INSTABILIDADE DO GENOMA HUMANO INSTABILIDADE CROMOSSÔMICA

Transcrição

1 INSTABILIDADE DO GENOMA HUMANO INSTABILIDADE CROMOSSÔMICA Genética Molecular - IBM1027 Profa. Dra. Vanessa Silveira

2 1. Definição Fenótipo celular onde vários processos responsáveis pela manutenção e replicação do genoma estão desregulados/mutados e consequentemente o genoma apresentam uma susceptibilidade elevada para sofrer mutações. Instabilidade microsatélite Instabilidade cromossômica

3 Contínua formação de novas aberrações cromossômicas - Mitose Instabilidade cromossômica

4 Dois tipos de instabilidade cromossômica Instabilidade cromossômica numérica: - alterações no número de cromossomos Aneuploidia espontânea - células somáticas - 0.1% e 0.8% Instabilidade cromossômica estrutural: - alterações em fragmentos de cromossomos

5 Instabilidade cromossômica Fuso mitótico David Paul von Hansemann Aberrações do fuso mitótico em diferentes tipos de carcinoma Mitose multipolar, anáfase assimétrica 1914 Theodor Boveri Associação entre mitoses aberrantes e tumores malignos

6 Fuso mitótico Componentes chave do fuso mitótico Cromátides irmãs Centrossomo Cinetocoro Fibras do fuso microtúbulos

7 Ligações do Cinetocoro Anfitélico Monotélico Sintélico Células de vertebrados apresentam múltiplos sítios de ligação de microtúbulos Merotélico

8 Segregação cromossômica Anfitélico Sintélico Monotélico Merotélico

9 Instabilidade numérica Centrômero Centrômero: alterações no número, estrutura ou função tetrapolar mitosis centrosome Câncer

10 Instabilidade numérica Ciclo celular 2N 2N 2N 2N 2N Endoreplicação Poliploidia 2N 4N

11 Instabilidade numérica Principais causas Falha na ligação cinetocoro-microtúbulos Aneuploidia Replicação seguida de falha na mitose (endoduplicação) Divisões multipolares associadas ao número ou estrutura dos centrossomos Câncer Instabilidade cromossômica Mais de 100 genes Formação do fuso mitótico Regulação do ciclo celular Checagem da mitose

12 CAUSA Instabilidade estrutural Ambiental Radiação ionizante Agentes químicos (DSB) Endógena Radicais livres Quebras simples Fusão de forquilha de replicação Especializada V(D)J Diferenciação Hipermutação somática CONSEQUÊNCIA Controle do ciclo celular Morte celular Incorreto Reparo Instabilidade genômica

13 Rearranjos cromossômicos Deletions Deleções Translocations Translocações Cromossomo 5 normal Cromossomo 5 deletado (5p) Insertions Inserções Inversions Inversões Duplicações Duplications Ring Cromossomos chromosomes em Double minutes --DM Homogeniously Regiões homogeneamente stained anel regions coradas - HSR

14 Instabilidade cromossômica estrutural Translocações Cromossomos normais Cromossomos marcadores

15 Translocações Cromossomo 9 Crom. 22 Quebra Cromossomo Filadélfia t(9;22)

16 Cromossomo 9 Crom. 22 Quebra Cromossomo Filadélfia Translocações t(9;22) Novos transcritos funcionais Leucemia mielóide crônica (95%)

17 Instabilidade cromossômica Amplificação gênica - Aumento da expressão gênica MYCN amplification Amplificação do MYC DM HSR

18 Instabilidade cromossômica Replicação Formação da alça Modelo de amplificação gênica Extra-Replicação Modelo de excisão e replicação. DM Excisã o Local de extrareplicação do DNA com a subsequente excisão da estrutura de replicação Integração Amplificação HSR

19 Instabilidade cromossômica Translocações específicas leucemias e linfomas Reconhecimento errôneo de sequências pelas enzimas RAG1/RAG2 (recombinaçãoses VDJ) Genes altamente transcritos Defeitos do reparo acoplado à transcrição (TCR) Sítios frágeis Defeitos no processo de replicação

20 Instabilidade cromossômica Regiões frágeis Loci específicos Exibem quebras e falhas em cromossomos metafásicos Condições de estresse replicativo

21 Instabilidade cromossômica 89 regiões frágeis do genoma humano A B C D E F J K H I C D E F G H I J A B D C A D B F C E A H B D C B C H D G F E B C D E F J G H I B C D ~3% ~ 3% do genoma of human humano genome G C F D E G CD E F C D E A G BG B E B A BC E D 13 B C 14 A 15 C D 16 B 17 A B 18 A 19 B B 22 C D X Y

22 Instabilidade cromossômica Hairpin Regiões frágeis do genoma formam estruturas secundárias Dupla fita do DNA Triplex Cruciforme Estruturas secundáris complexas levam à parada da forquilha de relicação G-Quadruplex Fitas simples de DNA são vulneráveis às endonucleases.

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24 Reparo de quebras duplas no DNA (DSB) Busca pela região homóloga Invasão da fita Síntese de DNA Alinhamento terminal XRCC4 ligase Genes de reparo (DSB) ATM ATR MRE11 NBS1 BRCA1 BRCA2 ReqQ-like helicase DNA ligase DNA ligase Resolvase NONHOMOLOGOUS END-JOINING (NHEJ) União terminal não homóloga (NHJE) Recombinação homóloga (HR) Aberrações cromossômicas estruturais

25 Instabilidade cromossômica Disfunção da telomerase Extremidade dos cromossomos lineares compostas de repetições TTAGGG Unidades de hexâmero com mais de 2000 cópias (mais de 15kb de DNA) pb de DNA presente nas extremidades do cromossomo são perdidos a cada ciclo celular. Telômeros - Proteção das extremidades

26 Instabilidade cromossômica Ciclos de quebra fusão e ponte Perda dos Telomere telômeros loss Quebra Break Break Quebra Região Fragile frágil site Fusion Fusão Bridge Ponte 6x

27 Instabilidade cromossômica Instabilidade estrutural Uma elevada frequencia de alterações cromossômicas podem ser diretamente causadas por uma alta incidência de quebras de duplas fitas de DNA. Aumento dos eventos de união terminal entre fragmento sde DNA não-homólogos mediado pot recombinação homóloga podem resultar em rearranjos cromossomais como translocação, inversão, deleção ou amplificações. Apesar do grande número de proteínas que estão associadas com rearranjos, todos os eventos estão associados com estresses de replicação. Falhas durante a replicação parecem ser a causa primária do câncer (Regiões frágeis?!)

28 Instabilidade cromossômica Instabilidade numérica Defeitos de controle da mitose Alterações no número de cromossomos Segregação Duplicação do centrômero Checagem do ciclo celular Instabilidade estrutural Deleções Translocaçõe Amplificações Disfunções Teloméricas Defeitos no reparo de DSB Recombinação homóloga (HR) União terminal não homóloga (NHEJ)

29 Instabilidade genética e câncer Nucleotídeo Cromossomo Instabilidade nucleotídica Instabilidade de microssatélite Instabilidade cromossômica Estrutural Numérica NER - Reparo por excisão de nucleotídeos Reparo de malpareamento Reparo por recombinação (HR, NHEJ) Controle da mitose

30 Danos ao DNA Danos ao DNA Reparo do DNA Estabilidade genética Câncer, Doenças hereditárias Reparo do DNA Incompleto/ defeituoso Instabilidade genética Diversidade genética Instabilidade do genoma