NUTRIGENÉTICA E NUTRIGENÔMICA
NAS DOENÇAS DE INTERESSE NUTRICIONAL
José Francisco Diogo da Silva Junior – Mestrando CMANS/UECE
Genômica nutricional
Nutrigenética Nutrigenômica
Gene
Nutriente
Nutriente
Gene
Interação
Polimorfismos
Expressão genética
Nutrigenética e Nutrigenômica
Nutrigenética e Nutrigenômica
▪ Nutrigenômica: estuda o efeito da regulação da expressão gênica
pelos nutrientes e a interação gene-nutriente.
▪ Nutrigenética: estuda o efeito da variação genética que modifica o
metabolismo dos nutrientes, a utilização e a tolerância a
alimentos.
▪ A variação genética entre os indivíduos se deve a várias diferenças na
sequência dos nucleotídeos do genoma: SNPs (polimorfismo de
nucleotídeo único), CNV (variação no número de cópias), inserção-
deleção de nucleotídeos únicos ou fragmentos de genes, substituições
e inversões.
Interação genoma-nutriente
Stover, P, et al. J Am Diet Assoc. 108 (9), Sep. 2008
Variação gênica
Nu
trig
en
étic
a
Absorção dos nutrientesUtilização dos nutrientes
Tolerância a alimentos/nutrientesRequerimento nutricional
Nu
trigen
ôm
ica
Alimento/Nutriente
Evolução/Seleção do genomaTaxa de mutação do genoma
Programação genéticaExpressão gênica
Genômica nutricional
A ideia de que determinadas interações entre dieta/genoma podem
causar dano não é nova:
▪ Fenilcetonúria (PKU): descrita por Asbjørn em 1934. Deficiência na
fenilalanina hidroxilase.
▪ Galactosemia: descrita por Goppart em 1971. Deficiência na GALT
(galactose-1-P-uridil transferase).
Nutrigenética
▪ Algumas doenças complexas tem causas múltiplas:
▪ Genética vs. Ambiente vs. Comportamento
▪ Algumas doenças complexas podem ser causadas por várias vias
diferentes:
▪ Diabetes tipo 2 pode ser causada pela redução da atividade das
células-β pancreáticas, pela redução na sensibilidade à insulina, bem
como por fatores ambientais (obesidade, sedentarismo, cigarro, etc.)
Polimorfismo de nucleotídeo único (SNP)
▪ É a variação genética de apenas um nucleotídeo entre sequências
de DNA.
▪ 90% da variação genética humana é através dos SNPs.
▪ Um SNP ocorre aproximadamente a cada 300 bases no DNA. Isso
significa que há cerca de 10 milhões de SNPs entre os 3 bilhões de
nucleotídeos do genoma humano.
http://learn.genetics.utah.edu/content/pharma/snips/
SNP
94%
6%
C T T A G C T T
C T T A G T T T
MUTAÇÃO
99,9%
0,1%
C T T A G C T T
C T T A G T T T
NormalmRNA
Proteína
VariantemRNA
Proteína
A U G
Met
A A G
Lys
U U U
Phe
G G C
Gly
G C A
Ala
U U G
Leu
A A
Gln
C
A U G
Met
A A G
Lys
U U U
Phe
G G U
Gly
G C A
Ala
U U G
Leu
A A
Gln
C
G
Polimorfismo de nucleotídeo único (SNP)
Polimorfismo de nucleotídeo único (SNP)
▪ Um SNP geralmente é uma variável binária.
▪ A probabilidade de uma mutação se repetir no mesmo locus é
bastante pequena
▪ Casos de tri-alelos são geralmente considerados ser efeito de erro na
genotipagem
▪ O nucleotídeo em um SNP é chamado de
▪ Alelo maior (se a frequência alélica é > 50%), ou
▪ Alelo menor (se a frequência alélica é < 50%)
94%
6%
C T T A G C T T C: alelo maior
C T T A G T T T T: alelo menor
Haplótipos
▪ Um haplótipo é um conjunto de SNPs ligados em um mesmo
cromossomo
▪ Um haplótipo poder ser considerado um conjunto binário já que cada
SNP é binário
Penetrância e Fatores ambientais
▪ Alta penetrância – doenças mendelianas de gene único
▪ Autossômico dominante, 100% de penetrância
▪ Anemia falciforme, daltonismo, fibrose cística
▪ Penetrância reduzida, alguns genes levam à predisposição à doença
▪ Genes BRCA1 & BRCA2 podem levar ao câncer de mama ou ovário
▪ Doenças complexas que necessitam de alelos em vários genes
▪ Câncer influenciado pelo ambiente (fumo, exposição aos raios UV)
▪ Aterosclerose (obesidade, genética e colesterol)
▪ Algumas doenças complexas possuem múltiplas causas
▪ Genética vs. ambiente vs. comportamento
▪ Algumas doenças complexas pode ser causadas por múltiplas vias metabólicas
▪ DMT2 – função reduzida das células-β pancreática, produção reduzida da insulina, resistência à insulina, bem como condições ambientais (obesidade, sedentarismo, fumo, etc.)
Herdabilidade dos SNPs
Manolio et al. Nature 461, 747-753 (2009)
Anemia falciformeFibrose CísticaDaltonismo
Doenças complexas
Herdabilidade de algumas condições
MANOLIO, T. A et al. Finding the missing heritability of complex diseases. Nature, v. 461, n. 7265, p. 747–753, 2009.
Genes de interesse em nutrigenética
Doença Gene ou Loci
Diabetes, Tipo II CDKAL1, WFS1, KCNQ1, IL2Rα, JA2F1
Diabetes, Tipo II KIAA0350
Obesidade FTO, MC4R, PCSK1
Doença cardiovascular 6q25, 2q36
DHGNA PNPLA3
Dislipidemia MLX1PL
Hipercolesterolemia CELSR2
Hipertensão SLC12A3, SLC12A1,KCNJ1
Doença Celíaca IL-2, IL-21,
Colite ulcerativa ECM1, PTPN2, HERC2, STAT3
Doença de Crohn JAK2, CDKAL1, ITLN1, IRGM