Bases Moleculares, bioquímicas e celulares das doenças genéticas

1. Bases Moleculares, bioquímicas e celulares das doenças genéticas Maykon Pablo Aguiar Fenelon Emanoel Jefferson Aguiar Fenelon Paulo Aguiar de Albuquerque Júnior Maykon P A Fenelon

3. Defeitos das Proteínas Receptoras;

4. Defeito de transporteMaykon P A Fenelon

5. Maykon P A Fenelon

7. Uma proteína com um papel de manutenção na maioria das células pode estar presente em um nível mais alto em alguns tecidos nos quais tem uma função mais especializada.Maykon P A Fenelon

8. Relação entre o sitio de expressão de proteína e o sítio da doença Mutação de proteína histoespecíficas: exercem função única contribuindo para individualidade da célula maioria das vezes produz doença restritaàquele tecido, embora possam ocorrer manifestações secundariasem outros tecidos. Alguns casos não podemos prever a relação entre o sítio em que a proteína é expressa e o sítio de alteração patológica em uma doença genética. Exemplo: Fenilcetonúria: ocorre no fígado, mas a patologia no cerebro. Maykon P A Fenelon

9. Mutação em proteínas estruturais Raramente causam alterações patológicas em todo o corpo. Exceção: mutações de genes essenciais para todos os tecidos (actina e DNA polimerase), são na maioria dos casos incompatíveis com a vida. Freqüentemente limitada a um ou poucos tecidos Duas razões: Exemplo: doença de Tay – Sachs Neurodegeneração fatal, mas os outros tipos de cels ficam ilesas; Relação entre o sitio de expressão de proteína e o sítio da doença Maykon P A Fenelon

10. Doenças envolvendo enzimas Maykon P A Fenelon

11. Correlação entre Genótipo e Fenótipo na doença genética 3 tipos de variação genética Heterogeneidade alélica Heterogeneidade de locus Efeitos dos genes modificadores Maykon P A Fenelon

13. As conseqüências bioquímicas e clinicas de uma mutação específica em uma proteína são frequentemente imprevisíveis.Heterogeneidade alélica Maykon P A Fenelon

14. Maykon P A Fenelon

15. Heterogeneidade de locus A hetereogeneidade genética também surge da associação de mais de um locus com uma condição clínica específica, uma situação chamada heterogeneidade de locus. Exemplo: Hiperfenilalaninemia(mutação em qualquer um dos 5 genes) Maykon P A Fenelon

16. Genes modificadores Tal variação fenotípica pode, a principio, ser atribuída a fatores ambientais ou à ação de outros genes, chamados de genes modificadores. Poucos genes modificadores foram identificados para distúrbios monogênicos humanos. Os genes modificadores apenas raramente serão alelos causadores de doença em outros loci. Ex.: Paciente com fibrose cistica homozigotos, apresentando dnç pulmonar altamente varaiáveldevido em parte a ação de um gene modificador Maykon P A Fenelon

17. DOENÇAS ENZIMATICAS ENZIMAS SÃO CATALISADORES BIOLÓGICOS QUE MEDEIAM COM GRANDE EFICIÊNCIA A TRANSFORMAÇÃO DE SUBSTRATO EM PRODUTOS; O GENOMA HUMANO POSSUI MAIS DE 5.000 GENES QUE CODIFICAM ENZIMAS, POR ISSO NÃO É SURPREENDENTE QUE EXISTAM VARIAS DÊFICIENCIAS EM ENZIMAS HUMANAS; Maykon P A Fenelon

19. Deficiência da fenilalanina hidroxilase ou fenilcetonúriaMais comum em heterozigotos compostos Maykon P A Fenelon

20. Maykon P A Fenelon Codifica o PAH

21. VIAS BIOQUIMICAS Maykon P A Fenelon

22. Maykon P A Fenelon

23. FENILCETONURIA (PKU) CLÁSSICA: Chamada de epítome dos erros inatos do metabolismo. É um distúrbio autossômico recessivo do catabolismo da fenilalanina resultante de mutações do gene codificador (PHA). Menos de 1% de fenilalanina hidroxilase em funcionamento Caracterizada pelo acumulo de fenilalanina nos líquidos corporais até tornarem-se tóxicos. Fenilalanina > 20 mg/dl no plasma Prejudica o desenvolvimento do sistema nervoso Central inicio da infância e o funcionamento do cérebro maduro. Pequena quantidade de Fenilalanina é metabolizada por vias alternativas, produzindo quantidades crescentes de ácido fenilpirúvico(nome da doença) e outros metabólitos secretados na urina; Maykon P A Fenelon

24. FENILCETONURIA SINTOMAS: Atraso do desenvolvimento psicomotor. Hiperatividade Convulsões Tremores Microcefalia Retardo mental Maykon P A Fenelon

26. FENILCETONURIA TRATAMENTO: A BASE DE DIETA DE ALIMENTOS POBRES EM PROTEINA, MENOS QUE 5%. ADMINISTRAÇÃO DE BH4 ORAL O atraso de 4 semanas do tratamento acarretam efeitos profundos no desenvolvimento intelectual; Maykon P A Fenelon

27. FENILCETONURIA LEVE OU VARIANTE: Pacientes com tolerância intermediaria a fenilalanina entre a PKU clássica e a não-PKU A quantidade de enzima fenilalanina hidroxilasefuncionante varia de 1 a 3%. Concentração de fenilalanina no plasma de 10 a 20 mg/dl. HIPERFENILALANANINEMIAS NÃO- PKU atividade enzimática acima de 3% e concentração de fenilalanina no plasma inferior a 4 mg/dl. Pode até ser benigna (aumentos pequeno) e danifica menos o cerebro. Maykon P A Fenelon

29. Devido ao alto grau de heterogenidade alélica no locus, a maioria dos pacientes PKU é um heterozigoto composto(apresentam 2 diferentes alelos causadores da doença)

30. Defeitos no metabolismo da TetraidrobiopterinaA hiperfenilalaninemia é resultante de um defeito genético em qualquer um dos diferentes genes envolvidos na formação ou reciclagem do co-fator de PAH, BH4. (1 a 3%) Estes pacientes foram reconhecidos porque apesar da administração bem-sucedida de uma dieta pobre em fenilalanina eles apresentaram problemas neurológicos devido a necessidade do cofator BH4 para outras duas enzimas,tirosina hidroxilase e triptofanohidroxilase. Maykon P A Fenelon

31. HIPERFENILALANINEMIAS TRATAMENTO: INGESTÃO ORAL DE ALTAS DOSES DE BH4 Normalizar neurotransmissores do cérebro: L-DOPA ( administrar tirosina hidroxilase) 5-HIDROXITRIPTOFANO ( administrar triptofanohidroxilase) Maykon P A Fenelon

32. ATENÇÃO É importante distinguir os pacientes com defeitos no metabolismo de bh4 de pacientes com mutações na enzima fenilalanina hidroxilase devido a diferenças no tratamento. Maykon P A Fenelon

33. Maykon P A Fenelon

34. FENILCETONÚRIA MATERNA O tratamento de homozigotos permitem que esses levem uma vida independente e tenham perspectivas quase que normais quanto a paternidade e maternidade. Mulheres com PKU que desejam engravidar devem começar a dieta pobre em fenilalanina antes da concepção devido o efeito altamente teratogênico dos níveis elevados de fenilalanina (retardo mental, microcefalia, malformações, principalmente do coração). Maykon P A Fenelon

35. Maykon P A Fenelon

36. DOENÇAS DE ARMAZENAMENTO LISOSSÔMICO Causadas por defeitos genéticos nas enzimas hidrolíticas do lisossomo levando ao acumulo de substratos dentro dos mesmos. Resulta em disfunção celular e posteriormente em morte celular. Sintomas: Aumento da massa dos tecidos e órgãos acometidos No entanto, ocorre neurodegeneraçãoqnd o cérebro é acometido; Tratamento: Terapia de reposição enzimática. Maykon P A Fenelon

37. DOENÇA DE TAY-SACHS Causada pela deficiência acentuada da enzima hexosaminidase A (hex A) acarretando o aumento do lipidiogangliosideo (GM2) gerando impacto clinico quase exclusivamente no cerebro (sítio predominante de síntese de gangliosídeo GM2. Sintomas: Crianças normais de 3 a 6 meses. Não a tratamento levando a morte até o 5 ano de vida. Surdez Cegueira Atrofia muscular Incapacidade de engolir Doença mais comum em judeus. Maykon P A Fenelon

38. Maykon P A Fenelon

40. As GAGs não-degradadas apresentam-se na urina, onde podem ser detectadas por testes de triagem;

41. As duas primeiras mucopolissacaridoses reconhecidas foram a síndrome de Hunter (recessiva ligada ao X) e a síndrome de Hurler(mais grave e autossômica recessiva), sendo que as 2 doenças acomentem proteínas diferentes;

42. As crianças afetadas são mentalmente retardadas, têm anomalias esqueléticas e baixa estatura;Maykon P A Fenelon

44. Deve-se a uma grave deficiência de alfa-L-iduronidase;

45. -A diferença no padrão de herança das síndromes autossômicas de Hurler e ligada ao X de Hunter indica que são decorrentes de mutações em genes diferentes;

46. Sendo que essas 2 doenças afetam proteínas diferentes;

47. A habilidade de uma célula em captar do meio extracelular a enzima lisossômica na qual é deficiente é um mecanismo pelo qual o transplante de células normais para pacientes com doenças de armazenamento lisossômico pode permitir a correção dos defeitos bioquímicos no resto do corpo;

48. -Um exemplo são bons resultados obtidos na síndrome de Hurler, a partir do transplante de medula óssea;Maykon P A Fenelon

50. Análise de complementação de doenças genéticas humanas A demonstração de que o genoma de um mutante pode corrigir o defeito bioquímico de outro mutante é chamada de complementação genetica; Se a correção mútua de um fenótipo ocorre em um teste de complementação, os defeitos genéticos são ditos complementares, os genes afetados devem ser diferentes e ocorreu complementação intergênica; Testes de complementação em heterocárions deram resultados positivos mesmo sendo conhecidas mutações em dois grupos de células que afetam o mesmo gene. Neste caso, a complementação é dita como sendo intragência; Maykon P A Fenelon

51. Como as proteínas vão para o seu local correto? Muitas proteínas tem tal resposta na primeira sequência de AA que as direcionam para sua residência Já outras proteínas, são localizadas com base nas modificações pós-transfusionais; Hidrolases ácidas Maykon P A Fenelon

52. Doença da Célula I -Na doença da célula I, muitas das hidrolases ácidas normalmente presentes nos lisossomos são encontradas em excesso nos líquidos corpóreos, embora seus níveis celulares estejam gravemente diminuídos; -Esta situação incomum surge porque as hidrolases lisossômicas nestes pacientes são anormais devido a uma modificação pós-traducional; -Na doença da célula I, há um defeito na enzima que transfere um grupo fosfato para as unidades manose; Maykon P A Fenelon

53. Doença da Célula I -O fato de muitas enzimas serem afetadas é compatível com a diversidade de anomalias clínicas; -O distúrbio tem uma gama de efeitos fenotípicos, que envolvem características faciais, alterações esqueléticas, grave retardo de crescimento e retardo mental. Sendo que as crianças afetadas sobrevivem de 5 à 7 anos; Maykon P A Fenelon

54. Mutações que impedem a ligação de co-fatores do metabolismo Algumas enzimas só adquirem atividade biológica apenas depois que se associam a co-fatores; São conhecidas mutações que interferem na síntese, transporte, ligação ou remoção de uma proteína. De todos os distúrbios genéticos, estes estão entre os que mais respondem à terapia bioquímica específica, pois frequentemente o co-fator é uma vitamina hidrossolúvel e pode ser dada em grandes quantidades; Maykon P A Fenelon

55. Homocistinúria decorrente de deficiência de cistationinasintase Foi uma das primeiras aminoacidopatias a ser reconhecida; É uma doença autossômica recessiva; As principais características clínicas incluem o luxação do cristalino, retardo mental, osteoporose, ossos longos e tromboembolismo de veias e artérias; Acredita-se que o acúmulo de homocisteína seja o fator central da maior parte, senão de toda, a patologia; A administração de grande qt de piridoxina(precursor vitamínico do cofator), geralmente melhora a alteração bioqui e a doneça clínica Em muitos pacientes, a afinidade da enzima mutante pelo piridoxal fosfato( co-fator da enzima) é reduzida, o que indica que a conformação alterada da proteína impede a ligação do co-fator; Maykon P A Fenelon

56. Distúrbios decorrentes de anomalias do metabolismo de co-fatores Há tipos de homocistinúria que resultam de vários defeitos secundários em outra enzima, a metioninasintase, que remetila a homocisteína para formar metionina; O co-fator da metioninasintase, a metilcobalamina, é o produto de uma série complexa de eventos bioquímicos. Tal co-fator é importante na ação da metioninasintase. Vários distúrbios de transporte ou metabolismo da vitamina B12 reduzem a disponibilidade de metilcobalamina, e dessa forma, prejudicam a atividade da metioninasintase; Manifestações clínicas: anemia megaloblástica, atrasos e falhas no desenvolvimento. Estas condições em geral são parcial ou completamente tratáveis com altas doses de vitamina B12. Sendo todas autossômicas recessivas; Maykon P A Fenelon

57. Deficiência de alfa1-antitripsina: deficiência de um inibidor de protease A deficiência de alfa1-AT é uma importante condição autossômica recessiva que leva à doença pulmonar obstrutiva crônica e à cirrose hepática; O locus alfa1-AT, no cromossomo 14, expressa-se principalmente no fígado, que secreta alfa1-AT no plasma; Seu principal papel fisiológico é se ligar e inibir a elastase, principalmente aquelas liberadas pelos neutrófilos nas vias respiratórias; A deficiência de alfa1-AT afeta 60mil pessoas só nos EUA; A mutação no alelo Z diminui a taxa de inibição de elastase pela alfa1-AT; Maykon P A Fenelon

58. Defeitos nas proteínas receptoras Maykon P A Fenelon

59. Hipercolesteromia familial Hiperlipidemia genética Pertence ao grupo de distúrbios metabólico (hiperlipoproteinemias) Elevadas [ ] plasmáticas de lipídios (colesterol, triglicérides ou ambos) e lipoproteínas plasmáticas específicas. Mutações nos receptores de LDL Aumenta o risco de infarto do miocárdio e é caracterizado pela elevação de colesterol plasmático transportado pelo LDL. Maykon P A Fenelon

60. Hipercolesteromia familial Mutação no receptor de LDL Tanto os indivíduos homozigotos e heterozigotos desenvolvem a doença cardíacas prematuras resultante da formação de ateromas, xantomas e arcos córneas. Herança autossômica semi-dominante. Homozigotos : manifesta-se mais cedo do que em heterozigoto. Mais de 700 mutações diferentes no gene receptor da LDL Representa a causa mais comum de hipercolesterolemia familial Maykon P A Fenelon

61. Fibrose cística Defeitos de transporte Maykon P A Fenelon

62. Fibrose Cistica É uma doença genética autossômica recessiva causada por um distúrbio nas secreções de algumas glândulas, nomeadamente as glândulas exócrinas (glândulas produtoras de muco). O cromossoma afetado é o cromossoma 7, sendo este responsável pela produção de uma proteína que vai regular a passagem de cloro e de sódio pelas membranas celulares. Maykon P A Fenelon

63. Fenótipos da Fibrose Cistica Os pulmões e o pâncreas exócrino são os principais orgãos afetados pela doença. Caracteriza pelo aumento das concentrações de Na e Cl no suor. A doença pulmonar obstrutiva crônica desenvolve-se como um resultado de secreções espessas e infecções recorrentes ,e as deficiências de enzimas pancreáticas(lipase,tripsina,quimotripsina impedem a digestão normal. Maykon P A Fenelon

64. Fibrose Cistica Diagnóstico Achados pancreáticos e pulmonares e nível elevado de cloreto de suor (mais de 60 mEq/l). Tratamento pulmonar prolonga a vida e a reposição das enzimas pancreáticas facilitam a digestão Morte resulta de insuficiência pulmonar e infecções 50% dos pacientes sobrevivem até os 33 anos 5 a 10% apresentam com as funções exócrinas do pâncreas residual – suficientes pancreáticos. Tem uma prognostico melhor que os insuficiente pancreaticos. Maykon P A Fenelon

65. Fibrose Cística Outros fenótipos Obstrução pós natal do trato intestinal inferior – 10 a 20% dos neonatos com FC Trato genital também é afetado Homens: + 95% são inferteis (sem canal deferente) ABCCD=ausência bilateral do canal deferente; Mulheres: redução da fertilidade Algumas pessoas com pancreatite crônica idiopática possuem mutações no gene CFTR, sem outras manifestações clínicas Maykon P A Fenelon

66. Fibrose Cística Gene de CF e a proteína CFTR Gene CFTR localizado no cromossomo 7q31  região codificante com 27 éxons que codifica uma proteína integrante de membrana Proteína CTFR é o polipeptídio codificado Sua seqüência primária indica que ela pertence à família ABC de proteínas de transporte Maykon P A Fenelon

67. Fibrose Cística Defeitos Fisiopatológicos Transporte anormal de eletrólitos através das membranas epiteliais apicais aumentando os níveis de Na+ e Cl- Essa alteração leva a doença no pulmão, pâncreas, intestino, árvore hepática e trato genital masculino. Mais elucidada nas glândulas sudoríparas – perda da função CFTR faz com que o Cl- não seja reabsorvido no ducto da gl sudorípara, levando a redução do gradiente eletroquímico que direciona a entrada de Na+ pela membrana apical. Aumento da [] de Na e Cl no suor Maykon P A Fenelon

68. Fibrose Cística Mutações no Polipeptídeo Primeira mutação de FC identificada foi a deleção de uma fenilalanina na posição 508 na primeira ligação de ATP ( 70% dos casos de FC nas populações caucasianas) Principalmente, ocorre a substituição de sentido trocado, poucos são rearranjos genômicos Maykon P A Fenelon

69. Fibrose Cística Mecanismos de disfunções protéicas Classe I – defeito na produção da proteína(EX.: RNA instáveis) Classe II – processamento protéico defeituoso decorrente de um dobramento incorreto da proteína Classe III – ocorrência de mutações causadores de FC que impedem a regulação da proteína Classe IV – condução defeituosa do cloreto Classe V – reduzem o nº de transcritos de CFTR Classe VI – As proteínas são sintetizadas normalmente mas instáveis na superfície celular. Maykon P A Fenelon

70. Já, FC ñ-clássica apresentam heterogenicidade de locus Se a mutação do CFRT ñ tá presente teve-se considera a mutação do gene SCNN1; Análise clínica e genética do pac com FC: O genótipo CFRT permite prever a função pancreática exócrina; O genótipo CFTR ñ nos permite prever a gravidade da doença pulmonar Fibrose Cística Maykon P A Fenelon

71. Fibrose Cística Genética molecular e o tratamento da fibrose cística O tratamento da FC é dirigido para o controle da infecção pulmonar e a melhoria nutricional Melhor conhecimento da patogenia molecular pode possibilitar o planejamento de intervenções farmacológicas que iriam corrigir diretamente o fenótipo bioquímico Terapia de transferência gênica pode ser possível na FC mas existem varias dificuldades. Maykon P A Fenelon