GENÉTICA BIOQUÍMICA E MOLECULAR – ERROS INATOS DO METABOLISMO Profa. Dra. Ana Elizabete Silva...

GENÉTICA BIOQUÍMICAE MOLECULAR – ERROS INATOS

DO METABOLISMO

Profa. Dra. Ana Elizabete Silva

Genética II

EFEITO DA MUTAÇÃO SOBRE A FUNÇÃO DAPROTEÍNA

•Perda de função:

-proteína estruturalmente anormal instável

-concentração celular reduzida

-função 2ária. diminuída

•Ganho de função:

-intensificação da função da proteína da quantidade ou capacidade de executar uma função

•Propriedade nova:

-alteração da sequência de aminoácidos

Expressão heterocrônica/ ectópica:

-alteração da região reguladora do gene em época ou local anormal

ERROS INATOS DO METABOLISMO

Garrod (1902): 1a. Doença metabólica - AR

ALCAPTONÚRIA Conceito de EIM: distúrbios determinados

geneticamente que afetam as vias metabólicas da biotransformação no organismo:– deficiência de atividades de enzimas essenciais– deficiência de cofatores ou ativadores enzimáticos– defeito no transporte de determinado composto– maioria herdadas de forma AR

TR A N S P O R TE E M . M IN E R A LC IS TIN Ú R IAD . W IL S O N

C A R B O ID R A TO SG A L A C TO S E M IA C L Á S S IC A

D . von G IE R K ED . P O M P E

P U R IN A SD . L E S C H -N Y H A N

M U C O P O L IS S A C A R ID O S ED . H U R L E RD . H U N TE R

S . M O R Q U IO

A M IN O Á C ID O SF E N IL C E TO N Ú R IA

A L C A P TO N Ú R IAH O M O C IS TIN Ú R IA , A L B IN IS M O

C O L E S TE R O LH IP E R C O L E S TE R O L E M IA

F A M IL IA L

A R M A Z E N A M E N TO L IP ÍD E O SD . TA Y -S A C H SD . G A U C H E R

D IS TÚ B IO S D O M E TA B O L IS M O

Cerca de 500 EIM conhecidos → agrupados pelos seus metabólitos; vias metabólicas; função enzimática ou envolvimento

de organela

SEQUÊNCIA HIPOTÉTICA DE REAÇÕES BIOQUÍMICAS

CONSEQUÊNCIAS:

•Ausência do produto final: Albinismo

•Acúmulo de substrato: Galactosemia

•Excesso de metabólitos: Fenilcetonúria

substrato

produto

enzima

produtosubstra

to

enzima

rota alternativa

produto alternativ

o

NORMAL

DEFEITO ENZIMÁTICO

DISTÚRBIOS DO METABOLISMO DE CARBOIDRATOS:

GALACTOSEMIA CLÁSSICA

CARBOIDRATOS: GALACTOSEMIA CLÁSSICA

Incidência: 1:55.000 neonatos Ausência da enzima galactose -1- fosfato

uridil-transferase

metaboliza galactose glicose

Deficiência da enzima provoca:

ACÚMULO DE SUBSTRATO

Metabolização alternativa:

galactitol GALACTOSE galactonato

CARBOIDRATOS: GALACTOSEMIA CLÁSSICA

Manifestação clínica:problemas gastrointestinais(ingestão de leite) -hepatoesplenomegalia

-cirrose hepática-catarata-lesões do SNC e RM-Triagem neonatal: dosagem de GAL-1-P uridil transferase no sangue

Tratamento: até os 3 anos-suspensão do leite e seus derivados (leite desprovido degalactose, leite de soja, hidrolisados de proteínas)-evitar lactose durante toda a vida

http://www.nytimes.com/imagepages/2007/08/01/health/adam/17187Galactosemia.html

DISTÚRBIOS DO METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS:

•FENILCETONÚRIA

•ALCAPTONÚRIA

•ALBINISMO

tirosina fenilalanina

AMINOÁCIDOS - FENILCETONÚRIA

Incidência: 1:2.900 nativivos Heterogeneidade alélica: +400 alelos diferentes

Excesso de metabólitos Hiperfenilalaninemia → Fenilcetonúria (PKU) Defeito enzimático: Fenialanina Hidroxilase

Fenilalanina Tirosina vias alternativas

metabólitos tóxicos (excretados na urina)

Mutação de perda de função do gene que codifica a PHA

Ácidofenilactato

http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Genenzima/Genenzima.htm

Crianças normais ao nascer Ingestão de fenilalanina:

- fenilalanina → retarda a mielinização → alterações neuromusculares e RM

-comportamento esquizóide, hiperatividade e irritabilidade

-movimentos repetitivos (autismo)

-EEG anormal (convulsões)

-vômitos constantes

-urina c/ cheiro de rato

-pele e cabelos claros

MANIFESTAÇÕES CLÍNICAS

http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Genenzima/Genenzima.htm

•Teste da fralda: adicionar na urina cloreto férrico verde escuro (ácico fenilpirúvico)

•Triagem neonatal: Teste do pézinho (3-4 dias após nascimento) – dosagem da fenilalanina no sangue

Diagnóstico precoce até 6 meses e dieta pobre em fenilalanina (300-500 mg de fenilalanina/dia) até 7 anos de idade ou tempo indeterminado

AMINOÁCIDOS-ALCAPTONÚRIA

Ausência de homogentisato oxidase Defeito no catabolismo da

TIROSINA Acúmulo de Substratoácido homogentísico ácido maleilacetoacético(alcaptona)

acúmulo depósito nas excreção na urinano sangue cartilagens (oxida escura)

(ocronose:orelhas, nariz,bochechas, escleróticas azuis)

Artrite fralda preta

•Manifestação tardia: ~ 30 anos

•Tratamento: ingestão reduzida de fenilalanina e tirosina

AMINOÁCIDOS - ALBINISMO ÓCULO-CUTÂNEO (AR)

Ausência do produto final Defeito no metabolismo da MELANINA

Deficiência de Tirosinase

acúmulo ausência

Tirosina Melanina

(pele, mucosas, cabelos

e olhos)

•Acuidade visual reduzida

•fotofobia

DOENÇA DE ARMAZENAMENTO LISOSSÔMICO

•LIPÍDEOS

•MUCOPOLISSACARÍDEOS

DOENÇA DE ARMAZENAMENTO LISOSSÔMICO

Armazenamento lisossômico de lipídeos:-alteração no metabolismo de lipídeos → acúmulo nos lisossomos → vísceras, cérebro e vasos sanguíneos-Gangliosidoses: D. Tay-Sachs

D. de Gaucher Armazenamento lisossômico de

mucopolissacarídeos:-Mucopolissacaridoses: S. Hurler

S. Hunter S. Morquio

LIPIDOSE OU GANGLIOSIDOSE

Doença de Tay-Sachs: armazenamento de gangliosídeo (GM2) → deficiência de Hexosaminidase A (segregada nos lisossomos)

resíduo N-acetil--galactosamina terminal

(gangliosídeo)

Gangliosídeos ou Glicoesfingolipídeos: forma de esfingolípideos em que a estrutura básica é uma ceramida ligada a uma cadeia polissacarídica

clivar

Em condições normais o GM2 (componente da membrana de neurônios)

quando desnecessário, é quebrado no lisossomo pela -hexosaminidase. Para isto são necessários 3 componentes: uma sub-unidade , uma sub-unidade e uma sub-unidade ativadora. Na doença de Tay Sachs a sub-unidade está inativa ou funciona mal, o que leva a um acúmulo tóxico de GM2. http://www.canoadetolda.org.br/biolmol/Genetica-Medicina/Base_molecular_das_doencas.htm

http://anatpat.unicamp.br/bineuarmazenamento.html

Quadro Clínico:

•frequente nos judeus Ashkenazi (1:3.600 nascimentos)

•1:27 portador do alelo mutante

•grave degeneração física e mental progressiva (1os. Anos de vida) → acúmulo de gangliosídeos (GM2) em tecido cerebral

•paralisia (perda das at. Motoras)

•cegueira

•mancha mácular vermelho-cereja no olho

•morte na primeira infância

~ 10 meses 18 meses

Paciente com cerca de 4 anos

MUCOPOLISSACARIDOSE Armazenamento lisossômico de

mucopolissacarídeos → depositados e armazenados em diversos tecidos → hepatoesplênico, nervoso, ósseo, cartilaginoso, glandular, cardiovascular, oftalmológico

Mucopolissacarídeos ou Glicosaminoglicanas: cadeias de polissacarídeos sintetizadas por células do tecido conjuntivo

unidades repetidas de dissacarídeos degradação por enzimas específicas

(lisossomos)

remoção em etapas de monossacarídeos na extremidade da cadeia

Defeito enzimático: deficiência de enzimas específicas →degradação parcial e acúmulo nos lisossomos → detectados no urina (dermatan,heparan e ceratan sulfatos)

http://www.genzyme.com.br/thera/az/br_pdf_mps_mono.pdf

MUCOPOLISSACARIDOSES

Característica fisiopatológica: presença de vacuolização citoplasmática → lisossomos → incapacitação de digestão → espessamento de todos os tecidos comprometidos

-espessamento da córnea → opacificação

-espessamento cartilaginoso → limitação articular

-espessamento cel. Miocárdio → hipertrofia

-comprometimento intelectual e auditivo

-hepatoesplenomegalia

(AR)

(XR)

(AR)

•Fácies grosseira

•baixa estatura c/deformidades esqueléticas

•cifose-escoliose

•hipoacusia progressiva

•hipertricose

•cabelos e sombrancelhas grossas e espessas

•macroglossia

•hipertrofia dos lábios

•comprometimento intelectual progressivo

•Tratamento: transplante de medula óssea

S. HURLER

S. HUNTER

•Infecções respiratórias

•hérnia inguinal e umbilical

•facies grotesca

•baixa estatura

•limitação articular

•hepatoesplenomegalia

•surdez moderada

•comprometimento intelectual moderado

DISTÚRBIO DO COLESTEROL

HIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIAR

DISTÚBIO DO COLESTEROL HIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIAL-AD

Níveis elevados do Colesterol plasmático → transportado pela LDL

Incidência: 1:500 (heterozigoto) Homozigoto: 1: 1milhão Mutação no gene estrutural que codifica o

receptor da LDL (redução de receptor)

proteína da superfície celular → ligação da LDL etransferência para o interior da célula

DISTÚBIO DO COLESTEROL HIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIAL-AD

Heterozigotos: colesterol sangue → risco de doença coronária

- depósitos nas paredes das artérias (ateromas)- depósitos na pele e tendões (xantomas)

Homozigotos: níveis mais elevados de colesterol no sangue → doenças coronárias na primeira infância - a maioria tem infartos antes dos 20 anos, - poucos sobrevivem além dos 30 anos de idade

http://drfloresrivera.com/2007/11/08/fisiopatologia-molecular-de-la-colestasis/http://www.nutricaoemfoco.com/2008/06/12/os-riscos-do-colesterol/

ateroma xantomas

VIA METABÓLICA DO COLESTEROL

Colesterol transportado como complexo LDL/colesterol → entra na célula por meio de receptores → endocitose → vesículas tranportadas p/ lisossomos → colesterol separado da proteína → liberado na célula

+400 mutações diferentes no gene do receptor de LDL

METABOLISMO DAS PURINAS

•Síndrome de Lesch-Nyhan

METABOLISMO DAS PURINAS Síndrome de Lesch-Nyhan (XR): defeito no

metabolismo das purinas superprodução de purina excesso de ácido úrico

Defeito enzimático: deficiência da enzima Hipoxantina Fosforibosil-Transferase (HPRT) regulação na síntese de purinas converte

Guanina e Hipoxantina respectivos nucleotídeos

QUADRO CLÍNICO ácido úrico no sangue Gota e cálculo renal cristais de urato nas

articulações, cartilagem e ouvido externo

paralisia cerebral - RM auto-agressão e auto-

mutilação Tratamento: Alopurinol

http://www.webst.it/lesch-nyhan/lesch.htmhttp://www.webst.it/lesch-nyhan/ortodoc.htm

TRATAMENTO DIETÉTICO

TRATAMENTO DIETÉTICO DOS EIM

Os EIM são doenças crônicas em geral tratadas por modificação da dieta:-alteração do estilo de vida-custo financeiro elevado-distúrbios emocionais

Manipulação da dieta ou dieta especial (alimento mendicamentoso)-restrição de substratos tóxicos (carboidratos, gorduras e aminoácidos)-substituir cofatores deficientes (vitaminas)-uso de vias alternativas p/ eliminar substâncias tóxicas

FARMACOGENÉTICA Investigação do efeito do genótipo do indivíduo

sobre os mecanismos de ação de um composto farmacologicamente ativo ação de enzimas que metabolizam drogas

Clinicamente, a questão é: Como a constituição genética de um paciente determina se uma droga terá ou não um certo efeito farmacológico?

Exemplo: Deficiência de pseudocolinesterase variantes genéticas incapazes de hidrolisar ou com hidrólise lenta da succinilcolina (anestésico) paralisia muscular e apnéia

FARMACOGENÔMICA Monitoramento dos efeitos in vivo de compostos

farmacologicamente ativos na expressão genética em diversos tecidos ou órgãos

É útil na elucidação de mecanismos de ação dos compostos em termos de sua eficácia e toxicidade

Exemplo: animais experimentais tratados com o composto investigado extração do RNA de

diversos tecidos estudo da expressão gênica antes e após o tratamento, pelos chips de DNA

Objetivo: construir bancos de dados com informações da ação dos compostos farmacologicamente ativos sobre a expressão gênica