Pleiotropia

A pleiotropia é um fenômeno genético em que um único gene afeta múltiplas características, como ocorre na síndrome do marfim, uma doença que afeta o tecido conjuntivo, o coração, os olhos e os vasos sanguíneos

O que é pleiotropia?

O Pleiotropia É o fenômeno genético no qual um único gene afeta em um indivíduo a manifestação fenotípica de outros caracteres diferentes e não relacionados.

Etimologicamente, pleiotropia significa "mais mudanças" ou "muitos efeitos": isto é, mais efeitos do que o esperado pela expressão de um único gene. Também é conhecido como polifenia (muitos fenótipos), mas é um termo pouco usado.

Exemplos de pleiotropia são albinismo em animais, talassemia, tipo de anemia celular ou síndrome de marfim, um distúrbio genético produzido por um gene.

Um dos fenômenos da herança que confundiu os geneticistas mais durante o início desta ciência foi o das mutações que afetaram mais de um personagem.

A princípio, acreditava -se que cada personagem era controlado por um único gene. Então percebemos que a manifestação de um personagem poderia exigir a participação de mais de um gene.

O mais surpreendente, no entanto, é que um único gene pode afetar a manifestação de mais do que um recurso herdado, que é essencialmente o que define pleiotropia.

Em geral, quando a pleiotropia é demonstrada que é mais apropriado dizer que o gene responsável Tem efeitos Pleiotropicos para os quais o gene é Pleiotrópico.

Embora nem todos respeitem esta convenção, é importante enfatizar que o gene com o efeito pleiotrópico codifica para um recurso específico e não para pleiotropia por si só.

Caso contrário, a "normalidade" não seria nada mais do que o efeito de manifestação pleiotrópico da ação de um alelo selvagem de um gene particular sobre os outros. No entanto, isso é geneticamente errôneo.

História

O fim Pleiotropia Foi usado pela primeira vez por um geneticista alemão chamado Ludwig Plate em 1910. A placa usou o termo para explicar a aparência de várias características fenotípicas diferentes que sempre ocorrem juntas e podem parecer correlacionadas. Segundo ele, esse fenômeno, quando ocorre, é devido a uma unidade de herança pleiotrópica.

Outro alemão, Hans Gruneberg, dividiu a pleiotropia em "genuíno" e "spuria". O primeiro foi caracterizado pelo surgimento de dois produtos principais que não um lugar.

O segundo, segundo este autor, se referiu a um único produto primário que foi usado de maneiras diferentes. Hoje, o significado da pleiotropia genuína de Gruneberg foi descartada, enquanto a pleiotropia espúria é considerada simplesmente como pleiotropia.

Outra divisão do conceito de pleiotropia foi feita por Ernst Haden, que disse que havia dois tipos de pleiotropia: mosaico e relacional. O primeiro ocorre quando um gene codifica informações que afetam dois recursos fenotípicos diferentes.

A pleiotropia relacional, por outro lado, ocorre quando um gene determina o início de diferentes eventos relacionados e que afetará vários recursos independentes.

Kacser e Burns, por outro lado, apontaram que qualquer variação em qualquer parte do genoma afeta todas as características em diferentes graus, direta ou indiretamente. Essa ideia é conhecida como pleiotropia universal.

Exemplos de genes com efeitos pleiotrópicos

Pleiotopia, sendo um fenômeno que descreve algumas das consequências da interação entre produtos genéticos, é universal.

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Os vírus, assim como todos os organismos celulares, têm genes cujos produtos são importantes para a manifestação de outros personagens. Esses genes, cujos alelos selvagens e mutantes têm efeitos pleiotrópicos, são de natureza diferente.

O gene vestigial em Drosophila

Em Drosophila (A mosca da fruta), o gene vestigial determina o nível de desenvolvimento das asas. Quando esse gene é herdado de ambos os pais, a mosca descendente apresentará asas vestigiais e não pode voar.

No entanto, esses não serão os únicos efeitos do gene vestigial. Este gene é pleiotrópico e sua presença também leva a uma redução no número de óvulos nos ovários da mosca. Também modifica o número e o descarte de porcas no tórax e reduz o tempo de vida disso.

Pymentation e surdez em gatos

O gene que codifica a informação da pigmentação em gatos é um gene pleiotrópico. Por causa disso, uma porcentagem bastante alta de gatos com pêlo branco e olhos azuis também são surdos.

Até gatos brancos que têm um olho azul e um amarelo, são surdos apenas da orelha que está do mesmo lado que o olho azul.

Pleiotopia em gatos. Gato branco com heterocromia. Fonte: Wikimedia Commons.

Galinhas de penas fritas

Em galinhas, um gene dominante produz o efeito de penas encaracoladas. Esse gene mostrou que tem efeito pleiotrópico, pois manifesta outros efeitos fenotípicos: aumento das taxas metabólicas, aumento da temperatura corporal, maior consumo de alimentos.

Além disso, as galinhas com esse gene têm atraso na maturidade sexual e diminuição da fertilidade.

Em humanos

síndrome de Marfan

Entre os sintomas desta síndrome estão: tamanho do corpo incomumente alto, distúrbios cardíacos progressivos, deslocamento do olho cristalino, distúrbios pulmonares.

Todos esses sintomas estão diretamente relacionados à mutação de um único gene. Esse gene, chamado FBN1, é pleiotrópico, pois sua função é codificar uma glicoproteína usada em tecidos conjuntivos de diferentes partes do corpo.

Síndrome de Holt-ORam

Pacientes desta síndrome têm anomalia em ossos carpiários e outros ossos dos membros anteriores. Além disso, cerca de 3 em cada 4 pacientes com esta síndrome têm problemas cardíacos.

Síndrome de Nijmegen

É caracterizado que aqueles que sofrem com ele têm microcefalia, imunodeficiência, desenvolvimento e distúrbios de propensão ao câncer linfático e leucemia.

Fenilcetonúria

Um caso bem conhecido de efeito pleiotrópico é o causado por alelos mutantes responsáveis ​​pela fenilcetonúria.

A fenilcetonúria, uma doença de natureza metabólica, é devido à mutação de um único gene que codifica a enzima fenilalanina hidroxilase. A enzima mutante inativa é incapaz de decompor a fenilalanina de aminoácidos. Ao acumular isso, o organismo está intoxicado.

Portanto, o efeito observado nos portadores das duas cópias do gene mutado é múltiplo (pleiotrópico).

A causa da doença, ou síndrome, é a falta de uma atividade metabólica que causa erupções cutâneas, distúrbios neurológicos, microcefalia, pele clara e olhos azuis (devido à falta de geração de melanina), etc., Por maneiras diferentes.

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Nenhum dos genes que participam da demonstração alterada desses outros personagens é necessariamente mutada.

Outras vias metabólicas

É muito comum em que várias enzimas compartilham ou usam o mesmo cofator para ser ativo. Este cofator é o produto final da ação conjunta de várias outras proteínas que participam desta rota biossintética.

Se uma mutação for gerada em qualquer um dos genes que codificam as proteínas desse caminho, o cofator não ocorrerá.

Essas mutações terão efeito pleiotrópico, uma vez que nenhuma das proteínas que dependem do cofator pode ser ativa, embora seus próprios genes sejam perfeitamente funcionais.

Molibdênio

Nos procariontes e eucariotos, por exemplo, o molibdênio é essencial para o funcionamento de certas enzimas.

O molibdênio, para ser biologicamente útil, deve ser complexo para outra molécula orgânica, produto da ação de várias enzimas em uma via metabólica complexa.

Uma vez formado esse cofator autoconômico com molibdênio, ele será usado por todas as molibdoproteínas para exercer sua própria função.

O efeito pleiotrópico em uma mutação que impede a síntese do moibdocofator será manifestado não apenas na ausência disso, mas na perda da atividade enzimática de todas as molibroenzimas do portador individual da mutação.

Laminopatias

A folha nuclear é uma malha complexa dentro do núcleo, dinamicamente ligada à sua membrana interna. A lâmina nuclear regula a arquitetura do núcleo, a partição entre euchromatina e heterocromatina, expressão genética, bem como a replicação do DNA, entre outras coisas.

A folha principal é formada por poucas proteínas coletivamente conhecidas como lamininas. Como são proteínas estruturais com as quais uma multidão de muitos outros interage, qualquer mutação que afete seus genes terá efeitos pleiotrópicos.

Os efeitos pleiotrópicos das mutações nos genes de lamininas serão manifestados como doenças chamadas laminopatias.

Isto é, uma laminopatia é a manifestação pleiotrópica como conseqüência de mutações nos genes de lamininas. As manifestações clínicas das laminopatias incluem, mas não estão limitadas a, progeria, distrofia muscular de Emery-Dreifuss e outros efeitos sem fim.

Reguladores transcritivos

Outros genes cujas mutações dão origem a uma infinidade de diferentes efeitos pleiotrópicos, são aqueles que codificam para reguladores transcricionais.

São proteínas que controlam a expressão do gene especificamente. Existem outros que são reguladores gerais da transcrição. De qualquer forma, a ausência desses produtos determina que outros genes não são expressos.

Uma mutação que determina a ausência ou mau funcionamento de um regulador transcricional geral ou específico terá efeitos pleiotrópicos no corpo, uma vez que nenhum gene será expresso sob seu controle.

Pleiotopia e epigenética

A descoberta de mecanismos de alteração na expressão genética que não dependem de mudanças na sequência nucleotídica de genes (epigenética) enriqueceu nossa visão de pleiotropia.

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Um dos aspectos mais estudados da epigenética é a ação dos microarnos endógenos. Estes são o produto da transcrição de genes chamados mir.

A transcrição de um gene mir Dá origem a um RNA que, depois de ser processado, atua no citoplasma como um pequeno RNA inativador.

Esses ARNs são chamados de pequenos silenciadores porque têm a capacidade de ser complementares aos mensageiros brancos de Arns. Para se juntar a eles, o mensageiro é degradado e o personagem não é expresso.

Em alguns casos, essa pequena molécula pode se juntar a mais de um mensageiro diferente, dando, é claro, um efeito pleiotrópico.

Pleiotropia e envelhecimento

A explicação das causas naturais da senescência pode estar no efeito de genes pleiotrópicos. De acordo com uma hipótese levantada por g. C. Williams, senescência é uma conseqüência do que ele chamou de pleiotropia antagônica.

Se houver genes cujos produtos têm efeitos antagônicos em diferentes estágios da vida de um organismo, esses genes poderiam contribuir para o envelhecimento.

Se os efeitos benéficos se manifestam antes da reprodução e os efeitos perniciosos depois disso, eles serão favorecidos pela seleção natural. Mas, caso contrário, a seleção natural agiria contra esses genes.

Dessa forma, se os genes forem realmente pleiotrópicos, a senescência seria inevitável, porque a seleção natural sempre agiria em favor de genes que favorecem a reprodução.

Pleiotropia e especiação

A especiação simpátrica é um tipo de especiação que ocorre sem barreiras geográficas entre populações. Esse tipo de especiação é aparentemente favorecido por mutações pleiotrópicas.

Modelos de simulação matemática desenvolvidos por Kondrashov mostram que o isolamento reprodutivo entre populações simpáticas pode ocorrer devido ao aparecimento de características quantitativas ecologicamente importantes sob seleção disruptiva.

Esses mesmos modelos indicam que essas características devem estar relacionadas a genes pleiotrópicos. Se as mudanças forem devidas a vários genes, e não a um pleiotrópico, a recombinação de genes durante a reprodução impediria a especiação. A pleiotropia evitaria os efeitos disruptivos da recombinação.

Pleiotropia e adaptação

A terra está mudando constantemente. Os organismos devem mudar continuamente para se adaptar às novas condições. Essas mudanças levam ao que é conhecido como evolução.

Muitos autores argumentam que a evolução leva a uma complexidade crescente de organismos. Essa complexidade pode ser morfológica, onde um personagem em particular pode evoluir independente de outro em condições ambientais específicas.

No entanto, à medida que os organismos se tornam mais complexos, sua capacidade de responder às mudanças se torna mais lenta. É o que se chama "custo evolutivo da complexidade".

Modelos matemáticos argumentam que as adaptações devido a mudanças nos genes pleiotrópicos seriam mais baratos evolutivamente do que aqueles devido a mudanças nos caracteres codificados por genes individuais.

Referências

1. Goodenough, u. C. (1984). Genética. C. B. Saunders co. Ltd.
2. Griffiths, a. J. F., Wessler, r., Carroll, s. B., Doebley, J. (2015). Uma introdução à análise genética. 
3. Lobo, i. (2008). Pleiotopy: um gene pode afeto múltiplas características. Educação da natureza.