Genetica medica pdf

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GENÉTICA
BIOMEDICINA, 5º P
MÉDICA E
DIAGNÓSTICO 
MOLECULAR
POR: PAULA PAIXÃO
Reação da cadeia polimerase
•A PCR é uma técnica de biologia molecular
utilizada para amplificar sequências específicas
de DNA por meio de uma reação enzimática
que envolve a DNA polimerase. O processo é
controlado por mudanças de temperatura e pH,
e realizado em um equipamento chamado
termociclador
•ETAPAS BÁSICAS DA PCR
A PCR ocorre em ciclos, e cada ciclo
tem três etapas principais:
Desnaturação (95°C): separação das
fitas de DNA.
1.
Anelamento (60°C): ligação dos
primers às fitas simples de DNA.
2.
Extensão (72°C): a DNA polimerase
sintetiza a nova fita complementar.
3.
Obs: A cada ciclo, a quantidade de
DNA amplificado aumenta
exponencialmente 
•COMPONENTES DA REAÇÃO 
-DNA molde
-dNTPs (nucleotídeos)
-Primers (iniciadores) específicos
-DNA polimerase (ex: Taq)
-Tampão com íons Mg²⁺ (MgCl₂ ou
MgSO₄)
-Termociclador
-Gel (agarose ou poliacrilamida) para
visualização
•APLICAÇÕES DA PCR
-Diagnóstico molecular: detectar
presença/ausência de genes específicos.
-Medicina forense: identificação humana
por marcadores genéticos.
-Teste de paternidade
-Clonagem
Detecção de mutações
-Identificação de espécies
-Expressão gênica
-Filogenia molecular
•VARIAÇÕES DA TÉCNICA DE PCR 
-RT-PCR (Transcrição Reversa + PCR):
converte mRNA em cDNA para análise de
expressão gênica.
-qPCR (PCR em tempo real): monitora a
amplificação em tempo real com
fluoróforos, permitindo quantificação
precisa do DNA.
-Multiplex PCR: amplifica vários alvos ao
mesmo tempo.
-Nested PCR, Touchdown PCR, Hot Start,
RACE, PCR digital, entre outras.
-Diagnosticar doenças genéticas com mais
precisão.
-Prever predisposições a doenças antes
mesmo de surgirem sintomas.
-Personalizar tratamentos (como na
farmacogenética).
-Avançar na medicina de precisão, na
oncologia, e até em testes forenses e de
paternidade.
•TECNICAS E TESTES GENÉTICOS
Cariótipo e Banda G
-Identifica alterações estruturais e
numéricas dos cromossomos.
-Importante para detectar síndromes
genéticas, como a de Down ou Turner.
-Cada cromossomo tem um padrão de
bandas único — como uma impressão
digital.
Sequenciamento genômico
FISH (Hibridização in situ fluorescente)
 -Usa sondas fluorescentes para marcar
regiões específicas do DNA.
 -Confirma mutações e síndromes (ex:
Williams), com alta precisão e agilidade
(resultados em até 24h).
 -Pode analisar núcleos em interfase, não
precisa de metáfase, o que amplia suas
aplicações.
CGH (Hibridização Genômica
Comparativa)
-Detecta ganhos e perdas de segmentos
genéticos (deleções/duplicações).
:Mede a quantidade do numero de copias
de DNA.
-Muito usada em tumores e aneuploidias.
-Compara DNA do paciente com DNA
saudável.
SNPs (Polimorfismos de Nucleotídeo
Único)
 -Pequenas variações no DNA que
ajudam a identificar traços genéticos ou
personalizar tratamentos.
 - Base para testes de ancestralidade e
farmacogenética (ex: metabolismo de
antidepressivos via gene CYP2D6).
Sequenciamento genômico
SEQUENCIAMENTO DE DNA: DA TÉCNICA
CLÁSSICA ÀS MODERNAS
•SEQUENCIAMENTO DE SANGER
-Técnica original (didéoxi) de leitura do DNA.
-Alta precisão, mas lenta e cara — por isso foi
substituída.
APLICAÇÕES CLÍNICAS E ÉTICAS
•Citogenética e Microarranjos
-Técnicas modernas permitem detecção de
alterações mínimas (CNVs).
-Surgem “síndromes sem nome”, identificadas
só pela assinatura genética (ex: deleção
1q21.1).
•Rastreamento Genético
-Busca em indivíduos saudáveis genes
ligados a doenças futuras ou que podem
passar para descendentes.
-Pode ser populacional (geral) ou focado
em grupos de risco, como os judeus
Ashkenazi.
-Exemplo prático: Triagem neonatal que
detecta doenças tratáveis precocemente.
•Correlação Clínica e Questões Éticas
Exemplo: Síndrome de Kabuki
-Por anos sem diagnóstico genético,
até que o sequenciamento do exoma
revelou mutações no gene MLL2.
-Mostra como técnicas modernas
esclarecem casos antes inexplicáveis.
•SEQUENCIAMENTO DE NOVA
GERAÇÃO (NGS)
-Realiza milhões de leituras em paralelo, com
alta performance e custo mais baixo.
-Fragmentos de DNA são ligados a esferas,
amplificados por PCR e lidos
simultaneamente.
-Fundamental em estudos genéticos complexos
e em larga escala.
•Exoma e Transcriptoma
-Exoma: Sequencia só os éxons (regiões
codificadoras de genes). Mais prático, mas
pode deixar passar mutações em regiões
reguladoras.
-Transcriptoma: Sequencia os RNAs
expressos em um tecido num momento
específico. Importante no estudo de câncer e
expressão gênica.
Sequenciamento genômico
SEQUENCIAMENTO DE DNA: DA TÉCNICA
CLÁSSICA ÀS MODERNAS
-Com a evolução da pesquisa, novas
técnicas são rapidamente aplicadas na
clínica.
-A citogenética e a biologia molecular
avançaram bastante nos últimos anos.
AVANÇOS EM TESTES GENÉTICOS
CITOGENÉTICA
Padrões de Bandas
-Antes: padrões de bandas G com
resolução de 650 a 700 bandas.
-Agora: técnicas modernas superaram as
limitações e melhoraram a precisão do
diagnóstico.
Técnica FISH (Hibridização In Situ por
Fluorescência)
-Permite confirmar alterações genéticas
específicas, como na Síndrome de Williams,
onde há deleção do gene da elastina.
-Antes da FISH, o diagnóstico era apenas
clínico (baseado em características físicas e
cognitivas).
-Agora, um exame com FISH pode
confirmar 100% o diagnóstico.
-Pode analisar núcleos interfásicos e regiões
teloméricas.
-Resultado rápido: até 24h.
-Útil em diagnóstico pré-natal.
FISH Multicor & Bandeamento Multicolor
-Detecta translocações (ex: t(1;11), t(4;12)),
inversões, deleções, duplicações, etc.
-Muito útil em citogenética clínica e no
estudo da progressão do câncer.
Obs: A FISH revolucionou o diagnóstico de
síndromes genéticas específicas, tornando-o
mais preciso e menos dependente de
achados clínicos subjetivos.
Microarranjo Cromossômico
-Detecta CNVs (Copy Number Variants) –
variações no número de cópias de
segmentos de DNA.
-Espera-se 2 cópias por região, exceto no
cromossomo X masculino.
-Muitas variantes identificadas ainda têm
significados desconhecidos.
-Com o aumento da quantidade de sondas
(de 400 para 180 mil), surgiram “síndromes
sem nome”, como a deleção 1q21.1
(relacionada a distúrbios neurológicos e
comportamentais).
O microarranjo é extremamente sensível,
detectando até
microdeleções/microduplicações que
métodos tradicionais não veem.
Sequenciamento genômico
RASTREAMENTO GENETICO 
Busca por pessoas assintomáticas com predisposição
genética para doenças.
 • Pode identificar:
 -Risco pessoal.
 -Risco de transmitir para descendentes.
 -Variantes com significado ainda desconhecido.
Tipos de Rastreamento:
-Populacional geral: ex: triagem neonatal em
países desenvolvidos.
-Populacional selecionado: foca em
subgrupos com maior risco (ex: judeus
Ashkenazi, com tendência a distúrbios
monogênicos).
O rastreamento pode ser estratégico para
prevenção e intervenção precoce, mas
também levanta dilemas éticos sobre o que
fazer com os resultados, especialmente
quando não há cura.
 CORRELAÇÃO CLÍNICA
Síndrome de Kabuki
-Por muito tempo, diagnóstico só era feito
pela aparência clínica.
-Em 2010, o sequenciamento de exoma
revelou o gene MLL2 (12q12–14) como
causador em ¾ dos casos.
-O restante apresentava mutações no gene
KDM6A (Xp11.3), detectadas só com
uma combinação de citogenética,
microarray e sequenciamento.
Esse caso mostra como integrar diferentes
técnicas é essencial quando o diagnóstico
não aparece nos testes convencionais.
Questões Práticas dos Testes Genéticos
-Dilemas incluem custo, ética, e utilidade
clínica.
-Muitas doenças genéticas não têm cura: o
teste deve ser feito mesmo assim?
-A decisão deve sempre ser do paciente,
com total entendimento das implicações.
A consulta com geneticistas e conselheiros
genéticos é fundamental para orientar
decisões sobre exames e interpretação de
resultados.
Base molecular da hereditariedade
O DNA é a base molecular da
hereditariedade, sendo responsável pela
replicação, transcrição e tradução das
informações genéticas.
Experimentos Históricos
-Griffith (1928)
Descobriu o princípio transformante:bactérias mortas de uma cepa virulenta
podiam transformar bactérias vivas
não virulentas em virulentas.
obs: Isso sugeriu que algum “fator” era
transferido entre bactérias — mais
tarde descobriu-se que era o DNA.
-Avery, MacLeod e McCarty (1944)
Confirmaram que o fator
transformante era o DNA, não
proteínas.
-Hershey e Chase (1952)
Usando vírus bacteriófagos com DNA
marcado com fósforo e proteínas com
enxofre, mostraram que apenas o DNA
era injetado na célula bacteriana para
produzir novos vírus.
Estrutura do DNA
Bases nitrogenadas (Chargaff – 1948)
Descobriu que:
-A quantidade de A = T
-A quantidade de G = C
Nucleotídeos
Compostos por:
-Base nitrogenada (A, T, G, C)
-Pentose (desoxirribose)
-Fosfato
Watson e Crick (1953) – O “pulo do gato”
Desenvolveram o modelo da dupla hélice,
baseado nos dados da Foto 51 de Rosalind
Franklin.
Características:
-Duas fitas antiparalelas (sentidos opostos)
-Giro para a direita
-Bases nitrogenadas voltadas para dentro,
ligadas por pontes de hidrogênio
-10 pares de bases por volta da hélice
Esse modelo explica como o DNA pode se
duplicar, já que uma fita serve de molde
para outra.
Replicação do DNA
Replicação
Modelos propostos:
-Conservativo: DNA original é mantido
inteiro.
-Dispersivo: partes antigas e novas
misturadas.
-Semiconservativo (correto): cada fita
nova tem uma fita velha – confirmado
por Meselson e Stahl.
Replicação nos Eucariotos:
Ocorre de forma linear, com múltiplas
origens de replicação.
Enzimas da Replicação (E. coli)
DNA Polimerases:
-Pol I: inicia síntese 5’→3’,
remove primers (atividade
5’→3’), revisa erros (3’→5’).
-Pol II: atua no reparo.
-Pol III: principal na replicação.
-Pol IV e V: também atuam em
reparo.
Outras enzimas importantes:
Topoisomerase I/II: alivia a tensão do
DNA enrolado.
Primase (RNA polimerase): produz
primers de RNA, necessários para iniciar a
síntese.
Ligase: junta os fragmentos de DNA.
Fragmentos de Okazaki e Fita
Lagging
-A fita leading é replicada de
forma contínua.
-A fita lagging é replicada em
pequenos trechos (fragmentos de
Okazaki).
-DNA pol III inicia, mas
quando encontra o primer,
DNA pol I assume e substitui o
RNA por DNA.
-A ligase une os fragmentos.
primossomo é o complexo de
proteínas que auxilia a primase
na fita lagging.
Replicação
Replicação nos Eucariotos
-Polimerases específicas
Nos eucariotos, há diferentes
polimerases (ex: Pol α, δ, ε), com
funções parecidas às da E. coli, mas
adaptadas a cromossomos maiores e
lineares.
-Nucleossomos
DNA está enrolado em proteínas
chamadas histonas.
Durante a replicação, as ligações DNA-
histona precisam ser afrouxadas.
Isso é feito por complexos
remodeladores de cromatina e
acetilação de histonas (H3 e H4).
Replicação nos Telômeros
O problema:
Na extremidade da fita lagging, quando o
primer é removido, não há como substituí-
lo por DNA, pois falta uma extremidade
3’-OH.
Sem solução, o DNA encurtaria a cada
replicação.
Solução: Telomerase
É uma enzima ribonucleoproteica.
Contém uma sequência de RNA
complementar ao final do DNA
(GGGGTT).
Estende a extremidade da fita leading,
fornecendo espaço para completar a
lagging
A ponta estendida pode se dobrar sobre si
mesma e formar um loop terminal,
protegendo o cromossomo.
Transcrição 
O que é Transcrição?
A transcrição é o processo no qual a
informação contida no DNA é copiada para o
RNA. Essa etapa é essencial para a síntese de
proteínas. A unidade básica de transcrição
contém:
-Promotor: região onde a RNA polimerase se
liga para iniciar a -transcrição.
-Região codificante: parte do DNA que será
transcrita.
-Finalizador: sinal que indica onde a
transcrição deve terminar.
Características gerais
-O RNA formado é complementar ao DNA
(lembre-se que no RNA, a timina é
substituída pela uracila).
-Apenas um dos filamentos do DNA é
transcrito (o molde).
-A transcrição ocorre na direção 5’ → 3’.
Estrutura do RNA
-Primária: sequência linear de nucleotídeos.
-Secundária: estruturas como alças e hastes
que influenciam na regulação gênica.
Transcrição em Procariotos
Iniciação:
-Realizada pela RNA polimerase, composta por
4 subunidades (2α, β, β’) e um fator sigma (σ),
que reconhece regiões promotoras.
-Regiões consenso importantes: caixa de Pribnow
(-10, TATAAT) e sequência -35 (TTGACA).
Alongamento:
-Após a iniciação, o fator sigma é liberado
e o RNA é alongado pela enzima.
Término:
-Pode ser dependente ou independente de
rho:
-Independente de rho: forma uma estrutura
de haste e alça no RNA que faz a RNA
polimerase se desprender.
-Dependente de rho: a proteína rho se liga
ao RNA e interrompe a transcrição.
Transcrição em Eucariotos
Diferenças importantes:
-Os eucariotos possuem três RNA
polimerases principais:
-RNA pol I: transcreve RNAr.
-RNA pol II: transcreve RNAm
(mensageiro).
-RNA pol III: transcreve tRNA e alguns
RNAr pequenos.
Iniciação:
-A RNA polimerase não se liga diretamente
ao DNA, e sim a fatores de transcrição.
-O promotor é dividido em:
-Promotor regulador: se liga a enhancers
(aumentam transcrição) e insulators
(diminuem).
-Promotor cerne: contém a caixa TATA
(-25) e elementos como o TFIIB (-35).
Transcrição 
TranscriçãoAlongamento:
-A enzima TFIIF desenrola o DNA, e
outros fatores se juntam ao complexo
para iniciar o processo.
Término e processamento:
-O RNA sofre clivagem e adição de
cauda poli-A (adeninas na extremidade
3’).
-Também há a adição de 7-
metilguanosina na extremidade 5’,
importante para estabilidade e
transporte do RNA.
 
Processamento do RNA (pós-
transcrição)
Splicing (em eucariotos):
-Remove íntrons (partes não
codificantes).
-Os éxons (partes codificantes) são
unidos.
-Feito por um complexo chamado
spliceossomo, formado por snRNPs
(U1, U2, U4, U5, U6) e proteínas.
Tipos de splicing:
-Normal: só íntrons são removidos.
-Alternativo: pode resultar em proteínas
diferentes a partir do mesmo gene.
-Múltiplos sítios de clivagem: variações
nos locais onde o RNA é cortado.
Tipos de RNA produzidos
Além do RNA mensageiro (RNAm), a
transcrição também gera:
-tRNA (transportador): leva aminoácidos
ao ribossomo.
-rRNA (ribossômico): componente
estrutural dos ribossomos.
-(nuclear pequeno): participa do splicing.
-Outros RNAs não codificantes que
regulam expressão gênica (como os siRNA
e miRNA).
Complementando:
-A transcrição ocorre no núcleo dos
eucariotos e no citoplasma dos
procariotos.
-Ao contrário da replicação, a
transcrição não precisa de primer para
começar.
-O primeiro nucleotídeo do RNA
mantém seus três fosfatos, o que é
importante na regulação e
processamento.
Tradução
A tradução é o processo no qual a
informação contida no RNA
mensageiro (RNAm) é usada para
construir proteínas. Esse processo
ocorre no citoplasma e envolve
ribossomos, RNA transportador
(tRNA) e aminoácidos.
Etapas da Tradução
Início
-Nos procariotos, a subunidade menor
do ribossomo (30S) se liga ao RNAm
na sequência de Shine-Dalgarno,
localizada antes do códon de início
(geralmente AUG, que codifica a
metionina).
-Nos eucariotos, a subunidade menor
se liga à estrutura 5’ cap do RNAm
(uma modificação feita pós-
transcrição) e escaneia até encontrar
um códon de início, auxiliada pela
sequência de Kozak (região consenso
que ajuda a posicionar o ribossomo no
local correto).
Extra: A metionina, embora sempre
codificada por AUG, pode ser
modificada posteriormente em muitas
proteínas, ou removida.
Alongamento
-O ribossomo “lê” o RNAm de três em
três nucleotídeos (trincas), formando os
códons.
-Cada códon corresponde a um
aminoácido específico.
-Um tRNA com o anticódon
complementar carrega o aminoácido
correto até o ribossomo.
-O ribossomo catalisa a formação de
ligações peptídicas entre os
aminoácidos, construindo uma cadeia
polipeptídica (futura proteína).
Curiosidade: Existem 64 códons possíveis (4 bases
combinadas em trincas: 4³ = 64), mas apenas 20
aminoácidos diferentes, o que faz com que muitos
aminoácidos sejam codificados por mais de um códon
(essa propriedade é chamada de redundância do
código genético ou códons sinônimos).
Finalização
-A tradução termina quando o
ribossomo encontra um dos códonsde parada (UAA, UAG ou UGA),
que não codificam nenhum
aminoácido.
-Fatores de liberação se ligam ao
ribossomo, promovendo a liberação
da cadeia polipeptídica recém-
sintetizada.
Papel da Estrutura 5’ cap e da Cauda
poli-A (em eucariotos)
- A estrutura cap 5’ ajuda no
reconhecimento e ligação do ribossomo
ao RNAm.
-A cauda poli-A 3’, junto com o cap 5’,
contribui para a estabilidade do RNAm
e também auxilia no início da tradução.
-Essas estruturas podem até dobrar o
RNAm, aproximando suas
extremidades, o que otimiza o processo
de tradução.
Diferenças entre Procariotos e
Eucariotos
Tradução
Código Genético 
-Redundante mas não ambíguo: um
mesmo aminoácido pode ter vários
códons, mas cada códon só codifica um
aminoácido.
-Universal: praticamente o mesmo para
todos os organismos (bactérias,
humanos, plantas…).
-Início e parada: AUG é quase sempre
o início; UAA, UAG e UGA são
paradas.
Resumo Visual do Processo
RNAm chega ao citoplasma com
códon de início (AUG).
1.
Ribossomo se posiciona e começa a
tradução.
2.
tRNAs trazem os aminoácidos
certos.
3.
A proteína cresce códon a códon.4.
Encontra um códon de parada e
finaliza.
5.
A proteína funcional é liberada e
pode passar por modificações pós-
traducionais.
6.