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Genes letais, importância e detecção.
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Prof. Dr. José Bento Sterman Ferraz Convidada: Msc. Laís Grigoletto
Disciplina ZMV0215 Genética Básica e Biologia Molecular
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Histórico • Descoberto pelo cientista francês Lucien Cuénot em
1905. Estudando a herança da cor da pelagem em camundongos, verificou que não obedecia às proporções mendelianas esperadas;
• Acasalando ratos de pelagem amarela (dominante), nasciam animais de pelagem amarela e castanha (recessivo) na proporção 2:1 e não 3:1 (Lei de Mendel);
• Animais com pelagem amarela homozigotos não chegam a nascer, morrendo na fase embrionária.
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Genes letais/deletérios
• Existem inúmeras doenças ou erros metabólicos, em humanos e outras espécies animais, que são condicionados por genes, a maioria com ação recessiva.
• Esses genes, que, em algum grau, causam doenças, diminuição de viabilidade, de fertilidade, de adaptação dos animais são conhecidos como genes letais/deletérios. Qual a importância de identificar animais que sejam,
potencialmente, transmissores desses genes?
Mutações
• As mutações são alterações permanentes na sequência de nucleotídeos que podem ser oriundas de um erro durante a duplicação do DNA ou por fatores ambientais.
• É um evento raro, que pode ser tanto neutra, prejudicial ou vantajosa para um ser vivo.
Células Somáticas – alteram o controle de sua multiplicação -> neoplasias
Células Germinativas – transmitidas para a próxima geração.
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Fatores Físicos • Radiações: - ionizantes (raios X, alfa, beta, gama) - excitantes (ultra-violeta) Fatores químicos mutagênicos, que reagem com DNA • O exemplo de drogas, como cocaína e as mutações
ligadas à hemofilia. Fatores biológicos, como os vírus Frequência: - Nos mamíferos, de 1:1x106 a 1:30.000 - Bactérias: chega a taxas assustadoras de 1:300!!!
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Causas das Mutações
• São classificadas como:
• Mutações gênicas: alteram sequências de nucleotídeos por substituição, adição ou remoção de bases.
• Mutações cromossômicas: modificações na
estrutura e número dos cromossomos.
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Mutações
Alterações genéticas pontuais em um organismo, que ocorrem em poucos pares de bases nitrogenadas, alterando a expressão de determinado gene.
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Mutações Gênicas
Tipos de mutações As mutações podem ser por: • substituição: ocorre a substituição de uma
só base de DNA • deleção: remoção de uma ou mais bases de
DNA • Inserção: adição de uma ou mais bases de
DNA
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Mutação silenciosa Mutação por troca de sentido Mutação sem sentido
Mutação por substituição
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Mutação silenciosa
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Mutação por troca de sentido
Mutação por substituição
• Substituição de uma base do DNA de tal modo que,
no mRNA, um códon que especifica um aminoácido é
alterado para um códon de STOP, ou o contrário.
Originando uma proteína mais curta ou mais longa do
que a proteína normal.
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Mutação sem sentido
Mutação por substituição
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Mutação por deleção
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Mutação por inserção
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• Estruturais -> deleção, inversão, duplicação e
translocações.
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Mutação Cromossômicas
• Numéricas -> Síndrome de Down
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Mutação Cromossômicas
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Genes letais/deletérios
Letais Obrigatórios (verdadeiros) Sub-letais Semi-letais
Causam a morte antes ou logo após o nascimento
Causam a morte antes da idade reprodutiva
Diminuem a eficiência fisiológica de maneira
temporária ou permanente, sendo fatais em alguns
indivíduos.
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Exemplo:Cor da Pelagem de cavalos
(Letal obrigatório)
Gene W_: quando seu alelo dominante esta presente ele impede a expressão de outro gene Ocasionando MORTE PRECOCE
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DUMPS (Letal obrigatório)
A Deficiência da Uridina Monofosfato Sintase (DUMPS do inglês - Deficiency of Uridine Monophosphate Synthase) é caracterizada por uma mutação no gene da enzima uridina monofosfato sintetase (UMPS), resultando em uma total deficiência desta. A UMPS faz parte da via metabólica de síntese das pirimidinas, que são imprescindíveis para a síntese de DNA e RNA. Como no desenvolvimento embrionário são sintetizadas grandes quantidades de DNA e RNA, embriões homozigotos para o alelo mutante morrem por volta do 40º dia de vida. Animais heterozigotos são aparentemente normais, entretanto apresentam apenas metade da atividade normal da enzima UMPS, além de, durante a lactação, excretarem altos níveis de ácido orótico no leite e urina.
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CVM (Letal obrigatório)
A doença do Complexo de Má Formação Vertebral é uma doença genética recessiva, conhecida como CVM (do inglês Complex Vertebral Malformation). Esta doença provoca altas taxas de aborto devido à má formação do feto, sendo que vacas portadoras podem ter suas características reprodutivas afetadas quando acasaladas com touros portadores. Embriões e fetos homozigotos para CVM raramente nascem, sendo sempre prematuros (uma a duas semanas), apresentando baixo peso ao nascimento, encurtamento da coluna cervical e torácica e má formação cardíaca em alguns casos. Uma análise genealógica permitiu traçar a origem do alelo causador da doença, chegando a dois ancestrais comuns: os touros Carlin-M Ivanhoe Bell e Penstate Ivanhoe Star que foram muito utilizados nos programas de inseminação artificial no mundo nas décadas de 1980 e 1990. Esses dois touros também são portadores do alelo BLAD e, dessa forma, ambos os alelos foram disseminados nos rebanhos
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BLAD (Semi-letal)
A Deficiência de Adesão Leucocitária Bovina, conhecida como BLAD (do inglês - Bovine Leucocyte Adhesion Deficiency) é causada por uma mutação recessiva letal no gene CD18. O touro da raça Holandês foi identificado como o principal disseminador do alelo BLAD para vários rebanhos, já que seu sêmen foi amplamente utilizado em programas de inseminação artificial em todo o mundo, devido ao seu elevado mérito genético para produção de leite. Animais homozigotos para BLAD apresentam crescimento retardado, perda de dentes, comprometimento do sistema imune e morrem ainda jovens, geralmente de pneumonia. Esses efeitos resultam de uma disfunção dos glóbulos brancos, que são células de defesa do sistema imunológico. Animais heterozigotos (portadores do alelo recessivo) apresentam desenvolvimento normal e podem transmitir o alelo BLAD para a progênie. Orienta-se que animais portadores do alelo BLAD, com alto mérito genético, devam ser acasalados com animais que não sejam portadores.
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Doenças em vacas Jersey (Subletal)
1. ACONDROPLASIA: um tipo não letal de acondroplasia, conservando-se os animais magros e de pelo arrepiado devido a distúrbios metabólicos. 2. AUSÊNCIA DE TETAS: úbere deformado com uma só teta do lado esquerdo. Recessivo. 3. CASCOS ESPARRAMADOS: causando dor quando o animal caminha, obrigando-o a andar de joelhos. Recessivo. 4. MICROMELIA ACONDROPLÁSTICA: mandíbula inferior imperfeita, dificultando o pastoreio, podendo causar encurtamento dos membros. Recessivo. 5. NANISMO: os bezerros nascem normalmente, tornando-se retardados após os 12 meses de idade. É um nanismo proporcionado. 6. QUARTELAS DOBRADAS: os animais andam sobre o joelho. Recessivo.
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Genes deletérios x endogamia
• Endogamia -> homozigose (genes recessivos deletérios)
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Padrões de Herança
Mecanismos pelos quais os defeitos genéticos serão transmitidos de geração a geração:
• Autossômicas Recessivas- os genes estão presentes
nos cromossomos autossômicos e os indivíduos afetados tem duas cópias do gene mutante. Ex: Albinismo.
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Padrões de Herança • Autossômicas Dominantes- os genes estão
presentes nos cromossomos autossômicos, mas basta uma cópia do gene mutante para causar a doença. Ex: Doença de Huntington.
Fonte: geneticavirtual
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Padrões de Herança
• Ligados ao cromossomo X – os
genes agem como mutações dominantes no sexo masculino e têm herança comum no sexo feminino. Ex: Hemofilia, Daltonismo.
Fonte: ashemrj
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Padrões de Herança
• Poligênicas ou Multifatoriais – resultam de
mutações em genes de loci diferentes ou surgem da interação de fatores ambientais com múltiplos genes. Ex: Doenças cardíacas coronárias, câncer, esquizofrenia e obesidade.
Detecção de genes deletérios
• A detecção de portadores de genes deletérios pode ter consequências totalmente diferentes, pois ele se distinguem, basicamente, em dois grupos:
• Os portadores assintomáticos, nos quais o risco de uma doença genética só existe para a prole, como no caso da herança autossômica recessiva ou recessiva ligada ao X;
• Os portadores sintomáticos ou pré-sintomáticos, nos quais o risco existe tanto para a prole e para si mesmos, como o caso da herança autossômica dominante.
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Na prática....
Nem sempre se conhece os genótipos dos indivíduos e parentes analisados
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Análise de Pedigree
Marcadores Moleculares
Como identificar portadores de genes recessivos
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Análise de pedigree
• Exige informações precisas do pedigree
• Exige anotações de ocorrências e rigorosa escrituração zootécnica
• Exige conhecimento da ação gênica e estudo criterioso do aparecimento dos casos
• Exige providências para controle e/ou eliminação dos genes
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Análise de pedigree
Fonte: labgenetic.com
Fonte: pastoraustralianobrasil.com.br
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Marcadores Moleculares
• Ligados aos genes que causam as doenças
• Sua utilização identifica, com boa precisão, a presença dos genes, facilitando a identificação dos portadores
• Propiciam diagnósticos preciso e precoce
• Custos decrescentes
• Podem ser grandes ferramentas complementares nos processos de seleção.
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Evolução dos Marcadores Moleculares
• Isoenzimas
• Marcadores de DNA (RFLP, Minissatélites)
• Marcadores de DNA baseados em PCR (RAPD, Microssatélites, AFLP)
• Sequenciamento de DNA (SNP)
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RFLP (Polimorfismo no comprimento de
fragmentos de restrição)
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Técnicas
• PCR (amplificação enzimática do DNA)
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Técnicas
• Método Citogenético
Aberrações cromossômicas
Micronúcleos SCE
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Técnicas
• Genotipagem
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Técnicas
• Genotipagem
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Técnicas
• Sequenciamento de DNA
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Técnicas
• Sequenciamento de DNA
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Técnicas
• Sequenciamento de DNA
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