Introdução à Genética
17 Alterações Cromossômicas em Grande Escala
Uma translocação recíproca demonstrada por coloração de cromossomos. Uma suspensão de cromossomos de muitas células passa por um dispositivo eletrônico que classifica os cromossomos por tamanho. O DNA é extraído de cromossomos individuais, desnaturado, ligado a um de diversos corantes fluorescentes, e em seguida adicionado a cromossomos parcialmente desnaturados em uma lâmina. O DNA fluorescente “encontra” o seu próprio cromossomo e se liga ao longo de seu comprimento por meio da complementaridade de bases, “pintando-o”. Neste exemplo, foram utilizados um corante vermelho e um verde para pintar cromossomos diferentes. A figura demonstra preparações não coloridas (acima) e coloridas (abaixo). A preparação colorida demonstra um cromossomo verde normal, um vermelho normal e dois que apresentam segmentos trocados. (Addenbrookes Hospital/Science Source.)
TÓPICOS
17.1 Alterações no número de cromossomos
17.2 Alterações na estrutura dos cromossomos
17.3 Incidência geral de mutações cromossômicas humanas
RESULTADOS DE APRENDIZAGEM
Após ler este capítulo, você será capaz de:
• Distinguir entre os principais tipos de mutações cromossômicas no nível citológico
• Deduzir as con gurações de pareamento meiótico em relação a todas as principais
mutações cromossômicas
• Prever as razões da progênie de heterozigotos autopoliploides especí cos em relação ao um
ou mais genes*
• Desenhar cruzamentos para sintetizar um alotetraploide
• Prever o desfecho da não disjunção meiótica na primeira e na segunda divisões*
• Identi car um aneuploide com a utilização de critérios genéticos*
• Prever as razões na progênie de aneuploides especí cos*
• Distinguir entre os principais tipos aneuploides humanos
• Na análise da progênie, diagnosticar a presença de um dos principais tipos de rearranjos
cromossômicos (translocações, inversões, deleções, duplicações)*
• Em um cruzamento envolvendo um rearranjo especí co conhecido, prever a herança de
genes ligados e não ligados ao rearranjo*
• Prever os padrões de expressão de genes possivelmente afetados pela variegação por efeito
de posição.
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*No caso de mutações cromossômicas, a análise da progênies envolve a análise de padrões de
um ou mais dos seguintes: esterilidade, letalidade e proporções fenotípicas dos genes
heterozigotos nos cruzamentos.
U m casal jovem está planejando ter filhos. O marido sabe que sua avó teve um filho com síndrome de Down em um segundo casamento. A síndrome de Down é um conjunto de distúrbios físicos e mentais causado pela presença de um cromossomo 21 extra
(Figura 17.1). Não se dispõe do nascimento, que ocorreu no início do século 20, mas o casal não conhece outros casos de síndrome de Down em suas famílias.
O casal ouviu dizer que a síndrome de Down resulta de um raro erro ao
acaso na produção do zigoto e, portanto, acredita que apresenta apenas uma chance baixa de ter uma criança com a doença. Eles decidem ter filhos. Seu primeiro filho não é afetado, mas a próxima concepção resulta em aborto espontâneo e seu segundo filho nasce com síndrome de Down. O fato de terem um filho com síndrome de Down é uma coincidência ou uma conexão entre a constituição genética do pai da criança e a de sua avó levou ambos a terem filhos com síndrome de Down? O aborto espontâneo tem alguma relação? Quais testes podem ser necessários para investigar essa situação? A análise de tais questões é o tópico deste capítulo.
Verificamos em todo este livro que as mutações gênicas são uma fonte
importante de alterações na sequência genômica. Entretanto, o genoma também pode ser remodelado em maior escala por meio de alterações na estrutura cromossômica, ou por meio de alterações no número de cópias dos cromossomos em uma célula. Essas variações em grande escala são denominadas mutações cromossômicas, para que sejam distinguidas das mutações gênicas. Em termos mais amplos, as mutações gênicas são definidas como alterações que ocorrem dentro de um gene, enquanto as mutações cromossômicas são alterações em uma região do cromossomo que engloba múltiplos genes. As mutações gênicas nunca são detectáveis microscopicamente; um cromossomo que contém uma mutação gênica, ao microscópio, aparenta ser igual a um que carreia o alelo do tipo selvagem. Contrariamente, muitas mutações cromossômicas podem ser detectadas por microscopia, por análise genética ou molecular, ou por uma combinação de todas as técnicas. As mutações cromossômicas foram mais bem-caracterizadas em eucariotos e todos os exemplos neste capítulo são desse grupo.
FIGURA 17.1 A síndrome de Down resulta de uma cópia extra do cromossomo 21. (Terry Harris/Rex Features/Associated Press.)
As mutações cromossômicas são importantes a partir de diversas
perspectivas biológicas. Primeiramente, elas podem ser fontes de percepção sobre o modo como os genes atuam em conjunto em uma escala genômica. Em segundo lugar, elas revelam diversas características importantes da meiose e da arquitetura cromossômica. Em terceiro lugar, elas constituem ferramentas úteis para a manipulação genômica experimental. Em quarto lugar, elas são fontes de percepção a respeito dos processos evolutivos. Em quinto lugar, as mutações cromossômicas são observadas regularmente em seres humanos e algumas dessas mutações causam doenças genéticas.
Muitas mutações cromossômicas causam anormalidades na célula e na
função do organismo. A maior parte dessas anormalidades tem origem em alterações no número ou na posição dos genes. Em alguns casos, uma mutação cromossômica resulta da quebra do cromossomo. Se a quebra ocorre dentro de um gene, o resultado é a ruptura funcional daquele gene.
Para os nossos objetivos, dividiremos as mutações cromossômicas em
dois grupos: alterações no número de cromossomos e alterações na estrutura cromossômica. Esses dois grupos representam dois tipos de eventos fundamentalmente diferentes. As alterações no número de cromossomos não estão associadas a alterações estruturais de quaisquer das moléculas de DNA da célula. Em vez disso, é o número dessas moléculas de DNA que está alterado e essa alteração no número é a base dos seus efeitos genéticos. As alterações na estrutura cromossômica, por outro lado, resultam em novos arranjos de sequência em uma ou mais duplas-hélices de DNA. Esses dois tipos de mutações cromossômicas estão ilustrados na
Figura 17.2, que é um resumo dos tópicos deste capítulo. Iniciamos explorando a natureza e as consequências das alterações no número de cromossomos.