Deleções

Uma translocação recíproca é um rearranjo no qual dois cromossomos não homólogos são, cada um, quebrados uma vez, criando fragmentos acêntricos, que em seguida podem trocar de lugar:

Por vezes as quebras do DNA que precedem a formação de um rearranjo ocorrem dentro dos genes. Quando ocorrem, elas modificam a função do gene, porque parte dele move-se para um novo local e porque nenhum transcrito completo pode ser produzido. Além disso, as sequências de DNA de cada lado das extremidades reunidas de um cromossomo rearranjado são sequências que normalmente não estão justapostas. Por vezes, a junção ocorre de tal modo que a fusão produz um gene híbrido não funcional, composto por partes de dois outros genes.

As seções a seguir consideram as propriedades desses rearranjos

balanceados e desbalanceados.

Deleções

Uma deleção é simplesmente a perda de parte de um braço cromossômico. O processo de deleção requer duas quebras cromossômicas para cortar o segmento interveniente. O fragmento deletado não apresenta um centrômero; consequentemente, ele não pode ser puxado para um polo do fuso na divisão celular e é perdido. Os efeitos das deleções dependem de seu tamanho. Uma deleção pequena dentro de um gene, denominada deleção intragênica, inativa o gene e apresenta o mesmo efeito de outras mutações nulas daquele gene. Se o fenótipo nulo homozigoto for viável (como, por exemplo, no albinismo humano), a deleção homozigota também será viável. As deleções intragênicas podem ser distinguidas das mutações causadas por alterações em um único nucleotídio, tendo em vista que os genes com as referidas deleções nunca revertem para o tipo selvagem.

Na maior parte desta seção, estaremos lidando com deleções

multigênicas, nas quais diversos a muitos genes são perdidos. As consequências dessas deleções são mais graves do que aquelas das deleções intragênicas. Se tal deleção ocorrer em homozigose por endogamia (ou seja, se ambos os homólogos apresentarem a mesma deleção), a combinação será sempre letal. Esse fato sugere que todas as regiões dos cromossomos são essenciais para a viabilidade normal e que a eliminação completa de qualquer segmento do genoma é deletéria. Até mesmo um organismo heterozigoto para uma deleção multigênica — ou seja, que apresenta um homólogo normal e um com a deleção — não sobrevive. Principalmente, esse desfecho letal ocorre em virtude do rompimento do balanço gênico normal. Alternativamente, a deleção pode “revelar” alelos recessivos deletérios, possibilitando que as cópias únicas sejam expressas.

CONCEITO-CHAVE A letalidade das grandes deleções heterozigotas pode ser explicada pelo

desbalanceamento gênico e pela expressão de recessivos deletérios.

Deleções pequenas por vezes são viáveis em combinação com um

homólogo normal. Tais deleções podem ser identificadas por meio do exame dos cromossomos meióticos ao microscópio. A falha do segmento correspondente no homólogo normal em parear cria uma alça de deleção

visível (Figura 17.20 A). Em Drosophila, as alças de deleção também estão visíveis nos cromossomos politênicos. Esses cromossomos são observados nas células de glândulas salivares e em outros tecidos específicos de determinados insetos. Nessas células, os homólogos pareiam e replicam muitas vezes e, assim, cada cromossomo é representado por um espesso feixe de réplicas. Esses cromossomos politênicos são facilmente visíveis e cada um apresenta um conjunto de bandas escuras de posição e número fixos. Essas bandas atuam como marcos cromossômicos úteis. Um exemplo de um cromossomo politênico no qual um homólogo original carreava uma

deleção está demonstrado na Figura 17.20 B. Uma deleção pode ser atribuída a um local específico no cromossomo por meio do exame microscópico dos cromossomos politênicos e da determinação da posição da alça de deleção.

FIGURA 17.20 Na meiose, os cromossomos de uma deleção heterozigota formam uma configuração em alça. A. No pareamento meiótico, o homólogo normal forma uma alça. Os genes nesta alça não apresentam alelos com os quais realizar sinapse. B. Tendo em vista que os cromossomos politênicos de Drosophila (observados em glândulas salivares e em outros locais específicos) apresentam padrões de bandeamento específicos, podemos inferir quais bandas estão ausentes no homólogo com a deleção ao observar quais bandas aparecem na alça do homólogo normal. (B. William M. Gelbart, Harvard University.)

Outra indicação da presença de uma deleção é que a deleção de um

segmento em um homólogo por vezes revela os alelos recessivos presentes no outro homólogo, levando à sua expressão inesperada. Considere, por exemplo, a deleção demonstrada no diagrama a seguir:

Se não houver deleção, espera-se que nenhum dos sete alelos recessivos seja expresso; entretanto, se b e c forem expressos, então provavelmente ocorreu uma deleção que abrange os genes b+ e c+ no outro homólogo. Tendo em vista que os alelos recessivos aparentam estar demonstrando dominância nos referidos casos, o efeito é denominado pseudodominância.

No caso reverso — se já conhecemos o local da deleção —, podemos

aplicar o efeito da pseudodominância no sentido oposto para mapear as posições dos alelos mutantes. Esse procedimento, denominado mapeamento de deleção, pareia as mutações em face de um conjunto de deleções sobrepostas definidas. Um exemplo em Drosophila está

demonstrado na Figura 17.21. Nesse diagrama, o mapa de recombinação está demonstrado na parte superior, marcado com as distâncias em unidades de mapa a partir da extremidade esquerda. As barras vermelhas horizontais abaixo do cromossomo demonstram a extensão das deleções listadas à esquerda. Cada deleção está pareada com cada mutação em teste e o fenótipo é observado para verificar se a mutação é pseudodominante. A mutação pn (prune), por exemplo, demonstra pseudodominância apenas com a deleção 264-38 e esse resultado determina sua localização na região 2D-4 a 3A-2. Entretanto, fa (facet) demonstra pseudominância com todas as deleções, com exceção de duas (258-11 e 258-14); assim, a sua posição pode ser apontada para a banda 3C-7, que é a região que todas as deleções apresentam em comum, com exceção de duas.

CONCEITO-CHAVE As deleções podem ser reconhecidas por meio das alças de deleção e da

pseudodominância.

Os médicos encontram regularmente deleções nos cromossomos

humanos. As deleções normalmente são pequenas, mas apresentam efeitos adversos, mesmo quando heterozigotas. As deleções de regiões cromossômicas humanas específicas causam síndromes únicas de anormalidades fenotípicas. Um exemplo é a síndrome cri du chat, causada por uma deleção heterozigota da extremidade do braço curto do

cromossomo 5 (Figura 17.22). As bandas específicas deletadas na síndrome cri du chat são 5p15.2 e 5p15.3, as duas bandas mais distais identificáveis em 5p. (Os braços curto e longo dos cromossomos humanos são tradicionalmente denominados p e q, respectivamente.) O fenótipo mais característico na síndrome é aquele que dá origem à sua denominação, o choro semelhante ao miado de um gato produzido pelas crianças afetadas. Outras manifestações da síndrome são microencefalia (cabeça anormalmente pequena) e face redonda (fácies de lua cheia). Assim como as síndromes causadas por outras deleções, a síndrome cri du chat inclui o retardo mental. As taxas de fatalidade são baixas e muitas pessoas com essa deleção alcançam a fase adulta.

FIGURA 17.21 Uma linhagem heterozigota de Drosophila para cromossomos com deleção e normais pode ser utilizada para mapear alelos mutantes. As barras vermelhas demonstram a extensão dos segmentos deletados em 13 deleções. Todos os alelos recessivos na mesma região deletada em um cromossomo homólogo serão expressos.

Outro exemplo instrutivo é a síndrome de Williams. Essa síndrome é

autossômica dominante e é caracterizada pelo desenvolvimento incomum do sistema nervoso e de determinadas características externas. A síndrome de Williams é observada a uma frequência de aproximadamente 1 em 10.000 pessoas. Os pacientes com frequência apresentam habilidades musicais ou de canto pronunciadas. A síndrome quase sempre é causada por uma deleção de 1,5 Mb em um homólogo do cromossomo 7. A análise da sequência demonstrou que esse segmento contém 17 genes de função conhecida e desconhecida. O fenótipo anormal, portanto, é causado por haploinsuficiência de um ou mais desses 17 genes. A análise da sequência também revela a origem dessa deleção, tendo em vista que a sequência normal é delimitada por cópias repetidas de um gene denominado PMS, que codifica uma proteína de reparo do DNA. Conforme vimos, as sequências repetidas podem atuar como substratos para crossing over desigual. Um crossover entre cópias flanqueadoras de PMS nas extremidades opostas do segmento dos 17 genes leva a uma duplicação (não observada) e uma

deleção na síndrome de Williams, conforme demonstrado na Figura 17.23.

A maior parte das deleções humanas, tais como aquelas que acabamos de

considerar, surge espontaneamente nas gônadas de um genitor normal de uma pessoa afetada; portanto, normalmente não são observados sinais de deleções nos cromossomos dos genitores. Menos comumente, os indivíduos que contêm deleções aparecem na descendência de um indivíduo que apresenta um rearranjo balanceado de cromossomos não detectado. Por exemplo, a síndrome cri du chat pode resultar de um genitor heterozigoto para uma translocação recíproca, tendo em vista que (conforme veremos) a segregação produz deleções. As deleções também podem resultar de recombinação em um heterozigoto que apresenta uma inversão pericêntrica (uma inversão que abrange o centrômero) em um cromossomo. Ambos os mecanismos serão detalhados posteriormente no capítulo.

Animais e plantas demonstram diferenças na sobrevivência de gametas

ou de descendência que contêm deleções. Um animal macho com uma deleção em um cromossomo produz espermatozoides que carreiam um ou outro dos dois cromossomos em números aproximadamente iguais. Esses espermatozoides aparentemente funcionam, até uma determinada medida, independentemente de seu conteúdo genético. Em plantas diploides, por outro lado, o pólen produzido por uma deleção heterozigota é de dois tipos: pólen funcional que carreia o cromossomo normal e pólen não funcional (abortado) que carreia o homólogo deficiente. Portanto, as células do pólen aparentam ser sensíveis às alterações na quantidade de material cromossômico e essa sensibilidade pode atuar para extirpar as deleções. Esse efeito é análogo à sensibilidade do pólen à aneuploidia de um cromossomo inteiro, descrita anteriormente neste capítulo. Contrariamente às células de espermatozoides de animais, cuja atividade metabólica depende de enzimas que já foram depositadas nelas durante a sua formação, as células de pólen devem germinar e em seguida produzir um longo tubo de pólen, que cresce para fertilizar o óvulo. Esse crescimento requer que a célula de pólen produza grandes quantidades de proteínas, tornando-a, assim, sensível às anormalidades genéticas em seu próprio núcleo. Os óvulos das plantas, ao contrário, são razoavelmente tolerantes às deleções, presumivelmente em virtude de receberem sua nutrição dos tecidos maternos circundantes.

FIGURA 17.22 A síndrome cri du chat é causada pela perda da extremidade do braço curto de um dos homólogos do cromossomo 5.