Ciclo I - Módulo II - Genética (Estrutura do DNA e Genética Molecular)

O DNA e a Estrutura Molecular dos Cromossomos

Os cromossomos são compostos de dois tipos de grandes moléculas orgânicas (macromoléculas) chamadas proteínas e ácidos nucléicos. Os ácidos nucléicos são de dois tipos:

- ácido desoxirribonucléico (DNA) e ácido ribonucléico (RNA).

A informação genética é estocada nos ácidos nucléicos. Na maioria dos organismos, a informação genética é codificada na estrutura do DNA. Entrentanto, em alguns vírus pequenos, a informação genética é codificada no RNA.

Pontos importantes: o material genético deve fornecer as funções genotípica, fenotípica e evolutiva de replicação, expressão gênica e mutação, respectivamente.

As Estruturas do DNA e do RNA

A informação genética de todos os organismos vivos, exceto dos vírus a RNA, é estocada no DNA.

Estrutura dos Ácidos Nucléicos

Os ácidos nucléicos, são macromoléculas compostas de subunidades repetidas chamadas nucleotídeos. Cada nucleotídeo é composto de (1) grupo fosfato, (2) um açucar de cinco carbonos (ou pentose), e (3) um composto cíclico contendo nitrogênio chamado base. No DNA, o açucar é a 2-desoxirribose (daí o nome ácido desoxirribonucleico). No RNA, o açucar é a ribose (por isso, ácido ribonucleico).

A diferença da estrutura do DNA e RNA é que no DNA um carbono da ribose está ligado ao H. Já no RNA esse mesmo carbono está ligado a um OH. Ou seja, o DNA está sem um O (desoxirribose) e o RNA tem o O (ribose).

Carbono 1 - sempre ligado a uma base nitrogenada

Carbono 2 - não faz ligações externas mas é o carbono chave que determina se estamos trabalhando com uma molécula de DNA ou RNA.

Carbono 3 - une os nucleotídeos

Carbono 4 - não faz ligações externas

Carbono 5 - está sempre ligado ao agrupamento de fosfato

O DNA é a repetição da estrutura citada acima. Um nucleotídeo ligado a outro nucleotídeo. A informação genética em ácidos nucléicos é especificada pela sequencia de quatro compostos contendo nitrogênio chamados bases.

É na base nitrogenada que temos as diferenças dos genes. Através da ATCG (adenina, tinina, citosina e goanina).

O genoma humano tem a capacidade de estocar uma enorma quantidade de informação. A grande capacidade de estocar informação do genoma humano assegura a enorme variabilidade de características da espécie humana. Um gene pode não funcionar por causa de uma única mudança na base nitrogenada. A sequencia de bases nitrogenadas que estão no DNA que determina o gene expresso no DNA. Determina a variabilidade de informações que pode existir no DNA mesmo sendo tão simples.

No DNA são comumente encontradas quatro bases diferentes: adenina (A), guanina (G), timina (T) e citosina (C). O RNA em geral também contém adenina, guanina e citosina, mas tem uma base diferente, uracila (U), em lugar da timina. A adenina e a guanina são bases com anel duplo chamadas purinas. Citosina, timina e uracila são bases de um só anel chamadas pirimidinas.

No RNA encontramos: adenina, guanina, citosina e uracil. O RNA é composto de uma única fita

O DNA e composto de fita dupla

No DNA sempre tem o conjunto: A - T G - C

A sempre se pareia com T G sempre se pareia com C

Diferenças do DNA e RNA

- RNA: ligação OH, fita simples e é composto de adenina, guanina, citosina e uracil.

- DNA: ligação apenas ao H, fita dupla e é composto de adenina, guanina, citosina e goanina.

Somente os vírus podem ter fita única. Os virus podem ter DNA dupla fita ou fita única e por isso não garante que o numero de A - T e G - C sejam iguais. Todos os outros seres tem dupla fita.

Os nucleotídios (dentro de uma unica fita) estão unidos através de ligações fosfodiéster:

O O -- P -- O O se liga sempre no carbono 3.

Todo DNA tem polaridade e a polaridade é sempre em uma unidade 5' e uma unidade 3'. Tudo que acontece é na 3'. O que mantém as duas fitas unidas (as duas cadeias do DNA) são ligações por pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas entre uma base púrica e uma pirimídica.

DNA com mais quantidades de A-T é mais fácil de ser rompido do que com C-G porque na ligação A-T uso 2 pontes de hidrogênio e em C-G utilizo 3 pontes de hidrogênio. Quando o DNA precisa liberar alguma informação, ele se abre, e manda a informação pelo RNA.

Tanto o DNA quanto o RNA, portanto, contêm quatro subunidades diferentes ou nucleotídeos, dos nucleotídeos purínicos e dois pirimidínicos.

O DNA é um ácido nucleico porque está no núcleo e tem carácter ácido.

Características dos Ácidos Nucléicos:

- conter informação complexa

- replicar fielmente: se não replico fielmente, estou criando genes que podem causar anomalias genéticas.

- codificar o fenótipo

Em 1944 descobriram que o DNA é o material hereditário. Antes disso achavam que eram as proteínas por serem mais complexas. Descobriu também que o DNA é formado por unidades repetitivas (monómero): nucleotídeos repetidos.

Como os nucleotídios são organizados? Entender essa organização é a chave para entender o funcionamento do DNA.

Proteínas: estruturais (colágeno), enzimas e defesa

A gente é, funciona e defende de acordo com as proteínas que temos. E quem determina qual proteína que temos é o nosso DNA.

As proteínas que estão nas células do pâncreas e nas células da pele são diferentes mesmo sendo o mesmo DNA. Porque são reguladas de maneiras diferentes.

O DNA é igual para toda a célula, o que muda é como ele funciona para cada célula.

A informação genética dos organismos vivos está estocada em grande macromoléculas chamadas ácidos nucleicos. Estes ácidos nucleicos são de dois tipos: DNA e RNA. Em alguns vírus a informação genética está codificada em moléculas de RNA. Em todos os organismos celulares, o material genético é o DNA. Nestes organismos, o DNA é organizado em estruturas chamadas cromossomos, onde o número depende da espécie.

O nosso funcionamento é dependente do DNA no sentido de que o DNA determina quais proteínas produzimos.

DNA -------> PROTEINAS: ESTRUTURAIS, ENZIMAS, DEFESA.

RNA

O DNA produz o RNA que produz as proteínas determinando suas características.

Funções do Material Genético

1. A função genotípica, a replicação. O material genético deve estocar a informação genética e transmitir com precisão esta informação dos genitores para a prole, geração após geração.
2. A função fenotípica, a expressão gênica. O material genético deve controlar o desenvolvimento do fenótipo do organismo. Isto é, o material genético deve ditar o crescimento e a diferenciação do organismo desde o zigoto unicelular até o adulto maduro.
3. A função evolutiva, a mutação. O material genético deve sofrer mudança para que os organismos possam se adaptar a modificações no ambiente. Sem tais mudanças, a evolução não poderia ocorrer.

O DNA existe como uma dupla hélice (duas cadeias). Cada cadeia consiste em uma sequencia de nucleotídeos ligados por ligações fosfodiéster. A especificidade do pareamento de bases resulta das capacidades das pontes de hidrogênio das bases em suas configurações normais. Em suas configurações estruturais comuns, adenina e timina formam duas pontes de hidrogênio e guanina citosina forma três pontes de hidrogênio.

Não são possíveis pontes de hidrogênio entre citosina e adenina ou timina e guanina quando elas existem em seus estados estruturais comuns.

Uma vez conhecida a sequencia de bases em um filamento de DNA, a sequencia de bases no outro filamento também é conhecida, devido ao pareamento específico das bases. Os dois filamentos de uma dupla hélice de DNA são chamados complementares. Esta propriedade, a complementaridade dos dois filamentos da dupla hélice, tornam o DNA único em estocar e transmitir a informação genética de geração a geração.

As sequencias açucar-fosfato dos dois filamentos complemetnares são de polaridade inversa. Ao longo de uma dupla hélice de DNA, as ligações fosfodiéster em um filamento vão do carbono 3' de um nucleotídeo para o carbono 5' do nucleotídeo subjacente, enquanto as do filamento complementar vão do carbono 5' para um carbono 3'. Esta polaridade oposta dos filamentos complementares de uma dupla hélice do DNA tem um papel importante na replicação, transcrição e recombinação do DNA.

A estabilidade das duplas hélices do DNA resulta em parte do grande número de pontes de hidrogênio entre os pares de bases (muito embora cada ponte de hidrogênio em si seja fraca, mais fraca que uma ligação covalente) e em parte das ligações hidrofóbicas entre pares de bases adjacentes.

A estabilidade da dupla hélice do DNA depende da quantidade de número de pontes de hidrogênio.

Adenina e timina formam 2 pontes de hidrogênio.
Guanina e citosina formam 3 pontes de hidrogênio.

Pontos importantes: O DNA geralmente existe como uma dupla hélice, com os dois filamentos mantidos juntos por pontes de hidrogênio entre as bases complementares: adenina pareada com timina e guanina pareada com citosina. A complemetaridade dos dois filamentos de uma dupla hélice torna o DNA unicamente adequado a estocar e transmitir a informação genética. Os dois filamentos da dupla hélice de DNA tem polaridade química oposta. O RNA em geral existe como uma molécula unifilamentar contendo uracila em lugar de timina. As moléculas de DNA presentes nos cromossomos são negativamente superelicoidizadas.

Replicação do DNA e Cromossomo: Transmissão da Informação Genética

Replicação do DNA: a medida que as células se multiplicam para fazer cópias de si mesmas, devem ser feitas cópias idênticas do DNA, que são incorporadas às novas células. Isto é essencial para que o DNA sirva como material genético básico. A replicação do DNA consiste basicamente no rompimento das fracas pontes de hidrogênio entre as bases, deixando um único filamento de DNA com suas bases não pareadas. O pareamento consistente de adenina com timina e de guanina com citosina, conhecido como pareamento complementar de bases, é a base para a replicação correta. O princípio de pareamento complementar de bases afirma que uma base não pareada irá atrair um nucleotídeo livre apenas se o nucleotídeo tiver a base complementar apropriada. Assim uma parte de um filamento único com a sequencia de bases ATTGCT irá se ligar a uma série de nucleotídeos livres com as bases TAACGA. O filamento único é denominado molde, sobre o qual se constrói um filamento complementar. Quando a replicação se completa, estará formada uma nova molécula bifilamentar idêntica à original. Várias enzimas diferentes atuam na replicação do DNA. Uma enzima desenrola a dupla hélice, outra separa os filamentos, e as demais executam outras funções diferentes. Nos humanos, a síntese de um novo filamento de DNA ocorre auma velocidade de cerca de 3000 nucleotídeos por minuto. Nas bactérias, cerca de 30000 nucleotideos são adicionados a uma cadeia de DNA nascente por minuto. Claramente, a maquinaria celular responsável pela replicação do DNA deve trabalhar muito rápido, mas, ainda mais importante, deve trabalhar com grande precisão. De fato, a fidelidade da replicação do DNA é incrível, com uma média de apeaas um erro por bilhão de nucleotídeos incorporados. Assim, a maioria dos genes dos gêmeos idênticos é de fato idêntica, mas alguns terão mudado devido a erros de replicação e outros tipos de mutações.

Replicação semi-conservadora: cada um dos filamentos complementares da dupla hélice é conservada durante o processo.

A informação genética de um organimos é transmitida de célula a célula durante o desenvolvimento, e de geração a geração durante a reprodução.

Em termos de transmissão de informação genética para moléculas filhas de DNA, os dois filamentos de uma dupla hélice de DNA contém a mesma informação genética. Quando os dois filamentos de uma dupla hélice parental de DNA se separam, a sequencia de bases de cada filamento parental pode servir como molde para a síntese de um novo filamento complementar.

Como resultado, as duas moléculas filhas de DNA serão idênticas à molécula de DNA parental.

Pontos importantes: a replicação do DNA é semiconservativa. A medida que os dois filamentos complementares de uma dupla hélice parental se desenrolam e se separam, cada uma serve como molde para a síntese de um novo filamento complementar. Os potenciais de pontes de hidrogênio das bases nos filamentos-molde especificam sequencias complementares de bases nos novos filamentos sintetizados. A replicação é iniciada em origens únicas e em geral continua bidirecionalmente a partir de cada origem.

•DNA polimerase

- Sintetiza DNA em uma fita nova, adicionando novos nucleotídeos em um terminal que possua uma 3´- OH livre.

Requer:

- desoxirribonucleotídeos trifosfatados
- um molde de DNA para dirigir a adição de cada novo nucleotideo
- um primer para fornecer um terminal com um 3´OH livre

Este DNA deve fornecer dois componentes essencias, um servindo com função de primer e o outro com função de molde. A DNA polimerase é uma das enzimas principais da replicação. Ela percorre o filamento único de DNA adicionando nucleotídeos livre a ponta 3' do novo filamento.

Os nucleotídeos podem ser adicionados somente a esta ponta do filamento, de modo que a replicação sempre se faz de 5' para 3'. Ao se mencionar sequencias ao longo de um gene, o sentido 5' é chamado de anterior, ao passo que o sentido 3' é chamado de posterior - ou acima e abaixo.

Também participa do processo de revisão, no qual um novo nucleotídeo adicionado é conferido para se assegurar de que de fato é complementar à base do molde. Se não for, o nucleotídeo é removido e substituído pelo nucleotídeo com a base complementar correta. Este processo aumenta substancialmente a precisão da replicação do DNA. Quando um erro de replicação do DNA não é bem reparado, ocorre mutação.

A DNA polimerase I não é uma verdadeira DNA replicase. Ela não catalisa a replicação semiconservativa do cromossomo da E. coli. Entretanto, a DNA polimerase I realiza funções importantes, incluindo um papel importante na replicação do cromossomo e um papel central no reparo do DNA danificado. Suas outras atividades enzimáticas são:
- nuclease: é uma enzima que decompõe ácidos nucléicos.

- exonuclease: degrada ácidos nucleicos começando por uma ou ambas as pontas.

- endonuclease: cliva ácidos nucleicos em sítios internos.


1. O DNA primer fornece um terminal com uma 3 linhas -OH livre a qual são adicionados os nucleotídeos durante a síntese de DNA. A DNA polimerase I não pode iniciar a síntese de cadeias de DNA de novo. Ela tem uma necessidade absoluta de uma 3 linhas hidroxila livre em uma cadeia de DNA preexistente. A DNA polimerase I catalisa a formação de uma ponte fosfodiéster entre a 3'-OH na ponta da cadeia de DNA primer e o 5 linhas -fosfato do desoxirribonucleotídeo que chega.

2. O molde de DNA fornece a sequencia de nucleotídeos que especifica a sequência complementar da cadeia de DNA nascente. A DNA polimerase I requer um molde de DNA cuja sequencia de bases dita, por seu potencial de pareamento, a síntese de uma sequencia de bases complementar no filamento que está sendo sintetizado.

Pontos importantes: a síntese de DNA é catalisada por enzimas chamadas DNA polimerases. Todas as DNA polimerases tem uma necessidade absoluta de um filamento primer, que é ampliado, e um filamento molde, que é copiado. Todas as DNA polimerases tem uma necessidade absoluta de uma 3' -OH livre no filamento primer, e toda a síntese de DNA ocorre no sentido 5' para 3'. As atividades de exonuclease 3' --> 5' das DNA polimerases revisam filamentos nascentes à medida que eles são produzidos, removendo quaisquer nucleotídeos malpareados na ponta 3' dos filamentos primer. Como os filamentos complementares de uma dupla hélice de DNA tem polaridade quimica oposta, um filamento está sendo ampliado no sentido 5'-->3' e o outro no sentido 3'-->5'. Mas as DNA polimerases só podem catalisar a síntese no sentido 5'-->3'. Este paradoxo foi resolvido com a demonstração de que a síntese de um filamento de DNA é contínua, enquanto a síntese do outro filamento é descontínuo. Em nível molecular, a síntese dos filamentos complementares de DNA está ocorrendo em sentidos físicos opostos, mas os novos filamentos são ampliados no mesmo sentido químico 5'-->3'. A síntese do filamento que está sendo ampliado no sentido geral 5'-->3' é chamada de contínua. O filamento que está sendo ampliado no sentido 3'-->5', chamado de descontínuo, cresce pela síntese de fragmentos curtos (sintetizados de 5'-->3') e pela subsequente união covalente destes fragmentos curtos. Assim, a síntese do filamento descontínuo ocorre por um mecanismo descontínuo.

• Primase

Todas as DNA polimerases tem uma necessidade absoluta de uma 3' -OH livre em um filamento primer de DNA e um molde apropriado de DNA para atividade. Nenhuma DNA polimerase conhecida pode iniciar a síntese de um novo filamento de DNA. Assim, algum mecanismo especial deve existir para iniciar as novas cadeias de DNA.

Enquanto a síntese contínua do filamento contínuo necessite da função de primer apenas na origem da replicação, um evento de priming é necessário para iniciar cada fragmento durante a síntese descontínua do filamento descontínuo. A RNA polimerase, é capaz de iniciar a síntese de novas cadeias de RNA em sítios específicos do DNA. Quando isto ocorre, é formada um híbrido RNA-DNA no qual o RNA nascente faz pontes de hidrogênio com o molde de DNA. Como as DNA polimerases são capazes de ampliar cadeias polinucleotídicas contendo um primer de RNA com uma 3' -OH livre, os cientistas começaram a testar a idéia de que a síntese de DNA é iniciada por primers de RNA.

Cada nova cadeia de DNA é iniciada por um curto primer de RNA sintetizado pela DNA primase.

Os primers de RNA fornecem a ponta 3' -OH necessária para a ampliação covalente das cadeias polinucleotídicas pelas DNA polimerases. A DNA polimerase III termina um fragmento quando encontra o primer de RNA do fragmento precedente.

Os primers de RNA são subsequentemente excisados e substituídos por cadeias de DNA. Esta etapa é feita pela DNA polimerase I em E.coli. Lembre-se de que, das tres DNA polimerases e E. coli, apenas a DNA polimerase I possui atividade de exonuclese 5'-->3'. A atividade de exonuclease 5'-->3' da DNA polimerase I excisa o primer de RNA, e ao mesmo tempo a atividade de polimerse 5'-->3' da enzima substitui o RNA por uma cadeia de DNA usando o fragmento de OKAZAKI ajdacente com sua ponta 3' -OH livre como primer. Como era de se esperar, com base neste mecanismo de substituição de primer, os mutantes polA de E. coli que não tem atividade de exonuclease 5'-->3' de DNA polimerase I são defeituosos na excisão de primers de RNA e união dos fragmentos de OKAZAKI. Após a DNA polimerase I ter substituído o primer de RNA por uma cadeia de DNA, a 3' -OH de um fragmento de OKAZAKI está próximo do grupo 5' -fosfato do fragmento precedente de OKAZAKI. Este produto é um substrato apropriado para a DNA ligase, que catalisa a formação de uma ligação fosfodiéster entre fragmentos adjacentes de OKAZAKI.

•DNA ligase

- Catalisa o fechamento covalente dos cortes no DNA.
- Atua quando falta ligações fosfodiéestes, sem a falta da base
- Não atua em cortes onde um ou mais nucleotídeos estão faltando (gaps)
- O AMP do intermediário ligase-AMP forma uma ligação fosfodiéstes com o 5´-fosfato do core, e em seguido um ataque nucleofílico ple 3-OH no corte no átomo de fósforo proximal do DNA produz uma ligação fosfodiéstes entre os nucleotídeos adjacentes no sítio do corte.

Se o filamento descontínuo do DNA é sintetizado descontinuamente, é necessário um mecanismo para unir os fragmentos para produzir os grandes filamentos de DNA presentes em cromossomos maduros. Este mecanismo é dado pela enzima DNA Ligase. A DNA ligase catalisa o fechamento covalente de cortes (falta de ligações fosfodiéster; sem falta de bases) nas moléculas de DNA usando a energia da NAD ou da ATP.

A DNA ligase não tem atividade nos cortes no DNA onde um ou mais nucleotídeos estão faltando, os chamados gaps (espaços). Os espaços podem ser preenchidos e fechados apenas pela ação combinada de uma DNA polimerase e uma DNA ligase. A DNA ligase tem um papel essencial não só na replicação do DNA, mas também no reparo do DNA e nas etapas de recombinação.

•DNA Helicase

- Os dois filamentos de DNA não podem ser saparados sem o desenrolar das duas moléculas em dupla hélice.
- A desilicoidização é catalizada pelas DNAs Helicases
- Após a deselicoidização, o DNA é mantido unifilamentar e distendido pela ligação das proteínas SSB (Proteínas de ligação ao DNA unifilamentar).

A replicação semiconservativa requer que dois filamentos de uma molécula de DNA parental sejam separados durante a síntese de novos filamentos complementares. Como a dupla hélice de DNA contém dois filamentos que não podem se separar sem a desenrolar volta por volta, a replicação do DNA requer um mecanismo de deselicoidização que é feito pela enzima DNA Helicase. As DNA helicases desenrolam as moléculas de DNA usando energia derivada do ATP.

Uma vez que os filamentos de DNA são desenrolados pela DNA helicase, eles devem ser mantidos em uma forma unifilamentar distendida para replicação.

•DNA Topoisomerase

-Catalisam quebras transitórias nas moléculas de DNA, mas usam ligações covalentes para manter as moléculas clivadas

São de dois tipos:
- topoisomerase I: produz quebras transitórioas unifilamentares no DNA= remove uma superhélice do DNA por vez
- Topoisomerase II: produz quebras transitórias bifilamentares no DNA = remove/introduz duas superhélices do DNA por vez

Os eixos de rotação necessários durante a replicação das moléculas de DNA circular são dados por enzimas chamadas DNA topoisomerases. Elas catalisam quebras transitórias nas moléculas de DNA, mas usam ligações covalentes para manter as moléculas clivadas.

Um resultado importante desta diferença é que as atividades da topoisomerase I removem superélices do DNA uma de cada vez, enquanto a topoisomerase II remove e introduz superélices duas de cada vez.

As enzimas topoisomerases I são energeticamente eficientes. Elas conservam a energia das ligações fosfodiéster clivadas estocando-a em ligações covalentes entre elas mesmas e os grupos fosfato nos sítios de clivagem. Elas então reaproveitam esta energia para fechar as quebras.

Pontos importantes: a replicação do DNA é complexa, exigindo a participação de um grande número de proteínas. A síntese de DNA é contínua no filamento da prole que está sendo estendido no sentido 5'-->3', mas é descontínua no filamento que cresce no sentido geral 3'-->5'.

Novas cadeias de DNA são iniciadas por primers de RNA curtos sintetizados pela DNA primase.

As enzimas e as proteínas de ligação ao DNA envolvidas na replicação se reúnem em um replissomo em cada forquilha de replicação e atuam em conjunto a medida que a forquilha se move ao longo da molécula de DNA parental.

Aspectos Gerais:

• Os dois filamentos da dupla hélice de DNA são replicados ao mesmo tempo na mesma direção.
• A síntese é contínua em um filamento (leading) e descontínua em outro filamento (lagging)
• As novas cadeias são iniciadas por curtos segmentos de RNA (primer) sintetizados por uma DNA primase
• Várias enzimas e proteínas estão envolvidas na replicação se reúnem em um replissomo em cada forquilha de replicacação.

Análise Molecular de Genes

Pontos importantes: os genes humanos que causam a doença de Huntington, a fibrose cística e vários outros distúrbios tem sido identificados por clonagem posicional. As sequencias de nucleotídios destes genes foram usadas para prever as sequencias de aminoácidos de seus produtos polipeptídicos e obter informações valiosas sobre as funções dos produtos gênicos. A identificação destes genes levou diretamente a novos métodos de tratamento das doenças, enfoques possíveis de terapia gênica e testes de DNA para mutações que causam as doenças.

Doença de Huntington

A doença de huntington é um distúrbio insidioso causado por um mutação autossômica dominante, que ocasionalmente ocorre em cerca de um em 10000 indivíduos de descendência européia. Os indivíduos com DH sofrem um degeneração progressiva do sistema nervoso central, começando em geral aos 30 a 50 anos e terminando em morte 10 a 15 anos depois.

Hoje em dia, a DH é intratável. Entretanto, a identificação do gene e do defeito mutacional responsável pela DH nos deram uma esperança de um tratamento eficaz no futuro. Devido à idade avançada de início da doença, a maioria dos pacientes com DH já tiveram filhos antes do aparecimento dos sintomas da doença. Como o distúrbio é causado por uma mutação dominante, cada filho de um paciente heterozigoto DH tem uma chance de 50 por cento de ser afetado pela doença. Estes filhos observam a degeneração e morte de seu genitor com DH sabendo que tem uma chance de 50% de ter o mesmo destino. Em vista da disponibilidade dos testes de DNA para a mutação de DH, as pessoas em risco de transmitir o gene defeituoso para seus filhos podem determinar se o portam antes de começar uma família. Entretanto, os potenciais efeitos psicológicos de uma identificação positiva da mutação de DH podem ser traumáticos.

Fibrose Cística

A fibrose cística (FC) é uma das doenças hereditárias mais comuns nos humanos, afetando 1 em cada 2000 nascimentos de origem européia. A FC é herdada como uma mutação autossômica recessiva e a frequência de heterozigotos é estimada como sendo de 1 em 25 nas populações caucasianas. Um dos sintomas facilmente diagnosticáveis da FC é um suor excessivamente salgado, um efeito altamente benigno do gene mutante. Outros sintomas não são benignos. Os pulmões, o pâncreas e o fígado ficam entupidos com um muco espesso, o que resulta em infecções crônicas e por fim em mau funcionamento destes órgãos vitais. Além disso, o muco em geral se acumula no tubo digestivo, fazendo com que as pessoas fiquem desnutridas independentemente do quanto comam. As infecções pulmonares são recorrentes, e os pacientes em geral morrem de pneumonia ou de infecções correlatas do sistema respiratório. A expectativa de vida hoje para alguém com FC é de cerca de 30 anos, mas a qualidade de vida é baixa.

Diagnóstico Molecular de Doenças Humanas

Pontos importantes: os genes mutantes responsáveis por várias doenças hereditárias humanas podem ser diagnosticados com precisão triando-se DNAs genômicos quanto ao defeito genético.

Os resultados destes testes fornecem informações que permitem aos consultores genéticos informar as famílias quanto ao risco de uma criança afetada.

Triagem Populacional para doenças genéticas

O objetivo da triagem é o reconhecimento precoce de um distúrbio, de modo que uma intervenção evite ou reverta o processo da doença ou quepossam ser tomadas decisões reprodutivas bem informadas. A triagem de doenças genéticas tem muitas implicações sociais e psicológicas. A carga de ansiedade, os custos e potencial estigmatização que envolvem um teste positivo devem ser avaliados em relação a sua necessidade de detecção. Os testes de triagem são erroneamente considerados definitivos para o diagnóstico. Os polimorfismos de DNA (RFLPs, VNTRs e, mais comumente, polimorfismos de repetições de microssatélites) podem ser usados como marcadores na análise de ligação. Uma vez estabelecidade a fase de ligação em uma família, o locus marcador poder ser triado para se determinar se a pessoa herdou um cromossomo (ou, mais precisamente, um segmento cromossômico) contendo um gene da doença ou contendo um gene normal. A análise de ligação, uma forma de diagnóstico genético indireto, usa marcadores ligados para determinar se uma pessoa herdou um cromossomo contendo um gene da doença de seu genitor. A necessidade de tipar vários membros da família e as possibilidades de recombinação e casamentos não informativos são as desvantagens desta abordagem. Na genética clínica um diagnóstico preciso é a primeira e mais importante etapa do cuidado do paciente. A maioria dos geneticistas clínicos adota o princípio de não-diretividade: a informação sobre os riscos, história natural, tratamento e resultado são apresentados de modo balanceado e neutro, mas as decisões sobre a reprodução são deixadas para a família. A consulta genética inclui cinco temas: conduta médica, determinação do risco, opções de risco, decisões reprodutivas e serviços de apoio. As avaliações de genética clínica incluem exame físico, história familiar detalhada, testes auxiliares quando necessários e comunicação da informação para a família por meio de cartas e distribuição de publicações.

Número Variável de Polimorfismos de Repetições em Tandem

O enfoque descrito geralmente detecta a presença ou ausência de um sítio de restrição. Estes polimorfismos são em geral chamados de polimorfismos de sítios de restrição (RSPs). Neste caso, um polimorfismo só tem dois alelos possíveis, estabelecendo um limite na quantidade de diversidade genética que pode ser vista. Mais diversidade pode ser observada se um sistema polimórfico tiver muitos alelos e não apenas dois. Uma variação no enfoque de RFLP forneceu tal sisstema. Esta variação em particular explora os minissatélites que existem pelo genoma.

Lembrando que os minissatélites são regiões nas quais a mesma sequencia de DNA é repetida várias vezes, em tandem. A variação genética medida aqui está no número de repetições em uma determinada região, que varia substancialmente de indivíduo para indivíduo (donde o termo número varíavel de repetições em tendem, ou VNTRs).

Os VNTRs são detectados usando-se um enforque similar ao usado para os RFLPs convencionais. O DNA é digerido com uma enzima de restrição, e os fragmentos são submetidos a eletroforese, desnaturados e transferidos para um meio sólido. A diferença é que as sondas especiais são usadas para se hibridizar apenas com uma determinada região de minissatélite.

Enquanto os RSPs revelam polimorfismos devido a presença ou ausência de um sítio de restrição, os VNTRs revelam polimorfismos devidos a números diferentes de repetições situadas entre dois sítios de restrição.

Os VNTRs são uma forma de RFLP que surge de variação do número de repetições em tandem em uma região do DNA. Como os loci de VNTR podem ter muitos alelos diferentes, eles são especialmetne úteis em genética médica e outras aplicações.

Referências Bibliográficas:

JORGE, Lynn B; CAREY, John C.; BAMSHAD, Michael J.; WHITE, Raymond L. Genética Médica. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan (2000), 2 ed.

SNUSTAD; SIMMONS. Fundamentos de Genética. Localização: 575 S674f 2ed.