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Genética Bioquímica
Tipos de proteínas
• Manutenção– 90%– presentes em todas as células– estrutura e função da célula
• Especialidade– 10%– produzidas por um número limitado de tipos celulares– funções singulares que contribuem para a
individualidade da célula.
Classes funcionais de proteínas Doença Herança
Enzimas Aminoácidos Fenilcetonúria AR
Carboidratos Galactosemia AR
Ácidos orgânicos Acidemia metilmalônica AR
Lipídios Deficiência de carnitina AR
Purinas Defic. de adenosina-desaminase
AR
Porfirinas Porfiria intermitente aguda
AD
Transporte Entre órgãos Talassemia AR
Membrana de organelas
Cistinose AR
Intracelular S. Menkes AR
Membrana epitelial
Fibrose cística AR
estrutural Extracelular Osteogênese imperfeita AR, AD
Membrana celular/ intracelular citoesqueleto
S. Ehler-Danlos IV AD
Organela S. Zellweger AR
homeostase extracelular
Hemostasia Hemofilia A XL
Inibição de proteases Deficiência de alfa –1-antitripsina AR
metabolismo Receptores de luz Retinite pigmentosa AD
e comunicação
Hormônios Defic. hormônio de crescimento AR
intracelular Receptor de hormônio Leprechaunismo AR
Receptor de metabólitos Hipercolesterolemia familiar AD
S P
C
Alteração estrutural das proteínas
• As mutações dos genes estruturais reduzem a estabilidade da proteína.
• A atividade de uma proteína depende de sua estrutura primária e eventos modificadores mediados por outras proteínas– modificações pós-tradução– síntese de polipeptídeos– moléculas que se associam à proteína para
torná-la ativa como os co-fatores.
Anormalidades que afetam a estrutura da proteína
• Primária– a conformação de uma proteína depende da estrutura primária
de aminoácidos. – alterações da seqüência de aminoácidos alteram a conformação
da proteína e reduzem sua estabilidade (anemia falciforme)• Secundária
– durante ou após a tradução algumas proteínas sofrem modificações covalentes essenciais à sua função.
– glicolisação (glicogenose) ou hidroxilação (S. Ehler-Danlos)
Anormalidades que afetam a localização/montagem da proteína
• Depois que o peptídeo é dobrado em sua conformação correta, ele deve ser dirigido à sua posição celular ou extra-celular antes de assumir sua função.
• Defeitos primários que comprometem o trânsito celular– acidúria metilmalônica - códon finalizador cria uma proteína que não é
captada pela mitocôndria, impedindo a formação de um produto gênico funcionante.
• Defeitos secundários que comprometem o trânsito celular– algumas proteínas são localizadas com base em sua estrutura
conformacional pós-tradução. – As hidrolases ácidas na doença das células I apresentam um defeito
pós-tradução que é essencial à sua ligação aos lisossomos.
Mutações que alteram a associação de proteínas
• Mutações primárias que comprometem a montagem ou interação das subunidades em proteínas multiméricas– se uma proteína for composta de subunidades, uma mutação
pode impedir a associação delas (osteogênese imperfeita tipo II)
• Deficiências secundárias devido à ausência de formação de complexos de múltiplas proteínas– a função de uma proteína pode sofrer
redução secundária– peptídeos que formam um complexo
tem defeitos genéticos primários que impedem sua síntese
– a estrutura sofre proteólise prematura– os peptídeos funcionam mas numa
posição errada onde sua função é neutra.
– na doença de Zellweger há uma alteração na biogênese dos peroxissomos. As enzimas deficientes são sintetizadas normalmente mas sofrem degradação prematura no citosol, onde são vulneráveis à proteólise.
Mutações que comprometem a ligação, disponibilidade ou remoção de co-
fatores• Algumas proteínas são ativadas após a sua ligação com cofatores
não protéicos. • Mutações primárias podem comprometer a ligação do cofator à
proteína (homocistinúria).• Anormalidades secundárias da função da proteína devida a
inadequação da síntese, transporte, fixação ou remoção de moléculas (homocistinúria, deficiência de holocarboxilase-sintetase, biotinidase).
• A natureza desses defeitos os torna possíveis de tratamento com a terapia bioquímica específica, principalmente quando o co-fator é uma vitamina hidrossolúvel.
Localização da proteína X sítio da fisiopatologia
• A mutação de uma proteína específica de um tecido pode produzir uma doença restrita àquele tecido (talassemia) ou ter efeitos secundários sobre outros tecidos (fenilcetonúria)
• Os efeitos clínicos das mutações de uma proteína de manutenção se limitam aos tecidos em que a proteína é mais abundantes e exerce uma função especializada.
• No defeito do ciclo da uréia as enzimas argininosuccinato-sintetase e argininosiuccinato-liase estão em todas as células, mas seu nível de expressão é maior no fígado, local onde ocorre a conversão de amônia em uréia (função do ciclo da uréia).
• Em algumas doenças a perda da função de manutenção é responsável por uma apresentação clínica e a perda da função específica do tecido produz outras manifestações
– a deficiência grave de HPPT, causa S. de Lesh-Nyhan e moderada, gota e nefrolitíase sem alterações do sistema nervoso.
Anomalia molecular X Fenótipo
• Mutações diferentes de um único gene podem produzir fenótipos clínicos diferentes.
• A heterogeneidade de um lócus freqüentemente é responsável pela
heterogeneidade clínica.
• As apresentações clínicas de várias mutações podem ser tão diferentes que, apenas do ponto de vista clínico, não é evidente que afetem a mesma proteína.
• Para algumas proteínas não é importante se a mutação reduziu a quantidade da proteína normal ou se resulta em quantidade normal de proteína anormal como na doença de Tay-Sachs.
• Para outras essa alteração é importante como as que acarretam
subprodução das cadeias de globina (talassemia) ou as mutações puntiformes que não reduzem a quantidade da cadeia de globina (metemoglobinemia).
acúmulo demoléculas complexas
sintomas permanentes/progressivos
sem relação com a dieta
peroxissomoslisossomos
intoxicação
períodos assintomáticos intercalados com
crises agudas
aminoacidopatiasacidúria orgânica
defeito do ciclo da uréia
metabolismo energético
Produção/utilização deficiente de energia
glicogenosesacidemias láticas
doenças mitocondriais
Suspeita clínica
• consanguinidade • irmão com mesmo quadro clínico• ausência de afecção pediátrica
justificável• acometimento súbito sem causa
pediátrica aparente
Erros inatos do metabolismo
• CARBOIDRATOS• LIPÍDIOS• AMINOÁCIDOS• ACIDEMIAS
ORGÂNICAS
• CICLO DA URÉIA• DDL• METAL• PURINAS
Diagnóstico diferencial
• sepse (não exclui EIM)• asfixia• doença respiratória do RN
Achados predominantes
• Encefalopatia aguda • Doença cardíaca • Doença hepática aguda• DHE e DAB• Dismorfismos
Doença de Tay-Sachs
• Início dos sintomas– 6 meses, estado vegetativo com 1-2
anos, óbito com 2-3 anos• Incidência
– Asquenazim (EUA) 1:3.900 e não asquenazim (EUA) 1:112.000
• Defeito básico– ausência de hex. A
• Diagn. Prénatal– ensaio enzimático e análise DNA (chr. 15)
Fibrose Cística
chr. 7q31-32250 Kb 27 exons
CFTR (cystic fibrosis transmembrane condutance regulator)
170 Kd
Fibrose cística• Doença letal mais comum na população branca• AR• Defeito primário - regulação transporte de cloro• Diagnóstico: IRT, Na/Cl no suor, testes biomol.• QC: SP (15%): pneumonia de repetição (S.aureus, P. aeruginosa)
- BCE, bronquiectasiaIP (85%): desnutrição, infertilidade, cirrose hepática, íleo
meconial (10-20%), dilatação ductos gl. salivares (atrofia e fibrose)
Doença de Niemann-Pick• atividade esfingomielinase
– biópsia hepática e MO
• Diagn. prénatal: análise de DNA
• Defeito básico– def. Esfingomielinase- acúmulo
esfingomielina e colesterol
• Tipo a-b– def. Esfingomielinase (80%)
• Tipo c-d– def. Transporte e esterificação de
colesterol intracelular
• Início da manifestação: 6m
• Hepatoesplenomegalia, deficit de crescimento e desenvolvimento, xantomas, febre, linfadenopatia, vômito, mácula cor de cereja
• Tratamento
• Óbito: 1-2a
Gaucher
Doença de depósito lisossomal
Genética
• Herança autossômica recessiva• Judeus asquenazins 1:1.000
Htz 1:18• >350 casos publicados• Heterogeneidade• Gene 1q21-31• Mutações
– 44 tipos– Mais comuns: N370S; L444P;
84insG; IVS2
Defeito metabólico
• Deficiência de glicocerebrosidase– beta-glicosidase lisossomal
Célula RE
fuc-gal-NAglc-gal-ceramídio fuc-gal-Naglc-gal-glc-ceramídio
fuc-gal-Naglc-gal-glc-ceramídio
gal-Naglc-gal-ceramídio
NAcglc-gal-glc-ceramidio
gal-glc-ceramidio
glc-ceramidio
ceramídioEsfingosina +Ácido graxoPC-ceramídio
Gal-gal-glc-ceramidio
Nacgal-gal-gal-glc-ceramidio
-galactosaminidase
-galactosidase
-fucosidase
-galactosidase
-hexosaminidase
-galactosidase
-glicosidase
-galactosidase-hexosaminidase
ceramidaseesfingomielinase
Características clínicas
acúmulo
MOFígadoBaçoPulmãoRins
PancitopeniaHepatoesplenomegaliaDoença infiltrativa pulmonarGlomerulonefrite
Sistema osteoarticular (20%)
• Necrose asséptica da cabeça do fêmur• Fratura patológica• Dor óssea• Infarto ósseo• Osteopenia• Lesões líticas• Compressão vertebral• Osteonecrose
Tipo I AdultoNão neuropáticoMais comum(99%)
Tipo II
Tipo III
InfantilNeuropática aguda
Juvenil
HepatoesplenomegaliaLesões osteolíticasPancitopenia
Deficit crescimentoRetardo DNPMAumento de tônusOrganomegaliaEstrabismoÓbito com 2 anos - pneumopatia
Intermediária entre I e IIAtaxia, convulsão, mioclonia, demênciaÓbito com 10-15 anos
Laboratório
• Biologia molecular • Diagnóstico pré-natal• Ensaio enzimático: beta-
glicosidase– 15% tipo I– 2,3% tipo II e III
Tratamento
• Reposição enzimática EV– 30-60ui/Kg/sem
• Terapia de redução de substrato VO
Mucopolissacaridoses
• Deficiência de enzima lisossômica envolvida na degradação de MPS- GAG, dermatan sulfato, queratan sulfato
• Herança• Diagnóstico pré-natal• Tratamento• Diagnóstico diferencial
Face infiltradaCabeça largaHisurtismoSinofrePonte nasal baixaNarinas antevertidasBochechas proeminentesLábios carnososLíngua largaHiperplasia de gengivaBoca entreabertaMandíbula pequena
Quadro clínico
• Baixa estatura• Pele seca, amarelada• Tórax curto, em barril• Abdome protuso• Hepatoesplenomegalia• Hérnia umbilical/inguinal• Dedos curtos
MPS I• Tipos
– Hurler (grave)– Hurler-Schie (intermediária)– Schie (leve)
• Dismorfismos, alterações esqueléticas, opacidade corneana, retardo mental (apenas Hurler)
• HS, DS• Alfa-iduronidase• 22pter-q11• Tratamento
MPS II• Tipos
– Hunter A e B (início tardio/precoce)
• Anomalias esqueléticas moderadas, sem opacidade corneana, retardo mental apenas na B
• HS e DS• Iduronato sulfato sulfatase• Xq26-27• Tratamento
MPS III
• Tipos – Sanfilippo A, B, C, D
• Dismorfismos leve, anomalias esqueléticas mínimas, sem opacidade corneana, retardo mental presente
• HS• Heparan-N-sulfatase (A), alfa-N-acetil-
glicosaminidase (B), acetil-CoA-alfa-glicosaminidase-N-acetiltransferase (C), alfa-N-acetilglicosaminidase-6-sulfatase
MPS IV• Tipos
– Morquio A e B• Dismorfismos graves, anomalias esqueléticas graves,
opacidade corneana grave, retardo mental ausente• KS• Galactosaminidase-6-sulfato-sulfatase (A), beta-
galactosidase (B)• 3p21-q21
MPS VI• Tipos
– Maroteaux-Lamy A e B• Dismorfismos moderado (A) a grave (B), anmalias
esqueléticas moderado (A) a grave (B), opacidade corneana, retardo mental (B)
• DS• Arilsulfatase B• 5p11-q13
MPS VII
• Tipo– Sly
• Dismorfismos e anomalias esqueléticas graves, sem opacidade corneana, retardo mental tardio
• DS/HS• Beta-glicuronidase• 7cen-q22
Oftalmologia• Opacidade
corneana• Complicação
– glaucoma Sistema cardiopulmonar
• Insuficiência cardíaca
• Infiltração pulmonar
Otorrino/fonoaudiologia
• Obstrução nasal crônica• Respiração ruidosa• Hipertrofia de adenóides• Sialorréia• Redução do reflexo de engasgo• Voz grave• Dificuldade de pronunciar alguns fonemas• Apnéia do sono
Odontologia• Dentes esparsos• Incisivos cônicos• Mordida aberta• Atraso de erupção dentária• Dilaceração de raízes• Destruição óssea com imagem de cistos no
1º molar e 1-2º molar mandibular permanente
• Hiperplasia alveolar• Limitação da articulação temporomandibular
Sistema musculoesquelético• Baixa estatura• Pescoço curto• Subluxação C1-C2• Pectus
carinatum/excavatum• Gibosidade/cifose
lombar/dorsal• Limitação articular
(mão em garra)• Alargamento punhos
Anomalias radiológicas
• Cabeça grande/deformada• Esfenóide plano• Sela túrcica em J (cisto
aracnoideo)• Fechamento prematuro das
suturas sagital e lambdoide• Base do crânio e órbitas
denso• Órbitas proeminentes• Ligamento estilóide
calcificado (25%)• Costelas alargadas• Corpos vertebrais
biconvexos, displásicos• Porção basilar do ilíaco
pouco desenvolvida• Diafise de ossos longos
distorcida com deformação de epífises
D. Pompe• Hipotonia• Atraso de desenvolvimento• Posturas anormais• Intolerância ao exercício• Infecção de repetição• Broncoaspiração• Cefaléia matinal• Dificuldade respiratória• Apnéia do sono• Sonolência• Perda progressiva da função
pulmonar• Fraqueza muscular – dificuldade
para tussir• Insuficiência respiratória
progressiva– Retenção crônica de pCO2,
redução de p O2 e satO2– Piora durante o sono
Progressão gradual dos sintomas –D. Fabry
20 anos 40 anos
Doença cardíaca
Doença SNC
Doença renal
Acroparestesia
Sintomas – D. FabryInsuficiência renalComplicação neurológicaDoença cerebrovascularDisfunção cardíacaPerda da audição
Distúrbios gastrointestinaisAngioqueratomasFadiga
Crises de dor, acroparestesiasHipohidroseOpacidade de córnea e cristalinoFebre recorrenteIntolerância ao calor/frioAlterações psicossociais
ADULTO
ADOLESCENTE
CRIANÇA
(hepato)esplenomegalia
Ascite fetal
hidropsia
Letal no período neonatal
Infantil precoce juveniladulto
Infantil tardio
Paralisia do olhar vertical
60a
1a 2a 3a 6a 10a 20a 30a
D. Niemann – Pick CHepato/esplenoAusente=15%Idade de início variávelRegride com idadeAparece antes dos sinais neurológicos
HIDROPSIA FETALNÃO-IMUNE
D. Niemann-Pick C
Atrofia cerebelar
“Sea blue histiocytes” Células espumosas
Teste de Filipin
Sequenciamento Genético• Padrão ouro para detectar mutaçoes genéticas • Maior fator limitante é o tamanho da sequencia
genética a ser decodificado• Há dois genes envolvidos em NPC: NPC1 (25 exons)
e NPC2 (5 exons)
TAGCCATCGGAACGTACTCAATGATGTCGA