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Patrones de herencia
Genética Médica – Tema 1
Patrones de herencia
Griffiths et al. (2000)Klug y Cummings (1999)
Tamarin (1996)S l i AJ (1999)
Inma Martín Burriel Genética Médica. Tema 1Curso 2009-10 Herencia
Solari AJ (1999)
• Introducción: herencia mendeliana, variaciones y tipos de herencia
• Herencia Mendeliana:
Genética Médica
– Enfermedades monogénicas:• Enf. Autosómica dominante• Enf. Autosómica recesiva
• Herencia ligada al sexo• Enfermedades poligénicas: heterogeneidadEnfermedades poligénicas: heterogeneidad
génica• Interacción génica• Fenocopias
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Herencia Mendeliana
1ª Ley o Principio de la uniformidad2ª Ley o Principio de segregación3ª ley o Principio de transmisión independiente
Existen factores mendelianos que son hereditariosCada adulto tiene dos alternativasEstos se separan en los gametos (segregación)
En cada gameto existe sólo un factor La unión de gametos para formar un individuo se
produce al azarproduce al azar
X
Alelo 1
Alelo 2Base molecular
Herencia Mendeliana
Segregación independiente
Base celular
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Tipos de Herencia en Medicina
Fenotipo (enfermedad) = genotipo + ambiente
Factor genético
1 E f d d ( ) é i1. Enfermedades (o rasgos) monogénicas:• Con herencia mendeliana más o menos regular• Hemofilia, acondroplasia, etc.
2. Enfermedades de herencia multifactorial:1. Poligénicas2. Monogénicas con importante componente ambiental
3 Enfermedades de origen cromosómico (cromosomopatías)3. Enfermedades de origen cromosómico (cromosomopatías)1. Se detectan al microscopio2. Se originan en la meiosis3. No heredables o herencia irregular4. Afectan a muchos genes cuadro grave, muchos letales
Herencia Mendeliana
Fenotipo Genotipo
Estudio de pedigrí o análisis de genealogías
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Enfermedades monogénicas
• Cada persona porta 7 alelos recesivos responsables del desarrollo de enfermedades en heterocigosis
• Más de 1000 enfermedades tienen esta base
• Muy infrecuentes (1/80 a 1/1.000.000)• 1% recién nacidos• 1% recién nacidos• Herencia: autosómica dominante,
recesiva, ligada a cromosomas sexuales
Herencia autosómica dominante
- Ambos sexos afectados por igual-Los pacientes tienen un
it f t dAa aa
progenitor afectado- Nº afectados en genealogías grandes 50% - Raramente saltan una generación - Excepción: mutaciones de novo- Hijos sanos nietos sanos-Muchas enfermedades, pocos pacientes
aa Aa aa Aa aa
pacientesaa Aa
- Generalmente individuos heterocigotos- La proteína alterada no es enzimática- Penetrancia y expresividad variable
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• Mecanismos de dominancia:– Ganancia de función:
Herencia autosómica dominante
• incrementa la actividad de una función existente• El producto mutado tiene una función nueva
– Haploinsuficiencia: con un único alelo normal no hay suficiente expresión del gen para mantener la normalidad
– Pérdida de función del producto proteico (frecuente en enfermedades recesivas, raro en dominantes)
Herencia autosómica recesiva
- Ambos sexos afectados por igual
A AAg-Generalmente los padres son clínicamente normales (portadores)- El enfermo es homocigoto para el alelo mutado- Padres portadores 25% de probabilidad de tener un hijo con la enfermedad
2 P d f 100%
Aa
Aa AA
Aa AA AA Aa
Aa Aaaa aa
- 2 Padres enfermos 100% hijos afectados- Frecuencia del alelo mutante baja resultado de uniones consanguíneas-Expresión temprana
- La proteína alterada generalmente es enzimática- Penetrancia y expresividad completa
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Herencia ligada a cromosomas sexuales
Proporciones fenotípicas distintas según el sexo de la descendencia
Proporciones distintas en cruzamientos recíprocos
La mayoría son recesivas
Excepción, raquitismo hipofosfatémico: dominante, hombres y mujeres y jafectados
Excepción: genes de regiones pseudoautosómicas
Herencia ligada al sexo
Enfermedades recesivas ligadas al X:-Los hombres padecen la enfermedad, raramente ,las mujeres (formas más leves)- Las mujeres pueden ser portadoras- Los enfermos tienen la madre portadora (salvo mutaciones de novo)
Genes and disease:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/disease/
Inma Martín Burriel Genética Médica. Tema 1Curso 2008-09 Herencia
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Proporción de individuos en una población que presentan un genotipo causante de enfermedad y que expresa el fenotipo patológico
Penetrancia
A: 100% individuos
B: 50% de individuos
P<100%Penetrancia
CAUSAS: G.modificadores, G. Supresores epistasias, ambiente.
P<100%Incompleta
ExpresividadGrado de expresión del fenotipo:
-Total: expresa todos los fenotipos asociados al alelo mutado
A: Expresión del 100%C: Falta de expresión B: Expresión intermedia
mutado-Parcial: expresa alguno de los fenotipos
CAUSAS: AMBIENTE. PROBLEMAS DE DETECTAR GENÉTICAMENTE
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La polidactilia se manifiesta en grados distintos
Ejemplos de enfermedades con distintos patrones de herencia
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Corea de Huntington:
- Manifestación a los 35-50 años- Perturbación emocional- Movimientos involuntarios de miembros, agitación- Demencia total
- Enfermedad degenerativa de núcleos basales del encéfalo
- Expansión de tripletes CAG (Q: glutamina) del gen HD (Huntingtina) en la región 4p16.3.
T d t ió d t d t
Corea de Huntington:
- Tasa de mutación de novo extremadamente rara.- Mutación dinámica: En la replicación del DNA no se produce una copia exacta de la región poliQ.
Nº repet Clasificación E.H.<27 Normal No27-35 Intermedio No36-39 Penetrancia I +/->39 Penetrancia T Si
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Corea de Huntington:
A ti i ió50
Anticipación45
45
Aparición: avance progresivo (menor edad y mayor severidad) i l l ió d l ió liQen generaciones por la elongación de la región poliQ.
Elongación de tripletes:- Línea germinal masculina- Probablemente en meiosis paterna- Gran variación en la longitud en los espermatozoides
Mecanismo de dominancia
Huntingtina:- Proteína citoplásmica
ó ú ó
Corea de Huntington:
- Expresión en músculo, linfocitos, gónadas, etc.- Expresión importante en cerebro (neuronas)- Función (?): estructural, tráfico axonal, acción protectora
Huntingtina* (región poliglutamínica):- Agregados citoplasmáticos -Dominancia:-Dominancia:
- Ganancia de función (tóxica)- Competición con huntingtina normal- ¿Pérdida de función protectora?
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Corea de Huntington:
Diagnóstico molecular Análisis del DNA
Otras enfermedades poliglutamínicas
http://www.hhmi.org/biointeractive/neuroscience/polyglutamine_disease.html
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Neurofibromatosis
- Enfermedad mendeliana (Autosómica dominante) muy común: 1/3000 nacidos vivos- Se producen tumores del tejido nervioso- Función anormal de los melanocitos
Neurofibromatosis
- Penetrancia casi total a los 5 años- ½ casos debidos a mutación de novo- Signos:
- Nódulos de Lisch del iris- Manchas café au lait- Neurofibromas múltiples - Anomalías esqueléticas
Expresividad variable
- Tumores del nervio óptico
http://www.snof.org/maladies/recklinghausen.htmlIllustration originale de Von Recklinghausen en 1882
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Neurofibromatosis
Mutación en el gen NF1 (Neurofibromina) en región 17q11.2
Neurofibromatosis
335kb: 79 exonesAlta tasa de mutaciónContiene 3 genes no
relacionadosMutaciones: deleciones,
inserciones, sustituciones, mutaciones de empalme
Heterogeneidad alélica complejidad en el diagnóstico con técnicas moleculares
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Neurofibromatosis
Mecanismo de dominancia
Neurofibromina:- Proteína con una región con actividad GTPasa (Guanosina trifosfatasa) que se une al proto-oncogen Ras inactivándolo.Neurofibromina mutada:-Productos génicos truncados no funcionalesfuncionales
Dominancia:Insuficiencia funcional del producto haploide
Fibrosis quística
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Herencia autosómica recesiva La enfermedad genética más
ú t 1/32
Fibrosis quística (mucoviscidosis)
común entre europeos: 1/32 portadores
Afecta a glándulas exocrinas y sudoríparas de todo el cuerpo
Causa: defecto del transporte del Cl- en las membranas de los epitelios glandulares (g. sudoríparas y exocrinassudoríparas y exocrinas
muerte 10-20 años. Con nuevos tratamientos 40-50 años.
• Acción pleiotrópica: provoca manifestaciones en distintos órganos que aparentan estar
Fibrosis quística (mucoviscidosis)
g q pdesvinculadas entre si
• Signos clínicos heterogéneos:– enzimas pancreáticas
disminuidas ,malabsorción poco crecimiento, desnutrición y anemia
– secreción del epitelio anormalmente viscosa
f d d lenfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC)
– manifestaciones digestivas,– aplasia del conducto deferente
y esterilidad.
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Variabilidad clínica debida a la variabilidad de mutacionesHeterogeneidad alélica
Gen CFTR (regulador transmembranoso (de la conductancia) de la fibrosis
Fibrosis quística (mucoviscidosis)
quística) 7q21 Proteína compleja que forma un canal de Cl
Mutaciones:- Clase I: impiden la inserción del péptido a la membrana- Clase II: la proteína se inserta pero no es funcional
Clase III: Canal de cloro con- Clase III: Canal de cloro con algún grado de deficiencia funcional, alteraciones menores
Recesividad: la proteína anormal no interfiere con la función normal
Acondroplasia
Don Sebastián de Morra
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Forma más típica de enanismo en humanosLa acondroplasia homocigota es fatal en el
Acondroplasia
La acondroplasia homocigota es fatal en el primer o segundo año
97% dos mutaciones en el exón 10 del receptor 3 del factor de crecimiento de fibroblastos (FGFR3): G1138A y G1138C
Penetrancia completaEl alelo anormal puede surgir de novo:El alelo anormal puede surgir de novo:
Padres >35 añosEspermatogénesis
Distrofia muscular Duchenne-Becker
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- Herencia ligada al X recesiva- 1/3000 varones
Duchenne: 3 4 años de edad
Distrofia muscular Duchenne-Becker
- Duchenne: 3-4 años de edad, - Cuadro clínico:Hipotonía debilidad en músculos pelvianos y glúteos debilidad músculos de hombros pseudohipertrofia de pantorrillas
10 años: silla de ruedas afección músculo cardiaco muerte (10-20 años)- Mujeres portadoras: síntomas más suaves.- Becker: 20-30 años- Menos severa.
Distrofia muscular Duchenne-Becker
-Mutaciones del gen de la distrofina:- Duchenne: falta de distrofina o disminuida y alterada
- 2/3 herencia X- 1/3 mutaciones esporádicas
- Becker: formas disfuncionales
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Hemofilia
- Ligada al X recesiva -Cuadro clínico:
-Hemorragias grandes, hematomas internos, fibrosis y deformaciones , yde las articulaciones,
-Hemofilia A: defecto del factor VIII (Xq28)
- 1/10.000 varones- 1/100.000.000 mujeres- Gen 186kb, 26 exones- Mutaciones puntuales CpG- Inserciones de L1 (algunos casos)- 30% mutación espontánea
- Hemofilia B: defecto del factor IX (Xq26)
-1/40.000 varones- 20% mutación espontánea
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DaltonismoEnfermedad ligadas al X
- Pigmento de Conos sensibles al Rojo (PCR) y al verde (PCV):
- Xq28- Xq28- 98% homología- 15 aa de diferencia- Exón diferencial: 5 (277 y 285 aa)- Hombres con visión normal (1 a 4 PCR, 1 a 7 PCV)
- Daltonismo:- Protanopes (rojo) 1% varones
5’ 3’
3’5’
Más frecuente:
Menos frecuente:
p ( j )- Deuteranopes (verde) 5%
- Alteraciones moleculares:-Mal apareamiento en la meiosis pérdida de un gen
5’ 3’
- Mujeres heterocigotas: retina en parches. Por la multiplicidad de genes y cruzamientos intragénicos Fenotipo heterocigoto menor del esperado
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Sordera
Enfermedades poligénicas
Heterogeneidad genética
Un mismo cuadro clínico puede tener causas genéticas diferentes
El tipo de herencia para estos cuadros clínicos es variableDificultad en el diagnóstico genético basado en el fenotipoDificultad en estudios poblacionales de identificación de
portadoresExiste heterogeneidad de locus pero éste es uniforme en unaExiste heterogeneidad de locus pero éste es uniforme en una
familia, con transmisión mendeliana
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Caracteres heterogéneosSordera:
- 50 genes involucradosDominante Recesiva Ligada al X
Heterogeneidad genética
Retinitis pigmentaria:- Causada por varios genes diferentes- Disminución progresiva de la visión nocturna con degeneración de bastones y conos con aparición dedegeneración de bastones y conos con aparición de pigmento
Tipo de herencia
Autosómica dominante: más benigna (60-70 años) relacionada con mutaciones en el gen de la Rodopsina (4 genes +?)Autosómico recesivo: más común. Dos loci
relacionados (gen de la fosfodiesterasa)
Ligado al X: más grave Dos loci relacionadosLigado al X: más grave. Dos loci relacionados
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Heterogeneidad genética y alélica
Xeroderma pigmentoso:- Mutaciones en los siete genes con función complementaria en el mecanismo de reparacióncomplementaria en el mecanismo de reparación del ADN por excisión-resíntesis (principal mecanismo de reparación de aductos del ADN y lesiones causadas por rayos UV- Anormalidades estructurales cromosómicas- Patrón hereditario autosómico recesivo- Expresión clínica variable. 9 subtipos clínicos con formas cutáneas y neurológicas Frecuentescon formas cutáneas y neurológicas. Frecuentes neoplasias
• Introducción: herencia mendeliana, variaciones y tipos de herencia
• Herencia Mendeliana:
Genética Médica
– Enfermedades monogénicas:• Enf. Autosómica dominante• Enf. Autosómica recesiva
• Herencia ligada al sexo• Enfermedades poligénicas: heterogeneidadEnfermedades poligénicas: heterogeneidad
génica• Interacción génica• Fenocopias
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Interacción Génica
• Intra-génicas: entre alelos de un mismo gen– Dominancia – RecesividadRecesividad– Dominancia parcial
• Inter-génica: entre alelos de genes diferentes– Epistasias: ocultamiento de la expresión de un
gen por la actividad de otro gen perteneciente a la misma ruta metabólica, con actividad
iprevia.El gen epistáticoenmascara la expresión de los alelos delgen hipostáticosustituyéndolo por su propio fenotipo
ABCDE
Interacción Génica
gametos AB Ab aB ab
AB AABB AABb A BB A Bb
Transmisión independiente: AaBb x AaBb
AB AABB AABb AaBB AaBb
Ab AABb AAbb AaBb Aabb
aB AaBB AaBb aaBB aaBb
ab AaBb Aabb aaBb aabb
A/B/ A/bb aaB/ aabb/ /9
/bb3
aa /3
aabb1
Proporciones esperadas resultado de un cruce de dihíbridos independientes
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Interacción Génica
gametos AB Ab aB ab
AB AABB AABb A BB A Bb
Epistasia simple recesiva
AB AABB AABb AaBB AaBb
Ab AABb AAbb AaBb Aabb
aB AaBB AaBb aaBB aaBb
ab AaBb Aabb aaBb aabb
A/B/ A/bb aa/// /9
/bb3
aa//4
Interacción GénicaEpistasia simple recesiva
Grupos sanguíneos: Fenotipo Bombay
Genotipo hh
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• Introducción: herencia mendeliana, variaciones y tipos de herencia
• Herencia Mendeliana:
Genética Médica
– Enfermedades monogénicas:• Enf. Autosómica dominante• Enf. Autosómica recesiva
– Enfermedades poligénicas: heterogeneidad génica
• Interacción génica• Herencia ligada al sexo• Fenocopias
Raquitismo hipofosfatémico:- Mutación del gen HYP (hypophosphatemia) Xp22- Gen HYP = gen PEX (Phosphate Endopeptidase
Fenocopias
chromosome X)- Insuficiencia de las células de túbulos renales de reabsorber el ion fosfato- Bajo nivel de fosfato defectos de calcificación
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Fenotipo (enfermedad) = genotipo + ambiente
Fenocopias
Fenocopia: Cambio fenotípico inducido por factores ambientales, que remeda los efectos fenotípicos de una mutaciónq p
Raquitismo nutricional:
ProVit D + Prot sérica
Hígado
Riñón
Calcitriol
Huesos
Ca++
Ca++Ca++
Falta de Vit D
PrecursorVit D
Intestino
Ca++
PlasmaCa++
Fosfato