1 Herana no mendeliana Gentica BsicaProf. Victor Martin Quintana
Flores 2 Herana no mendeliana Herana epigentica Herana
extracromossmica Efeito materno 3 Herana epigentica 1. Compensao de
dosagem 1.1 Mecanismos de compensao 1.1.1 Inativao do cromossomo X
1.1.2 Dosagem em mamferos 1.1.3 Aspectos moleculares da compensao
em mamferos. 2. Imprinting2.1 Herana em genes que sofreram
imprinting2.2 Metilao 2.3 Doenas humanas relacionadas com genes que
sofreram imprinting4 Herana extracromssmica 1. Mitocndrias e
Cloroplastos 1.2. Padro de herana de cloroplastos e mitocndrias.
1.3. Variaes de herana mitocondrial e de cloroplastos em diferentes
espcies. 1.4. Doenas humanas causadas por mutaes nas mitocndrias.
1.5. Teorias sobre o DNA extranuclear 5 Efeito materno Caracol
aqutico Limnea peregra 6 Mecanismos do efeito materno 7
Oefeitomaternoportantodevidoaogentipomaterno.Ogentipo paterno
insignificante no fentipo pois estes genes sero expressos
tardiamente. ORNAeoprodutognicoprimriodosgenesmaternosdasclulas
guarda, dura um tempo considervel aps o ovcito ser fecundado
Certamentequeasevidnciasdeefeitomaternosoencontradasem
outrasespcies,principalmentequandoseestudaosprimeiros estgios
embrionrios. Em Drosophila os pesquisadores identificaram algumas
dzias de genes que apresentam efeito materno 8 Herana epigentica
1.1 Compensao de dosagem Entende-se como compensao de dosagem aos
mecanismos que visam eliminar as diferenas no nmero de cromossomos
sexuais ativos. Um dos cromossomos alterado tendo como resultado
nveis de expresso similar entre machos e fmeas mesmo que estes no
possuem os mesmos cromossomos sexuais.9 Mecanismos de compensao de
dosagem em diferentes espcies Cromossomos sexuais em: Espcie
FmeasMachosMecanismo de compensao Mamferos placentrios XXXYUm dos
cromossomos X nas clulas somticas desativado. Em certas espcies o
cromossomo X paterno desativado enquanto que em outras espcies como
humanos a inativao aleatria nas clulas somticas da fmea Mamferos
marsupiais XXXYO cromossomo X paterno desativado nas clulas
somticas femininas Drosophila melanogaster XXXYO nvel de expresso
do cromossomo X nos machos incrementado duas vezes Caenorhabditis
elegans XX*X0O nvel de expresso dos dois cromossomos X do
hermafrodita reduzido 50% com respeito ao cromossomo no macho * Em
C. eleganso indivduo XX hermafrodita e no fmea 10 No sistema e aves
e peixes o sistema de compensao no est entendido completamente
existindo algumas evidncias que suportam algumas teorias as quais
precisam ser testadas e validadas futuramente. Em aves o cromossomo
Z um dos maiores, est entre o quarto ou quinto cromossomo em
tamanho, no entanto o cromossomo w o menor de todos analogamente ao
cromossomo y em mamferos O cromossomo Z contem quase a totalidade
de todos os genes relacionados ao sexo O cromossomo w alm de ser
pequeno possui muitas seqncias repetidas que no codificam nenhuma
protena. ZZ machoZw fmea 11 12 Ncleo de clula somtica de mulher A
seta indica o corpsculo de Barr (Murray Barr Ewart Bertram 1949).
Cromossomo X inativado (Susumo Ohno 1961). 13 14 Gato calico A
diferena entre as cores laranja e preta devida a inativao aleatria
docromossomoX.Aregiolaranjapossuiocromossomocomogene para plo preto
desativado. A regio preta possui o cromossomo para cor laranja
desativado. Somente a exceo XXY pode fazer com que machos
possamapresentarestefenmeno.Asfmeasqueapresentameste fenmeno devem
ser heterozigotas para os genes de cor de plo. A cor
brancadevidoaumoutroalelodominantelocalizadoemgene diferente. 15 16
Cromossomo materno que contem o gene para cor de plo preto
Cromossomo paterno que contem o gene para cor de plo branco
Inativao aleatria do cromossomo X Corpsculos de Barr Posterior
desenvolvimento Camundongo com manchas brancas e pretas B b 17
Inativao do cromossomo X em mamferos depende do locus Xic e do gene
Xist Eeva Therman e Klaus PatauA presena do lcus Xic fundamental
para a inativao do cromossomo X.
Evidnciasmostraramqueemclulasondeseperdeupormutao cromossmica um
dos loci Xic, nenhum cromossomo era desativado. 18 19 Herana
epigentica 1.2 Imprintinggenmico O termo imprintingimplica em um
tipo de marcao do DNA que possui memria. Exemplo, aves recem
nascidas reconhecem marcas nos pais permitindo srem diferenciados
de outras aves. O termo imrpinting genmico se refere a uma situao
anloga onde um segmento do DNA marcado e esta marca retida e
reconhecida durante a vida do organismo que herdou esta marcao. Os
fentipos produzidos por estes genes marcados (ou que sofreram
imrpinting) seguem um padro no mendeliano de herana devido a que o
processo de marcao torna possvel que a descendncia possa
diferenciar os alelos maternos e paternos herdados. Dependendo como
os alelos so marcados a descendncia expressa um dos dois alelos,
mas no os dois. Isto chamado de expresso monoallica. 20 Igf-2m
Igf-2m Gentipo materno Igf-2 Igf-2 Gentipo paterno Igf-2 Igf-2
Gentipo materno Igf-2m Igf-2m Gentipo paterno X X Igf-2 Igf-2mIgf-2
Igf-2m Somente o alelo Igf-2 expresso nas clulas somticas do
heterozigoto Somente o alelo Igf-2m expresso nas clulas somticas do
heterozigoto Denota o alelo silenciado na descendncia Denota o
alelo que expresso na descendncia 21 Os mecanismos de imprinting
ocorrem em numerosas espcies de insetos, plantas e mamferos. Este
mecanismo pode implicar um simples gene, parte de um cromossomo, um
cromossomo inteiro ou todos os cromossomos de um dos pais.
Imprinting de genomas pode estar envolvido na escolha do cromossomo
X a ser desativado, pois pode influenciar na escolha do cromossomo
a ser desativado 22 23 Exemplos de genes de mamferos e herana de
doenas humanas que envolvem genes que sofreram imprintingGene Alelo
expresso Funo
WT1MaternoTumorsupressordegeneWilms.Suprimeocrescimento
descontrolado das clulas
INSPaternalInsulina.Hormnioenvolvidonocrescimentocelulareno
metabolismo. Igf-2PaternoFator de crescimento 2 do tipo insulina.
Similar a insulina. Igf-2RMaternoReceptor do fator de crescimento 2
do tipo insulina. H19MaternoDesconhecido SNRPNPaternoFator de
splicing GabrbMaternoReceptor de neurotransmissor 24 25 Herana
extranuclear ou extracromossomica Herana extranuclear ou herana
citoplasmtica Mitocndrias e Cloroplastos Estudos mostram semelhanas
entre o DNA destas organelas com DNA genmico de bactrias. O DNA
localizado dentro da organela em uma regio demoninada NUCLEOIDE O
genoma organelar formado por cromossomo nico de DNA dupla fita
circular, embora possam existir vrias cpias deste cromossomo.
Cloroplastos e mitocndrias podem conter vrios nucleoides O tamanho
do genoma mitocondrial varia muito entre espcies, por exemplo
existe uma variao de 400 vezes entre o tamanho. Em geral o genoma
de mitocndrias de animais tende a ser muito pequeno, os de fungo,
algas e protistas de tamanho intermedirio e as de planta
invariavelmente so os maiores. 26 27 Composio gentica de
mitocndrias e cloroplastos Espcie OrganelaNucleoide por
organelaNmero total de cromossomos por organela
TetrahymenaMitocndria16-8 CamundongoMitocondria1-35-6
ChlamydomonasCloroplasto5-6~80 EuglenaCloroplasto20-34100-300
Plantas superioresCloroplastos12-25~60 Dados de Gillham, N.W.
(1994). Organelle genes and Genomes. Oxford University Press, New
York 28 Genoma de mitocondria humana 17.000pb mtDNA Humano O
tamanho 1% do genoma bacteriano 29 Cloroplastos possuem tamanhos de
100.000 a 200.000pb Genoma de cloroplasto 30 31 32 33 34 35 Herana
de cloroplastos em Chlamydomonas -alga verde unicelular (eucarioto)
-contm nico cloroplasto e numerosas mitocndrias -cruzamentos: mat+
xmat- : contribuio citoplasmtica igual no zigoto -mutao sms
(sensvel estreptomicina) smr (resistente) smr mat+ x sms mat- prole
smr sms mat+ x smr mat- prole sms transmitido somente pelo parental
mat+ transmisso do cloroplasto -aps fertilizao fuso dos
cloroplastos meiose do zigoto mas apenas cloroplasto do parental
mat+ permanece 36 Transmisso de organelas em diferentes espcies
Espcie OrganelaTransmisso Mamferos MitocndriaHerana materna
MexilhoMitocndriaBiparental S. CerevisiaeMitocndriaBiparental
MyxomicetosMitocndriaUsualmente herana materna; porm herana paterna
foi encontrada no gnero Allomyces ChlamydomonasMitocndriaHerana
paterna usando o sistema de cruzamento mt-. Chlamydomonas
CloroplastosHerana materna usando o sistema de cruzamento mt+
AngiospermasMitocndrias e cloroplastos A herana materna muito
comum, mas a herana biparental no incomum em vrias espcies
GimnospermasMitocndrias e cloroplastos Usualmente herana paterna 37
Exemplos de doenas humanas mitocondriais Doena Gene mitocondrial
mutado Neuropatia tica hereditria de Leber Uma mutao em algum gene
mitocondrial que codificam protenas envolvidas na respirao celular:
ND1, ND2, CO1, ND4, ND5, ND6 e cytb Fraqueza muscular neurognica
Mutao no gene ATPase6 que codifica a subunidade mitocondrial da ATP
sintase, necessria para a sntese de ATP Encefalomiopatia
mitocondrial, acidose lctica e paralise local temporria Mutao em
gene que codifica tRNA para leucina e lisina Miopatia
mitocondrialMutao em gene que codifica tRNA para leucina Miopatia
materna e cardiomiopatia Mutao em gene que codifica tRNA para
leucina Epilepsia mioclonica e fibras musculares irregulares Herana
materna usando o sistema de cruzamento mt+ Dados de : Wallace, D.
C. (1993) Mitochondrial diseases: genotype versus phenotype. Trends
Genet. 9, 128-33 38 Chicago 5 maro de 1938 Massachusetts 22
novembro de 2011 Lynn MargulisCarl Sagan Nova York 9 novembro de
1934 Seattle 20 dezembro de 1996Teoria endossimbionte 39
