genes com imprinting da regiao

RNAs antinsense
- interferem com transcricao de genes

competicao (p sequencias intensificadoras)

ptn isoladoras
- impedem efeito de sequencias intensificadoras na exp de genes dos cluster

Question 27

9) a reter

Answer 27

• loci com imprinting agrupados em regioes de alguns cromossomas
• loci codificam ptn funcoes embriogneese e funcionamento do SNC e rna nao traduzidos
• padrao variavel longo desenv embrionario e tipo de tecido
• reversivel nas cels germinais

(atencao ha henes com expressao monoalelica independentemente da orgem paterna ou materna do alelo, nao sendo um caso de imprinting; ex: lionizacao do X)