Introdução à Genética

Anthony J. F. Griffiths · Capítulo 315 de 398

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Introdução à Genética

17.2 Alterações na estrutura dos cromossomos

 

As alterações na estrutura dos cromossomos, denominadas rearranjos, envolvem diversas classes de eventos importantes. Um segmento cromossômico pode ser perdido, constituindo uma deleção, ou duplicado, para formar uma duplicação. A orientação de um segmento dentro do cromossomo pode ser revertida, constituindo uma inversão. Ou um segmento pode ser movido para um cromossomo diferente, constituindo uma translocação. A quebra do DNA é uma causa importante de cada um desses eventos. Ambos os filamentos de DNA devem ser quebrados em dois locais diferentes, seguidos pela reunião das extremidades quebradas,

para produzir um novo rearranjo cromossômico (Figura 17.19, à esquerda). Os rearranjos cromossômicos por quebra podem ser induzidos artificialmente por meio da utilização de radiação ionizante. Esse tipo de radiação, notavelmente raios X e gama, é altamente energético e causa diversas quebras bifilamentares no DNA.

Para compreender como os rearranjos cromossômicos são produzidos por

meio de quebra, deve-se ter em mente diversos pontos:

 

1. Cada cromossomo é uma única molécula de DNA bifilamentar. 2. O primeiro evento na produção de um rearranjo cromossômico é a

geração de duas ou mais quebras bifilamentares nos cromossomos de

uma célula (ver Figura 17.19, linha superior à esquerda).

3. As quebras bifilamentares são possivelmente letais, exceto se forem

reparadas.

4. Os sistemas de reparo na célula corrigem as quebras bifilamentares por

meio da reunião das extremidades quebradas (ver Capítulo 16 para

uma discussão detalhada sobre o reparo do DNA).

5. Se as duas extremidades da mesma quebra forem reunidas, a ordem do

DNA original é restaurada. Se as extremidades de duas quebras

diferentes forem unidas, entretanto, o resultado é um ou outro tipo de

rearranjo cromossômico.

6. Os únicos rearranjos cromossômicos que sobrevivem à meiose são

aqueles que produzem moléculas de DNA que apresentam um

centrômero e dois telômeros. Se um rearranjo produzir um

cromossomo com ausência de um centrômero, tal cromossomo

acêntrico não será atraído para nenhum polo na anáfase da mitose ou

meiose e não será incorporado ao núcleo de qualquer progênie.

Portanto, os cromossomos acêntricos não são herdados. Se um

rearranjo produzir um cromossomo com dois centrômeros

(dicêntrico), com frequência ele será atraído simultaneamente para os

polos opostos na anáfase, formando uma ponte anafásica. Os

cromossomos com ponte anafásica tipicamente não serão incorporados

na célula de qualquer progênie. Se uma quebra cromossômica produzir

um cromossomo com ausência de telômero, tal cromossomo não

poderá replicar-se adequadamente. Relembre do Capítulo 7 que os

telômeros são necessários para iniciar a replicação adequada do DNA

nas extremidades (ver Figura 7.26).

FIGURA 17.19 Cada um dos quatro tipos de rearranjos cromossômicos pode ser produzido por meio de dois mecanismos básicos: quebra cromossômica e reunião ou crossing over entre o DNA repetitivo. As regiões cromossômicas são numeradas de 1 a 10. Os cromossomos homólogos são da mesma cor.

 

 

7. Se um rearranjo duplicar ou deletar um segmento de um cromossomo,

o balanço gênico poderá ser afetado. Quanto maior o segmento que é

perdido ou duplicado, maior a probabilidade de que o

desbalanceamento gênico cause anormalidades fenotípicas.

Outra causa importante de rearranjos é o crossing over entre segmentos de DNA repetitivo (duplicado). Esse tipo de crossing over é denominado recombinação homóloga não alélica (NAHR). Em organismos com sequências repetidas de DNA em um cromossomo ou em cromossomos diferentes, existe uma ambiguidade a respeito de qual das repetições pareará com outra na meiose. Se as sequências pareadas não estiverem nas mesmas posições relativas nos homólogos, o crossing over pode produzir cromossomos aberrantes. Deleções, duplicações, inversões e translocações

podem, todas, ser produzidas por crossing over (ver Figura 17.19, à direita).

Existem dois tipos gerais de rearranjos: desbalanceado e balanceado. Os

rearranjos desbalanceados alteram a dosagem gênica de um segmento cromossômico. Assim como na aneuploidia em relação a cromossomos inteiros, a perda de uma cópia de um segmento, ou a adição de uma cópia extra, pode romper o balanço gênico normal. As duas classes simples de rearranjos desbalanceados são as deleções e as duplicações. Uma deleção é a perda de um segmento de um braço cromossômico e a justaposição dos dois segmentos em cada lado do segmento deletado, como nesse exemplo, que demonstra a perda do segmento C-D:

 

Uma duplicação é a repetição de um segmento de um braço cromossômico. No tipo mais simples de duplicação, os dois segmentos estão adjacentes uns aos outros (uma duplicação em tandem), assim como nessa duplicação do segmento C:

 

Entretanto, o segmento duplicado pode terminar em uma posição diferente no mesmo cromossomo, ou até mesmo em um cromossomo diferente.

Os rearranjos balanceados alteram a ordem dos genes no cromossomo,

mas não removem ou duplicam qualquer DNA. As duas classes simples de rearranjos balanceados são as inversões e as translocações recíprocas. Uma inversão é um rearranjo no qual um segmento interno de um cromossomo foi quebrado duas vezes, girou 180° e foi reunido.