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Disciplina: Genética II Profa. Dra. Ana Elizabete Silva

Disciplina: Genética II Profa. Dra. Ana Elizabete Silva. Hemoglobinopatias. O que são as hemoglobinopatias ? Distúrbios das hemoglobinas humanas Mutações nos genes das globinas Doença monogênica mais comum Anemia Hereditária. Caso Clínico 1

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Disciplina: Genética II Profa. Dra. Ana Elizabete Silva

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Presentation Transcript

  1. Disciplina: Genética II Profa. Dra. Ana Elizabete Silva Hemoglobinopatias

  2. O que são as hemoglobinopatias ? Distúrbios das hemoglobinas humanas Mutações nos genes das globinas Doença monogênica mais comum Anemia Hereditária

  3. Caso Clínico 1 • Menino de raça negra, com 4 meses de idade; • Terceiro filho de pais jovens, naturais de Luanda; • O primeiro filho do casal faleceu aos 5 meses; • Aparentemente saudável até 15 dias antes do internamento, com febre e tosse; desde então ficou prostrado e progressivamente mais pálido. Foram realizados diversos exames complementares de diagnóstico, como hemograma com os seguintes resultados: Hemoglobina – 4,6g/dL (13 a 16g/dL) N.º Glóbulos vermelhos – 1.400.000/mm3(4,5 a 6 milhões) N.º Glóbulos brancos – 8.000/uL (4.000 – 11.000) N.º Plaquetas – 156.000/uL (150.000-450.000) Qual o diagnóstico provável?

  4. Qual tipo de anemia? Ferropriva ou hereditária? Solicitar esfregaço de sangue e eletroforese de hemoglobinas Teste de falcização positivo Esfregaço normal

  5. Estrutura e função FUNÇÃO: transportador de oxigênio em hemácias de vertebrados. ESTRUTURA: tetrâmero  2 cadeias tipo alfa () 2 cadeias tipo beta () Cada subunidade : -cadeia polipeptídica  globina -grupo prostético (cofator): grupo Heme -

  6. Formação da estrutura quaternária da hemoglobina. 4 cadeias são dobradas  tetrâmero globular, com peso molecular de 64.500 D

  7. CARACTERÍSTICAS DA ESTRUTURA DAS GLOBINAS - estrutura bem conservada ao longo da evolução Estrutura terciária: quase todas as globinas possuem as 8 regiões helicoidais  A - H 2 aminoácidos histidina (resíduo F8) conservados fenilalanina (resíduo CD1) sítios internos: resíduos apolares  invólucro hidrofóbico. superfície da molécula: resíduos polares (hidrofílicos) Mutações conformação/ substituição aa. conservados/alteração do invólucro hidrofóbico Hemoglobinopatias

  8. CARACTERIZAÇÃO DAS CADEIAS DE GLOBINA • Cadeias  e : tamanhos semelhantes • cadeia   141aacadeia  146 aa

  9. Genes das globinas, distribuídos em dois cromossomos. • genes da cadeia : cromossomo 16  ; 2; 1 • - genes da cadeia : cromossomo 11  ; G; A; ;  •  e  diferem em 10 aa

  10. Cluster Beta – LCR (REGIÃO CONTROLADORA DO LOCUS) • responsável pela expressão em alto nível do gene da -globina nos tecidos apropriados e durante o desenvolvimento: • - controla expressão dos genes da família beta globina: atividade de estimulação, inibição  interação de fatores de transcrição com o DNA e maquinaria da RNA polimerase  Atua como um SUPERACENTUADORde transcrição • - LCR localizado ~20 kb do gene épsilon  possui 5 sítios hipersensíveis (HS) • -deleções da LCR  não expressam os genes do grupo da -globina • alvo para terapia gênica.

  11.  G A    LCR Embrionário DNA  G A    LCR Fetal DNA  G A    Adulto DNA LCR Strachan and Reald HMG2 1999 Ativação dos Genes Beta

  12. Como ocorre a ativação e silenciamento dos genes da globina durante o desenvolvimento? http://www.med.yale.edu/obgyn/reproimmuno/courses/class3/sld007.htm

  13. ONTOGÊNIA – Tipos de globinas durante as fases do desenvolvimento http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=dbio&part=A736

  14. Hb Gower 1 Hb Gower 2 HbF HbA2 HbA

  15. Expressão dos genes da globina durante o desenvolvimento  Mudanças temporais da síntese de globina  alterações no local da eritropoiese. SÍNTESE DE GLOBINA EMBRIONÁRIA: - 3a à 8a semanas de gestação: eritropoiese no saco vitelínico  Hb embrionárias  globinas  e  (combinação com as demais) 3 Hb embrionárias Hb Gower 1 (22 ) Hb Gower 2 (22 ) Hb Portland (22 )

  16. SÍNTESE DA HEMOGLOBINA FETAL 5a semana gestação: hematopoiese muda para o fígado fetal  mudança na síntese de  para  e de  para Hb fetal 22 (Hb F). -predominante (vida fetal) -70% da Hb total ao nascimento, mas na idade adulta  1%. Cadeias : - detectáveis no início da gestação  síntese significativa próximo ao nascimento. Cadeia : -síntese inicia no final da vida fetal, continuando após nascimento, não atinge + de 2% da Hb adulta. Hb F

  17. SÍNTESE DA HEMOGLOBINA ADULTA -hematopoiese: medula óssea -Recém-nascido: HbF (22 ): 70-90% HbA (22): 0-10% -Após 6 meses de vida: hemoglobinas do adulto HbA (22): 95% HbA2 (22): 2-3% HbF (22 ): até 1%

  18. DOSAGEM GÊNICA E DOENÇAS CLÍNICAS • -globina : 4 genes • globina : 2 genes • -uma única mutação no gene -globina  25% das cadeias  . • -mutações da -globina  doença severa na vida fetal e pós-natal. • - uma única mutação no gene -globina afeta 50% das cadeias . • - mutações da -globina  não trazem consequências pré-natais (globina  e a Hb F). diplóide

  19. DISTÚRBIOS GENÉTICOS DA HEMOGLOBINA • A.Variantes estruturais: alteram a globina (mudanças na sequência de aminoácidos), sem afetar a taxa de síntese • B. Talassemias: alteração na síntese  desequilíbrio nas quantidades das cadeias do tipo alfa e beta • Variantes estruturais: maioria provém de mutações de ponto. • - > 900 variantes descritas • - anemia hemolítica • - transporte de O2 alterado • - Brasil: mais comuns Hb S, Hb C e Hb D

  20. HEMOGLOBINAS VARIANTES Hemoglobina S: Hb S (primeira Hb anormal detectada) alteração: 1 aa. dos 146 da -globina 6 Glu  Val (A  T) Mutação em homozigose Anemia falciforme.

  21. PATOLOGIA MOLECULAR DA HB S • Pauling et al. (1949):Hb A e Hb S por eletroforese • Ingram (1956): substituição de 1 dos 146 aa. na cadeia da -globina. Ac. Glutâmico: carga negativa Valina: neutro → mobilidade eletroforética mais lenta da HbS

  22. Eletroforese ácida de hemoglobinas em gel de agarose. (1) Hb ASF em sangue de recém-nascido; (2) Hb AS; (3) Hb AA. Devido ao processo físico-químico de eletroendosmose a Hb Fetal migra com maior rapidez que a Hb A. Eletroforese alcalina de hemoglobinas em gel de agarose. Diferenciação da mobilidade eletroforética dos genótipos SC, SF e AS.

  23. DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA - África equatorial: 1/50 nascimentos - Região do Mediterrâneo - Índia e países onde essas pessoas migraram. -incidência: 1/400 a 1/600 afro-americanos. - hemácias: forma afoiçada ( tensão de O2) http://cienciahoje.uol.com.br/114271

  24. AFOIÇAMENTO E SUAS CONSEQUÊNCIAS • Hb com subunidades mutantes • condições de  tensão de O2 Hb S agregam-se em polímeros que distorcem o eritrócito (insolubilidade) • - são menos flexíveis, não se comprimem nos capilares, obstruindo o fluxo sanguíneo  hipóxia local.

  25. Como explicar a altafrequência do alelo mutante (2S) em algumas regiões da África? • Duas explicações possíveis para a seleção contra homozigotos mutantes: • 1. Alta taxa mutação ou • 2. Heterozigotos portadores mais adaptados • certas situações ambientais: heterozigotos portadores (traço falcêmico - HbAS) maior vantagem seletiva que os homozigotos normais (HbAA).

  26. (HbAS) gene falcêmico :alta frequência em certas regiões da África  heterozigotos são mais resistentes ao Plasmodium vivax(parte do ciclo evolutivo nas hemácias do hospedeiro)

  27. http://www.assis.unesp.br/~egalhard/errmetab.htm

  28. MANIFESTAÇÕES CLÍNICAS • destruição prematura dos eritrócitos afoiçados • anemia nos dois primeiros anos, • atraso crescimento e atraso da puberdade, • esplenomegalia, • infecções repetidas (hipofunção esplênica), • infartos nos tecidos (ulceração) • problemas osteoarticulares e • renais http://www.ufv.br/dbg/BIO240/DG112.htm

  29. HEMOGLOBINA C - HbC • substituição na 6a posição da cadeia  (GAG AAG): 6 Glu  Lys • - menos solúvel que a Hb A  cristaliza-se nas hemácias  distúrbio hemolítico leve. • - anemia sob estresse ou durante a gravidez • gene C frequente na África ocidental e em descendentes dessa região. • Hb SC: indivíduos possuem alelo • S no outro locus da -globina. • distúrbio hemolítico mais • leve que a anemia falciforme

  30. HEMOGLOBINA INSTÁVEL • HB HAMMERSMITH • mutação de ponto  substituição na cadeia 42 Phe  Ser • fenilalanina resíduo CD1 - aa conservados (alojar o Heme) • -resíduo de serina é menor  Heme sai do lugar  • - instabilidade ( hemoglobina precipita formando inclusões) • - afinidade por O2 cianose. http://www.ciencianews.com.br/hemoglobinopatias/hemoglobinopatias-index.htm

  31. HEMOGLOBINAS COM ALTERAÇÕES FUNCIONAIS • TRANSPORTE DE O2 ALTERADO • -mutações que alteram a capacidade da Hb transportar O2 • Metemoglobinas – Hb M • Oxihemoglobina:forma normal da Hb em que o ferro está no estado reduzido (ferroso) • Metemoglobina:o ferro encontra-se na forma férrica (oxidada) incapaz de transportar O2  cianose; assintomática nos heterozigotos. • - Ex.: Hb Hyde Park - 92 His  Tyr • - histidina: aa conservado (resíduo F8) • http://www.hemoglobinopatias.com.br/hemoglobinopatias/listagem.htm

  32. Hb Lepore - alguns pacientes com fenótipo de -talassemia: - cadeias globínicas híbridas :metade N-terminal de uma cadeiafundida com a metade C-terminal de uma cadeia normal - Fusão da porção 5’ do gene  com 3’ do gene  pareamento desigual na MEIOSE crossing-over homólogo (genes homólogos)

  33. Pareamento normal Pareamento anormal Crossing-over desigual Anti-Lepore Lepore Hb Lepore: cadeias  fusionadas.

  34. - mutação provoca redução ou ausência na síntese de uma das cadeias  ou , sem alterar a sequência de aminoácidos - cadeia produzida na taxa normal: excesso relativo  precipitação na célula  lesando a membrana  destruição prematura da hemácia. TALASSEMIAS 2 grupos talassemias talassemias Distribuição geográfica ao redor do Velho mundo: Mediterrâneo, Oriente Médio e partes da África, Índia e Ásia. Thalassa: mar

  35. ALFA-TALASSEMIAS • distúrbios genéticos na produção da -globina afetam a formação dasHb fetal (HbF 22) eadulta (HbA 22) • Ausência de cadeia: talassemia 0 • Redução de cadeia: talassemia + • - ausência de cadeias de -globina: cadeias de -globinaformam um tetrâmero. • maioria das -talassemias  deleções Recombinação homóloga desigual

  36. Formas de Talassemia Alfa • Deleção 4 genes alfa: formação de 4Hb Bartsforma major  hidropisia fetal • Deleção de 3 genes alfa:tetrâmero 4Doença da Hb H precipitam na hemácia  destruição e anemia hemolítica • Deleção de 2 genes alfa: anemia leve (traço talassêmico) • Deleção de 1 gene alfa: • portador silencioso

  37. - -talassemia por deleção homozigota (ausência de cadeias ) restrita ao SE asiático. - estado heterozigoto (2 genes  normais e 2 mutantes). 2 genótipos —/ — ——/  progênie ——/—— Hidropisia fetal Pais Hidropisia Fetal

  38. DOENÇA DA HB H Doença da Hb H (4): deleção de 3 genes (_ _/ _ ) moderadamente grave. alteracões ósseas, esplenomegalia afeta orientais e brancos Pais Hemoglobina H Traço -talassêmico: deleção de 2 genes (_ _/ ) : - anemia leve. - comum em orientais e SE asiático Precipitados da HbH

  39. TRAÇO ALFA-TALASSÊMICO Traço -talassêmico (_/_ ) SO Ásia, negros americanos e brasileiros Pais descendentes

  40. DESEQUILÍBRIOS DAS GOBINAS ALFA (4) (4) http://www.ciencianews.com.br/doencaeritro/Altera%E7%F5es%20Eritr.%20Nas%20Talassemias%20-%207/genfisioa.htm

  41. BETA-TALASSEMIAS • produção reduzida ou ausente de -globina  anemia microcítica hipocrômica. • Ausência de cadeia: talassemia 0 • Redução de cadeia: talassemia + • desequilíbrio da síntese de -globinas  precipitação das cadeias   danos na hemácia. • - cadeia  é importante no período pós-natal  síntese após o nascimento (-globina substituiria a  e a síntese de Hb A é  ). • - maioria das -talassemias são decorrentes de mutações pontuais síntese de RNA • - síntese de Hb F reduz a gravidade da doença. • indivíduos homozigotos para -talassemia  talassemia major • indivíduos heterozigotos para -talassemia  talassemia minor http://www.hemoglobinopatias.com.br/talassemias/tal-beta.htm

  42. 1. Mutação nos promotores (TATA box) 2. Mutação no splicing do mRNA 3. Mutação da cobertura (cap) do mRNA 4. Mutações sem sentido e de matriz de leitura

  43. Normal Hipocrômica e microcítica

  44. DESEQUILÍBRIOS DAS GOBINAS BETA Figura 7.13: Relação entre quantidade de globinas alfa livre, níveis de Hb A, Hb A2 e Hb Fetal, e gravidade do quadro clínico em pacientes com talassemia beta menor e maior. Figura 7.13: Relação entre quantidade de globinas alfa livre, níveis de Hb A, Hb A2 e Hb Fetal, e gravidade do quadro clínico em pacientes com talassemia beta menor e maior. http://www.hemoglobinopatias.com.br/talassemias/tal-beta.htm

  45. TIPOS DE TALASSEMIA BETA http://www.hemoglobinopatias.com.br/talassemias/tal-beta.htm

  46. TALASSEMIA MAJOR – ANEMIA DE COOLEY • SinaisClínicos • -anemia intensa antes dos 2 anos (Hb F pós-natal), • -atraso do crescimento, • -icterícia, • -hepatoesplenomegalia, • -alterações esqueléticas (expansão da medula óssea). • Tratamento • - transfusão sanguínea • - administração de agentes quelantes do ferro • transplante de medula óssea • Terapia gênica

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