Duplicação de cromossomos: características e exemplos - Ciência - 2023

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UMA duplicação de cromossomos descreve uma fração de DNA que aparece duas vezes como um produto de recombinação genética. A duplicação cromossômica, duplicação de genes ou amplificação é uma das fontes de geração de variabilidade e evolução nos seres vivos.

Uma duplicação cromossômica é um tipo de mutação, pois envolve uma mudança na sequência normal do DNA em uma região cromossômica. Outras mutações no nível cromossômico incluem inserções, inversões, translocações e deleções cromossômicas.

As duplicações cromossômicas podem ocorrer no mesmo local de origem do fragmento duplicado. Estas são as duplicações de lote. As duplicatas em lote podem ser de dois tipos: diretas ou invertidas.

Duplicatas diretas são aquelas que repetem a informação e a orientação do fragmento repetido. Em fragmentos duplicados invertidos em lote, a informação é repetida, mas os fragmentos são orientados em direções opostas.

Em outros casos, a duplicação cromossômica pode ocorrer em outro local ou mesmo em outro cromossomo. Isso gera uma cópia ectópica da sequência que pode funcionar como um substrato para o cruzamento e ser uma fonte de recombinações aberrantes. Dependendo do tamanho envolvido, as duplicações podem ser macro ou microduplicações.

Falando evolutivamente, as duplicações geram variabilidade e mudança. No nível individual, entretanto, as duplicações cromossômicas podem levar a sérios problemas de saúde.

Mecanismo de duplicações cromossômicas

As duplicações ocorrem com mais frequência em regiões do DNA que possuem sequências repetitivas. São substratos de eventos de recombinação, mesmo que ocorram entre regiões que não são perfeitamente homólogas.

Essas recombinações são consideradas ilegítimas. Mecanisticamente, eles dependem da similaridade de sequência, mas geneticamente podem ser realizados entre cromossomos não homólogos.

No ser humano temos vários tipos de sequências repetitivas. Os altamente repetitivos incluem o chamado DNA satélite, limitado aos centrômeros (e algumas regiões heterocromáticas).

Outros, moderadamente repetitivos, incluem, por exemplo, as repetições em lote que codificam RNAs ribossômicos. Essas regiões repetidas ou duplicadas estão localizadas em locais muito específicos chamados de regiões organizadoras de nucléolos (NORs).

As NORs, em humanos, estão localizadas nas regiões subteloméricas de cinco cromossomos diferentes. Cada NOR, por sua vez, é composta de centenas a milhares de cópias da mesma região codificadora em diferentes organismos.

Mas também temos outras regiões repetitivas espalhadas no genoma, com composição e tamanhos diversos. Todos podem se recombinar e dar origem a duplicações. Na verdade, muitos deles são o produto de sua própria duplicação, in situ ou ectópica. Estes incluem, mas não estão limitados a, minissatélites e microssatélites.

As duplicações cromossômicas também podem surgir, mais raramente, pela união de extremidades não homólogas. Este é um mecanismo de recombinação não homólogo que é observado em alguns eventos de reparo de quebra de banda dupla de DNA.

Duplicações cromossômicas na evolução dos genes

Quando um gene é duplicado no mesmo lugar, ou mesmo em um diferente, ele cria um locus com sequência e significado. Ou seja, uma sequência significativa. Se continuar assim, será um gene duplicado de e para seu gene pai.

Mas pode não estar sujeito à mesma pressão seletiva que o gene original e pode sofrer mutação. A soma dessas mudanças às vezes pode levar ao surgimento de uma nova função. Já o gene também será um novo gene.

A duplicação do locus da globina ancestral, por exemplo, levou, na evolução, ao surgimento da família da globina. As translocações e duplicações subsequentes fizeram a família crescer com novos membros desempenhando a mesma função, mas adequados para condições diferentes.

Duplicações cromossômicas na evolução das espécies

Em um organismo, a duplicação de um gene leva à geração de uma cópia chamada gene parálogo. Um caso bem estudado é o dos genes da globina mencionados acima. Uma das globinas mais conhecidas é a hemoglobina.

É muito difícil imaginar que apenas a região codificadora de um gene seja duplicada. Portanto, todo gene parálogo está associado a uma região paráloga no organismo que sofre duplicação.

As duplicações cromossômicas desempenharam um papel importante de maneiras diferentes no curso da evolução. Por um lado, eles duplicam as informações que podem dar origem a novas funções, alterando genes com uma função anterior.

Por outro lado, colocar a duplicação em outro contexto genômico (outro cromossomo, por exemplo) pode gerar um parálogo com regulação diferente. Em outras palavras, pode gerar maior capacidade adaptativa.

Finalmente, regiões de troca também são criadas por recombinação que leva a grandes rearranjos genômicos. Isso, por sua vez, pode representar a origem de eventos de especiação em linhagens macroevolucionárias particulares.

Os problemas que as microduplicações podem causar em um indivíduo

Os avanços nas tecnologias de sequenciamento de última geração, bem como a coloração e hibridização de cromossomos, agora nos permitem ver novas associações. Essas associações incluem a manifestação de certas doenças devido ao ganho (duplicação) ou perda (exclusão) de informações genéticas.

As duplicações genéticas estão associadas a uma mudança na dosagem do gene e a cruzamentos aberrantes. Em qualquer caso, eles levam a um desequilíbrio da informação genética, que às vezes se manifesta como uma doença ou síndrome.

A síndrome de Charcot-Marie-Tooth tipo 1A, por exemplo, está associada à microduplicação da região que inclui o gene PMP22. A síndrome também é conhecida como neuropatia sensorial e motora hereditária.

Existem fragmentos cromossômicos sujeitos a essas alterações. Na verdade, a região 22q11 carrega inúmeras repetições de baixo número de cópias específicas para aquela porção do genoma.

Ou seja, da região da banda 11 do braço longo do cromossomo 22. Essas duplicações estão associadas a vários distúrbios genéticos, incluindo retardo mental, malformações oculares, microcefalia, etc.

Em casos de duplicações mais extensas, podem surgir trissomias parciais, com efeitos prejudiciais à saúde do organismo.

Referências

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