RCG1002 - Genética - Fisioterapia e Terapia Ocupacional - 2024

As topoisomerases são enzimas nucleares que desempenham papéis essenciais na replicação, transcrição, segregação cromossômica e recombinação do DNA. Sua principal função é controlar o enrolamento e desenrolamento do DNA, ajudando a resolver problemas estruturais que surgem durante esses processos.

 Todas as células têm duas formas principais de topoisomerases: enzimas do tipo I, que fazem cortes de fita simples no DNA, e enzimas do tipo II, que cortam e passam o DNA de fita dupla. As topoisomerases desempenham um papel crucial na manutenção da integridade do DNA e na regulação de sua estrutura tridimensional. Sem essas enzimas, os processos celulares que envolvem a manipulação do DNA seriam muito mais difíceis e propensos a erros.

Desse modo, a síntese de proteínas é a tradução da informação contida no gene, por isso se chama tradução gênica. A tradução ocorre nos ribossomos, que estão situados no citoplasma. O mRNA é traduzido em proteína pela ação de uma variedade de moléculas de tRNA, cada uma específica para cada aminoácido. A sequência de nucleotídeos de uma molécula de mRNA é traduzida na sequência apropriada de aminoácidos de acordo com as determinações do código genético.

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O ser humano normalmente possui 46 cromossomos, uma metade provinda do pai e a outra da mãe. Porém, podem ocorrer anomalias durante a divisão e multiplicação celular dos óvulos ou dos espermatozoides, ou falhas no mecanismo de concepção, que resultam em alterações numéricas dos cromossomos, sendo uma delas, a triploidia. Esta é uma anormalidade cromossômica, onde o feto possui uma cópia extra de todos os cromossomos em suas células, ou seja, tem 69 cromossomos em seu DNA ao invés de 46 cromossomos. Nessa condição, ocorre um erro na divisão celular e o bebê recebe 46 cromossomos de um dos genitores, e 23 cromossomos do outro. 

A principal causa é a dispermia, quando um óvulo normal é fecundado por dois espermatozoides ao mesmo tempo, gerando um erro na divisão cromossômica e caracterizando um ser triploide, com 3 conjuntos de cromossomos, ao invés de apenas dois (diploide). Na maioria dos casos, resulta em abortos espontâneos, e ocorre em aproximadamente 2% das gestações. 

O DNA e o RNA possuem estruturas semelhantes, sendo grandes polímeros com longas cadeias principais de resíduos alternados de um fosfato e 5 açúcares de carbono. Preso a cada resíduo de açúcar, há uma base nitrogenada, que varia, identificando o ácido nucleico e sua função. Dentre as quatro bases, há a uracila, base nitrogenada exclusiva do RNA, caracterizada por um anel simples, composto orgânico pirimídica, que realiza duas ligações de hidrogênio, em especial com a adenina.

Durante o curso da evolução, o fluxo constante de nova variação de nucleotídeos tem assegurado um alto grau de diversidade genética e individualidade, e este tema se estende através de todos os campos da genética médica e humana. A variabilidade genética pode manifestar-se como diferenças na organização do genoma, alterações de nucleotídeos na sequência do genoma, variações no número de cópias de grandes segmentos de DNA genômico, alterações na estrutura ou na quantidade de proteínas encontradas em tecidos, ou qualquer um destes no contexto de doenças clínicas.

A sequência de DNA nuclear é aproximadamente 99,5% idêntica entre dois seres humanos não aparentados. Essa pequena diferença é responsável pela variabilidade geneticamente determinada, que abrange um dos conceitos importantes sobre doenças com um componente claramente hereditário, que se estende desde variantes deletérias raras que causam doença, até a variação mais comum na população.

Polimorfismo humano que inclui a variação no número de cópias, relacionadas às indels e aos microssatélites, mas consistem em variações no número de cópias de segmentos grandes do genoma, que variam em tamanho de 1.000 pb a centenas de pares de quilobases. As maiores, são encontradas, às vezes, em regiões do genoma caracterizadas por blocos repetidos de sequências homólogas chamadas de duplicações segmentares. A sua importância está relacionada a mediar a duplicação e a deleção dos segmentos correspondentes, no contexto de várias síndromes cromossômicas.

Já as menores podem apresentar apenas dois alelos (a presença ou ausência de um segmento), de modo semelhante às indels nesse contexto. As CNVs maiores tendem a apresentar alelos múltiplos, devido à presença de números diferentes de cópias em tandem de um segmento de DNA. Em termos de diversidade genômica entre os indivíduos, a quantidade de DNA envolvida em CNVs excede amplamente, pois em seus loci, o conteúdo de quaisquer dos dois genomas humanos pode diferir em até 50 a 100 Mb por causa de diferenças no número de cópias.

Notavelmente, o segmento variável em muitos loci com CNV pode incluir uma a várias dúzias de genes, e assim as CNVs são frequentemente associadas a características que envolvem alteração da dosagem gênica. 

Quando há inserção ou deleção de um número de nucleotídeos que não é múltiplo de três, essa ação muda a forma como o código genético é lido durante a tradução. Essa mudança pode causar a adição de um sinal de parada antes do esperado, interrompendo prematuramente a produção da proteína, ou pode alongar a proteína de maneira inadequada.

O DNA é como um manual de instruções que herdamos de nossos pais, contendo informações sobre como nossos corpos se formam e operam. Cada parte desse manual é um gene, responsável por uma função específica no corpo. Embora todos tenhamos variações em nossos genes que nos tornam únicos, a maioria dessas variações não afeta a função dos genes. No entanto, algumas variações podem atrapalhar o funcionamento adequado de um gene, e chamamos essas de variantes ou mutações patogênicas.

Um vetor, geralmente, é uma sequência de DNA que consite num transgene, além de uma sequência maior que fornece suporte ao vetor. A principal função desse vetor é transportar informações genéticas para outra célula, seja isolando, multiplicando ou ativando o transgene na célula de destino.