GENÉTICA BIOQUÍMICA E MOLECULAR – ERROS INATOS DO METABOLISMO

1. GENÉTICA BIOQUÍMICAE MOLECULAR – ERROS INATOS DO METABOLISMO Profa. Dra. Ana Elizabete Silva Genética II

2. 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

3. 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

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

5. SEQUÊNCIA HIPOTÉTICA DE REAÇÕES BIOQUÍMICAS • CONSEQUÊNCIAS: • Ausência do produto final: Albinismo • Acúmulo de substrato: Galactosemia • Excesso de metabólitos: Fenilcetonúria

6. enzima substrato produto enzima produto substrato produto alternativo rota alternativa NORMAL DEFEITO ENZIMÁTICO

7. DISTÚRBIOS DO METABOLISMO DE CARBOIDRATOS: GALACTOSEMIA CLÁSSICA

8. 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

9. Metabolização alternativa: galactitol GALACTOSE galactonato

10. 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 de galactose, leite de soja, hidrolisados de proteínas) -evitar lactose durante toda a vida http://www.nytimes.com/imagepages/2007/08/01/health/adam/17187Galactosemia.html

11. DISTÚRBIOS DO METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS: • FENILCETONÚRIA • ALCAPTONÚRIA • ALBINISMO tirosina fenilalanina

12. 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)

13. Ácido fenilactato Mutação de perda de função do gene que codifica a PHA http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Genenzima/Genenzima.htm

14. MANIFESTAÇÕES CLÍNICAS • 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 http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Genenzima/Genenzima.htm

15. 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

16. AMINOÁCIDOS-ALCAPTONÚRIA • Ausência de homogentisato oxidase • Defeito no catabolismo da TIROSINA Acúmulo de Substrato ácido homogentísicoácido maleilacetoacético (alcaptona) acúmulo depósito nas excreção na urina no sangue cartilagens (oxida escura) (ocronose:orelhas, nariz, bochechas, escleróticas azuis) Artrite fralda preta

17. Manifestação tardia: ~ 30 anos • Tratamento: ingestão reduzida de fenilalanina e tirosina

18. 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)

20. Acuidade visual reduzida • fotofobia

21. DOENÇA DE ARMAZENAMENTO LISOSSÔMICO • LIPÍDEOS • MUCOPOLISSACARÍDEOS

22. 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

23. 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

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

26. 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

27. ~ 10 meses 18 meses Paciente com cerca de 4 anos

28. 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)

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

30. 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

31. (AR) (XR) (AR)

32. S. HURLER • 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

33. S. HUNTER • Infecções respiratórias • hérnia inguinal e umbilical • facies grotesca • baixa estatura • limitação articular • hepatoesplenomegalia • surdez moderada • comprometimento intelectual moderado

34. DISTÚRBIO DO COLESTEROL HIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIAR

35. 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 e transferência para o interior da célula

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

37. VIA METABÓLICA DO COLESTEROL +400 mutações diferentes no gene do receptor de LDL 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

38. METABOLISMO DAS PURINAS • Síndrome de Lesch-Nyhan

39. 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

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

42. TRATAMENTO DIETÉTICO

43. 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

44. 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

45. 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