Biologia para Cursos I

De todas as doenças cromossômicas, malformações no número de cromossomos são a maioria, obviamente, identificável a partir de um karyogram. As alterações do número de cromossomas incluem a duplicação ou perda de cromossomas inteiros, bem como alterações no número de conjuntos completos de cromossomas. Eles são causados pela não-disjunção, que ocorre quando pares de cromossomos homólogos ou cromatídeos irmãos não conseguem se separar durante a meiose. Sinapse mal alinhado ou incompleto, ou uma disfunção do aparato de fuso que facilita a migração cromossômica, pode causar a não-disjunção. O risco de não disjunção aumenta com a idade dos pais.

a Nãodisjunção pode ocorrer durante a meiose I ou II, com resultados diferentes (Figura 1). Se os cromossomas homólogos não conseguem separar-se durante a meiose I, o resultado é dois gâmetas que não possuem esse cromossoma específico e dois gâmetas com duas cópias do cromossoma. Se os cromatídeos irmãos não se separarem durante a meiose II, o resultado é um gâmeta que não possui esse cromossomo, dois gâmetas normais com uma cópia do cromossomo, e um gâmeta com duas cópias do cromossomo.

pergunta prática

Figura 1. A não-disjunção ocorre quando cromossomos homólogos ou cromatídeos irmãos não conseguem se separar durante a meiose, resultando em um número cromossômico anormal. A não disjunção pode ocorrer durante a meiose I ou a meiose II.

Qual das seguintes afirmações sobre a nãodisjunção é verdade?

1. a não-disjunção só resulta em gâmetas com cromossomas n + 1 ou n-1.
2. a não-disjunção que ocorre durante a meiose II resulta em 50% de gâmetas normais.
3. não-disjunção durante a meiose I resulta em 50% de gâmetas normais.
4. a não-disjunção resulta sempre em quatro tipos diferentes de gâmetas.

Mostrar resposta

a resposta b é verdadeira.

Aneuploidy

Figura 2. A incidência de ter um feto com trisomia 21 aumenta dramaticamente com a idade materna.

um indivíduo com o número adequado de cromossomas para a sua espécie é chamado euplóide; em seres humanos, a euploidia corresponde a 22 pares de autossomas e um par de cromossomas sexuais. Um indivíduo com um erro no número de cromossomas é descrito como aneuploid, um termo que inclui monossomia (perda de um cromossoma) ou trissomia (ganho de um cromossoma externo). Zigotos humanos monossômicos sem qualquer cópia de um autossomo invariavelmente falham em se desenvolver até o nascimento porque eles não têm genes essenciais. Isto sublinha a importância da “dosagem genética” nos humanos. A maioria das trisomias autossômicas também não se desenvolvem até o nascimento; no entanto, duplicações de alguns dos cromossomos menores (13, 15, 18, 21, ou 22) podem resultar em descendência que sobrevive por várias semanas a muitos anos. Os indivíduos trisómicos sofrem de um tipo diferente de desequilíbrio genético: um excesso de dose genética. Indivíduos com um cromossoma extra podem sintetizar uma abundância dos produtos genéticos codificados por esse cromossoma. Esta dose extra (150 por cento) de genes específicos pode levar a uma série de desafios funcionais e muitas vezes exclui o desenvolvimento. A trissomia mais comum entre os nascimentos viáveis é a do cromossoma 21, que corresponde à síndrome de Down. Indivíduos com este transtorno hereditário são caracterizados por estatura curta e dígitos atrofiados, distinções faciais que incluem um crânio largo e língua grande, e atrasos significativos no desenvolvimento. A incidência da síndrome de Down está correlacionada com a idade materna; as mulheres mais velhas têm maior probabilidade de engravidar com fetos portadores do genótipo trisomy 21 (Figura 2).

poliploidia

Figura 3. Tal como acontece com muitas plantas poliploidas, este triplóide laranja diurno (Hemerocallis fulva) é particularmente grande e robusto, e cresce flores com o triplo do número de pétalas de suas contrapartes diplóides. (crédito: Steve Karg)

um indivíduo com mais do que o número correto de conjuntos cromossômicos (dois para espécies diplóides) é chamado poliploide. Por exemplo, a fertilização de um óvulo diplóide anormal com um espermatozóide normal produziria um zigoto triplóide. Os animais poliplóides são extremamente raros, com apenas alguns exemplos entre as minhocas, crustáceos, anfíbios, peixes e lagartos. Os animais poliplóides são estéreis porque a meiose não pode prosseguir normalmente e, em vez disso, produz principalmente células-filhas aneuplóides que não podem produzir zigotos viáveis. Raramente, os animais poliplóides podem reproduzir-se assexuadamente por haplodiploidia, na qual um ovo não fertilizado divide mitoticamente para produzir descendência. Em contraste, a poliploidia é muito comum no reino vegetal, e as plantas poliploidas tendem a ser maiores e mais robustas do que os euploides de suas espécies (Figura 3).

não-disjunção para cromossomas sexuais em seres humanos

os seres humanos apresentam efeitos deletérios dramáticos com trisomias autossómicas e monossomias. Portanto, pode parecer contraintuitivo que mulheres e homens humanos possam funcionar normalmente, apesar de terem diferentes números do cromossoma X. Ao invés de um ganho ou perda de autossomas, variações no número de cromossomas sexuais estão associadas a efeitos relativamente leves. Em parte, isso ocorre por causa de um processo molecular chamado inactivação X. No início do desenvolvimento, quando os embriões de mamíferos fêmeas consistem em apenas alguns milhares de células (em relação a trilhões no recém-nascido), um cromossoma X em cada célula inactiva, condensando-se firmemente numa estrutura quiescente (dormente) chamada de corpo Barr. A probabilidade de um cromossoma X (derivado materno ou paternalmente) ser inactivado em cada célula é aleatória, mas uma vez que a inactivação ocorra, todas as células derivadas desse cromossoma terão o mesmo cromossoma X inactivo ou corpo Barr. Por este processo, as fêmeas compensam a sua dose genética dupla do cromossoma X.

Figura 4. Em Gatos, o gene para a cor da pelagem está localizado no cromossomo X. No desenvolvimento embrionário de gatos fêmeas, um dos dois cromossomos X é desativado aleatoriamente em cada célula, resultando em um padrão de tortoiseshell se o gato tem dois alelos diferentes para a cor da pelagem. Gatos machos, com apenas um cromossomo X, nunca exibem uma cor de pele de tartaruga. (crédito: Michael Bodega)

em Gatos chamados de “tortoiseshell”, a inactivação embrionária X é observada como variegação de cores (Figura 4). As fêmeas que são heterozigóticas para um gene de cor da Camada x expressarão uma de duas cores diferentes da camada sobre diferentes regiões do seu corpo, correspondendo ao cromossoma X inactivado no progenitor de células embrionárias dessa região.

um indivíduo portador de um número anormal de cromossomas X irá inactivar todos menos um cromossoma X em cada uma das suas células. No entanto, mesmo os cromossomas X inactivados continuam a expressar alguns genes, e os cromossomas X devem reactivar-se para a maturação adequada dos ovários femininos. Como resultado, as anomalias cromossômicas X são tipicamente associadas a defeitos mentais e físicos leves, bem como esterilidade. Se o cromossoma X estiver completamente ausente, o indivíduo não se desenvolverá no útero.

vários erros no número de cromossomas sexuais foram caracterizados. Indivíduos com três cromossomas X, chamados triplo-X, são fenotipicamente femininos, mas expressam atrasos no desenvolvimento e redução da fertilidade. O genótipo XXY, correspondente a um tipo de síndrome de Klinefelter, corresponde a indivíduos fenotipicamente do sexo masculino com pequenos testículos, seios aumentados e cabelo corporal reduzido. Existem tipos mais complexos de síndrome de Klinefelter em que o indivíduo tem até cinco cromossomas X. Em todos os tipos, cada cromossoma X, exceto um, sofre inactivação para compensar o excesso de dosagem genética. Isto pode ser visto como vários corpos de Barr em cada núcleo celular. Síndrome de Turner, caracterizado como um genótipo X0 (i.e., apenas um cromossoma do sexo único), corresponde a um indivíduo fenotipicamente feminino com estatura curta, pele na região do pescoço, deficiências auditivas e cardíacas, e esterilidade.

duplicações e supressões

para além da perda ou ganho de um cromossoma inteiro, um segmento cromossómico pode ser duplicado ou perdido. Duplicações e supressões muitas vezes produzem descendentes que sobrevivem, mas exibem anormalidades físicas e mentais. Segmentos cromossômicos duplicados podem se fundir com cromossomos existentes ou podem estar livres no núcleo. Cri-du-chat (do francês para “cry of the cat”) é uma síndrome associada a anomalias do sistema nervoso e características físicas identificáveis que resultam de uma eliminação da maioria de 5p (o braço pequeno do cromossomo 5) (Figura 5). Os bebês com este genótipo emitem um grito agudo característico no qual o nome da desordem é baseado.

Figura 5. Este indivíduo com síndrome de cri-du-chat é mostrado aos dois, quatro, nove e 12 anos de idade. (crédito: Paola Cerruti Mainardi)

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