HERANÇA NÃO MENDELIANA: PADRÕES E EXEMPLOS - BIOLOGIA - 2025

Por " herança não mendeliana " queremos dizer qualquer padrão de herança em que os caracteres herdados não segregem de acordo com as leis de Mendel.

Em 1865, Gregor Mendel, considerado o "pai da genética", fez uma série de cruzamentos experimentais com ervilhas, cujos resultados o levaram a propor alguns postulados (as leis de Mendel) que procuravam dar uma explicação lógica à herança. dos personagens entre pais e filhos.

Herança não mendeliana em cruzamentos de camundongos selvagens e mutantes para o fenótipo da perna da cauda branca (Fonte: Reinhard Liebers, Minoo Rassoulzadegan, Frank Lyko via Wikimedia Commons)

Este astuto monge austríaco observou cuidadosamente a segregação dos genes parentais e seu aparecimento na prole como caracteres dominantes e recessivos. Além disso, ele determinou os padrões matemáticos que descreviam a herança de uma geração para outra e essas descobertas foram "ordenadas" na forma de 3 leis fundamentais:

- A lei da dominação

- A lei da segregação de personagens e

- A lei da distribuição independente.

Os sucessos e deduções de Mendel permaneceram ocultos por muitos anos, até sua redescoberta no início do século XX.

Gregor Mendel, considerado o pai da genética. Fonte: Por Bateson, William (Princípios de Hereditariedade de Mendel: Uma Defesa), via Wikimedia Commons

Naquela época, porém, a comunidade científica mantinha uma posição um tanto cética em relação a essas leis, uma vez que elas não pareciam explicar os padrões de herdabilidade em nenhuma espécie animal ou vegetal, especialmente naqueles caracteres determinados por mais de um locus.

Por conta disso, os primeiros geneticistas classificaram os padrões hereditários observados em "Mendelianos" (aqueles que poderiam ser explicados pela segregação de alelos simples, dominantes ou recessivos, pertencentes ao mesmo locus) e "não Mendelianos" (aqueles que não poderia ser explicado tão facilmente).

Padrões de herança não Mendeliana

A herança mendeliana se refere a um padrão hereditário que obedece às leis de segregação e distribuição independente, segundo o qual um gene herdado de qualquer pai secreta em gametas com frequência equivalente ou, melhor dizendo, com a mesma probabilidade.

Os principais padrões de herança mendeliana descritos para algumas doenças são: autossômica recessiva, autossômica dominante e ligada ao cromossomo X, que se somam aos padrões de dominância e recessividade descritos por Mendel.

No entanto, eles foram postulados em relação a características visíveis e não genes (deve-se levar em conta que alguns alelos podem codificar características que segregam como dominantes, enquanto outros podem codificar as mesmas características, mas esses segregam como genes recessivos).

Do exposto, segue-se que a herança não mendeliana consiste simplesmente em qualquer padrão hereditário que não cumpre a norma em que um gene herdado de qualquer pai segregado em células germinativas com as mesmas probabilidades, e estas incluem:

- Herança mitocondrial

- "Imprinting"

- Dissomia uniparental

- Dominância incompleta

- Codominância

- Múltiplos alelos

- Pleiotropia

- Alelos letais

- Traços poligênicos

- Herança ligada ao sexo

A ocorrência dessas variações nos padrões hereditários pode ser atribuída às diversas interações que os genes têm com outros componentes celulares, além do fato de cada um estar sujeito a regulação e variação em qualquer uma das etapas de transcrição, splicing, tradução, dobramento de proteínas, oligomerização, translocação e compartimentação dentro da célula e para sua exportação.

Em outras palavras, existem inúmeras influências epigenéticas que podem modificar os padrões de herança de qualquer característica, resultando em um "desvio" das leis de Mendel.

Herança mitocondrial

O DNA mitocondrial também transmite informações de uma geração para outra, assim como o que está contido no núcleo de todas as células eucarióticas. O genoma codificado nesse DNA inclui os genes necessários à síntese de 13 polipeptídeos que fazem parte das subunidades da cadeia respiratória mitocondrial, essenciais para organismos com metabolismo aeróbio.

Padrões de herança mitocondrial em que um dos pais pode ser afetado (Fonte: Arquivo: Autosomal dominante - en.svg: Domaina, Angelito7 e SUM1Trabalho derivado: SUM1 via Wikimedia Commons)

Essas características que resultam de mutações no genoma mitocondrial exibem um padrão de segregação específico que tem sido chamado de "herança mitocondrial", que geralmente ocorre através da linha materna, uma vez que o óvulo fornece o complemento total do DNA mitocondrial e nenhuma mitocôndria é contribuído pelo esperma.

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O imprinting genômico consiste em uma série de "marcas" epigenéticas que caracterizam certos genes ou regiões genômicas completas e que resultam do trânsito genômico do homem ou da mulher através do processo de gametogênese.

Existem clusters de impressão de genes, que consistem de 3 a 12 genes distribuídos entre 20 e 3700 quilo bases de DNA. Cada cluster tem uma região conhecida como região de controle de impressão, que exibe modificações epigenéticas específicas de cada pai, incluindo:

- Metilação de DNA em alelos específicos nos resíduos de citocinas de pares CpG

- Modificação pós-translacional das histonas relacionadas com a cromatina (metilação, acetilação, fosforilação, etc., das caudas de aminoácidos dessas proteínas).

Ambos os tipos de "marcas" modulam permanentemente a expressão dos genes nos quais são encontrados, modificando seus padrões de transmissão para a próxima geração.

Os padrões de herança nos quais a expressão de uma doença depende dos alelos específicos herdados de qualquer um dos pais são conhecidos como efeito de origem parental.

Dissomia uniparental

Esse fenômeno é uma exceção à primeira lei de Mendel, que afirma que apenas um dos dois alelos presentes em cada pai é transmitido à prole e, de acordo com as leis cromossômicas de herança, apenas um dos cromossomos homólogos dos pais pode ser transmitido. para a próxima geração.

Esta é uma exceção à regra, pois a dissomia uniparental é a herança de ambas as cópias de um cromossomo homólogo de um dos pais. Este tipo de padrão de herança nem sempre apresenta defeitos fenotípicos, pois mantém as características numéricas e estruturais dos cromossomos diplóides.

Dominância incompleta

Esse padrão de herança consiste, fenotipicamente falando, em uma mistura das características codificadas por alelo que são combinadas. Nos casos de dominância incompleta, os indivíduos heterozigotos apresentam uma mistura dos traços dos dois alelos que os controlam, o que implica que a relação entre os fenótipos seja modificada.

Codominância

Descreve os padrões hereditários nos quais os dois alelos transmitidos dos pais aos filhos são expressos simultaneamente em pessoas com fenótipo heterozigoto, razão pela qual ambos são considerados "dominantes".

Exemplo de codominância no sistema ABO de grupos sanguíneos (Fonte: GYassineMrabetTalk✉ Esta imagem vetorial não especificada W3C foi criada com o Inkscape. Via Wikimedia Commons)

Em outras palavras, o alelo recessivo não é "mascarado" pela expressão do alelo dominante no par alélico, mas ambos são expressos e uma mistura dos dois traços é observada no fenótipo.

Alelos múltiplos

Alelos de um gene (Fonte: Thomas Splettstoesser via Wikimedia Commons)

Talvez uma das principais deficiências da herança mendeliana seja representada por características codificadas por mais de um alelo, o que é bastante comum em humanos e em muitos outros seres vivos.

Esse fenômeno hereditário aumenta a diversidade das características que são codificadas por um gene e, além disso, esses genes também podem experimentar padrões de dominância incompleta e codominância, além de dominância simples ou completa.

Pleiotropia

Outra das "pedras no sapato" ou as "pernas soltas" das teorias hereditárias de Mendel tem a ver com aqueles genes que controlam o aparecimento de mais de um fenótipo ou característica visível, como é o caso dos genes pleiotrópicos.

Alelos letais

Em suas obras, Mendel também não considerou a herança de certos alelos que podem impedir a sobrevivência da prole quando ela está na forma homozigótica ou heterozigótica; esses são os alelos letais.

Os alelos letais geralmente estão relacionados a mutações ou defeitos em genes estritamente necessários à sobrevivência, que quando transmitidos para a próxima geração (tais mutações), dependendo da homozigosidade ou heterozigosidade dos indivíduos, são letais.

Traços ou herança poligênica

Existem características que são controladas por mais de um gene (com seus alelos) e que, além disso, são fortemente controladas pelo ambiente. Em humanos isso é extremamente comum e é o caso de características como altura, olhos, cabelo e cor da pele, bem como o risco de sofrer de algumas doenças.

Herança ligada ao sexo

Em humanos e em muitos animais, também existem características que são encontradas em um dos dois cromossomos sexuais e que são transmitidas por meio da reprodução sexual. Muitas dessas características são consideradas "ligadas ao sexo" quando são evidenciadas em apenas um dos sexos, embora ambos sejam fisicamente capazes de herdar essas características.

A maioria dos traços ligados ao sexo está associada a algumas doenças e distúrbios recessivos.

Exemplos de herança não Mendeliana

Existe um distúrbio genético em humanos conhecido como síndrome de Marfan, que é causado por uma mutação em um único gene que afeta simultaneamente o crescimento e o desenvolvimento (altura, visão e função cardíaca, entre outros).

Este é um caso considerado excelente exemplo do padrão de herança não mendeliano denominado pleiotropia, em que um único gene controla várias características.

Exemplo de herança mitocondrial

As desordens genéticas decorrentes de mutações no DNA mitocondrial apresentam uma série de variações fenotípicas clínicas desde que ocorre o que se conhece como heteroplasmia, onde diferentes tecidos têm diferentes percentuais de genoma mitocondrial mutante e, portanto, apresentam diferentes fenótipos.

Entre esses distúrbios estão as síndromes de “esgotamento” mitocondrial, que são um grupo de distúrbios autossômicos recessivos caracterizados por uma redução significativa no conteúdo do DNA mitocondrial, que termina com sistemas de produção de energia deficientes nos órgãos e tecidos mais afetados..

Essas síndromes podem ser decorrentes de mutações no genoma nuclear que afetam os genes nucleares envolvidos na síntese de nucleotídeos mitocondriais ou na replicação do DNA mitocondrial. Os efeitos podem ser evidenciados como miopatias, encefalopatias, defeitos hepato-cerebrais ou neuro-gastrointestinais.

Referências

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2. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Uma introdução à análise genética. Macmillan.
3. Harel, T., Pehlivan, D., Caskey, CT, & Lupski, JR (2015). Mendeliana, Não-Mendeliana, Herança Multigênica e Epigenética. Em Molecular and Genetic Basis of Neurological and Psychiatric Disease de Rosenberg (pp. 3-27). Academic Press.
4. Silver, L. (2001). Herança não mendeliana.
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