T10- HEREDITARIEDADE NAO MENDELIANA Flashcards
MITOCONDRIA
- 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)
DNA nuclear vs DNA mitocondrial
(ver tabela slide 7 ou pg 77)
(comparacao de genomas)
- 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
onde sao prod mairoia das ptn mitocondriais
dna nuclear
diferencas pontuais no codigo genetico
codao stop, codao de metionina e do triptofano
GENES NUCLEARES E GENES MOTOCONDRIAIS
- nucleares : em cada celula para cada gene ha duas copias (alelos pai e mae)
- mito: multiplas copias
genes nucleares e doencas mitocondriais
- 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
Hereditariedade mitocondrial
- monogenica (nao mendeliana)
- transmissao materna
- risco transmissao imprevisivel
- penetrancia e expressividade variavel
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1) divisao das mitocondrias
- 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
2) segregação replicativa
- 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)
3) heteroplasmia e segregacao replicativa
- 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
4) Fatores que influenciam a expressividade e penetrância variáveis das doenças de hereditariedade mitocondrial
- 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…)
5) Apresentação clínica, diagnóstico e prognóstico
- 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)
6) estudo genetico
- 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)
7) ma correlacao genotipo/fenotipo
- 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)
8) diagnostico pre natal
- % dnamt mutado varia de acordo com a tecnica (biopsia das vilosidades corionicas; amniocentese; cordocentese)
- cordocentese mais apropriada (melhor correlacao com prognostico)
9) dificuldade de aconselhamento genetico pre natal
- 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
10) Evitar a transmissão das mutações do mtDNA
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
IMPRINTING GENOMICO
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1) conceitos
- 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
2) grafico slide 35
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
3) loci e genes com imprinting
-
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
4) dissomia uniparental
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
5) patologia e imprinting
anomalias do snc com defice cognitivo e/ou padrao de crescimento
6) Síndromas de Prader-Willi e de Angelman
(slides 46 e 47 p duvidas)
- 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
7) Síndrome de Beckwith-Wiedemann
(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)
8) mecanismos epigeneticos
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
9) a reter
- 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)
