Fundamentos da expressão específica parental
Na genética clássica, considera-se que ambos os alelos de um gene (recebidos da mãe e do pai) são equivalentes e expressos em igual proporção. No entanto, na imprintação genômica, essa regra é violada. Nesse caso, a célula «lembra» a origem do material genético.
Como resultado, um alelo permanece ativo e a informação é lida a partir dele, enquanto o outro é permanentemente reprimido (desligado). Assim, a manifestação de uma característica depende exclusivamente de o alelo ter sido obtido através do óvulo ou do espermatozoide.
Mecanismo de repressão
O principal instrumento molecular com o qual a célula realiza a imprintação é a metilação do DNA.
O processo ocorre na zona regulatória do gene, chamada de região promotora. A fixação de grupos metila ao DNA nessa zona atua como uma barreira física: ela causa o bloqueio persistente da expressão. O alelo metilado torna-se inacessível às enzimas, e o gene «silencia».
Significado evolutivo
A imprintação representa uma mudança evolutiva extremamente importante, característica das células de mamíferos. Acredita-se que esse mecanismo surgiu porque a seleção natural atua de forma diferente sobre os genomas de origem materna e paterna, moldando o equilíbrio único de atividade gênica necessário para o desenvolvimento normal do organismo.
Doenças de imprintação
Uma vez que, na imprintação, apenas um alelo parental funciona, o organismo torna-se extremamente vulnerável a mutações nessa região.
A etiologia das doenças de imprintação resume-se à lesão justamente daquele gene que normalmente deveria estar ativo (expresso apenas em um alelo). Se houver supressão de sua expressão ou perda total de um segmento de DNA (deleção), a célula não possui um gene de reserva funcional, pois o segundo alelo está desativado por metilação.
Localização: As patologias mais conhecidas associadas a esse mecanismo surgem devido a defeitos em genes localizados no cromossomo 15.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Quais doenças (síndromes) específicas pertencem às doenças clássicas de imprintação associadas ao cromossomo 15?
As doenças clássicas de imprintação devidas à localização dos genes afetados no cromossomo 15 incluem as síndromes de Prader-Willi e Angelman.
- Síndrome de Prader-Willi — surge devido a alterações no cromossomo paterno. Clinicamente, acompanha-se de redução do tônus muscular, atraso no desenvolvimento neuropsicológico, estrabismo e obesidade.
- Síndrome de Angelman — surge devido a alterações nos mesmos genes no cromossomo materno. Manifesta-se por atraso no desenvolvimento neuropsicológico mais acentuado, movimentos caóticos e distúrbio do sono.
Quais enzimas realizam a fixação de grupos metila ao DNA durante a imprintação?
A fixação de grupos metila a regiões específicas do DNA é realizada por enzimas chamadas DNA-metiltransferases.
A metilação do DNA é o mecanismo de imprintação: a metilação na região promotora leva ao bloqueio da expressão gênica. Normalmente, a metilação ocorre na citosina seguida por uma guanina; esses pares são designados como CpG. As proteínas MeCPs ligam-se aos CpG metilados e atraem complexos repressores. O resultado é a repressão da expressão gênica sem alterar sua sequência.
Associação: «A imprintação é um selo genético (marca metílica) de um dos pais que faz o segundo alelo silenciar para sempre».
Questões de aulas e exames
Do que depende a expressão gênica na imprintação?
Exclusivamente de sua origem parental. Apenas um alelo (materno ou paterno) é expresso, enquanto o segundo é reprimido.
De que maneira a célula «desliga» o alelo desnecessário?
Por meio da metilação do DNA na região promotora. Isso bloqueia a capacidade de leitura da informação do gene.
Qual é a causa do desenvolvimento das doenças de imprintação?
Na deleção ou supressão da expressão daquele único alelo parental que normalmente deveria estar ativo.
Em qual cromossomo se localizam os genes cuja lesão leva às doenças clássicas de imprintação?
Esses genes estão localizados no cromossomo 15.
O que mais estudar sobre o tema
- Mecanismos moleculares da metilação da região promotora
- Tipos de deleções nos genes do cromossomo 15
- A influência da seleção natural sobre os genomas de mamíferos
- Mecanismos de repressão permanente dos alelos
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