Disciplina: Genética II
Profa. Dra. Ana Elizabete Silva
O que são as hemoglobinopatias ?
Distúrbios das hemoglobinas humanas
Mutações nos genes das globinas
Doença monogênica mais comum
Anemia Hereditária
Caso Clínico 1
• Menino de raça negra, com 4 meses de idade;
• Terceiro filho de pais jovens, naturais de Luanda;
• O primeiro filho do casal faleceu aos 5 meses;
• Aparentemente saudável até 15 dias antes do internamento,
com febre e tosse; desde então ficou prostrado e
progressivamente mais pálido.
Foram realizados diversos exames complementares
de diagnóstico, como hemograma com os seguintes
resultados:
Hemoglobina – 4,6g/dL
(13 a 16g/dL)
N.º Glóbulos vermelhos – 1.400.000/mm3
(4,5 a 6
milhões)
N.º Glóbulos brancos – 8.000/uL
(4.000 –
11.000)
Qual
o diagnóstico provável?
N.º Plaquetas
– 156.000/uL
450.000)
(150.000-
Qual tipo de anemia? Ferropriva ou hereditária?
Solicitar esfregaço de sangue e
eletroforese de hemoglobinas
Teste de falcização positivo
Esfregaço normal
Estrutura e função
FUNÇÃO: transportador de oxigênio em hemácias de vertebrados.
ESTRUTURA: tetrâmero  2 cadeias tipo alfa ()
2 cadeias tipo beta ()
Cada subunidade :
-cadeia polipeptídica  globina
-grupo prostético (cofator):
grupo Heme
-
Formação da
estrutura
quaternária da
hemoglobina.
4 cadeias são dobradas 
tetrâmero globular, com
peso molecular de 64.500 D
CARACTERÍSTICAS DA ESTRUTURA DAS GLOBINAS
- estrutura bem conservada ao longo da evolução
Estrutura terciária: quase todas as globinas possuem as 8 regiões
helicoidais  A - H
2 aminoácidos histidina (resíduo F8)
conservados
fenilalanina (resíduo CD1)
sítios internos: resíduos apolares  invólucro
hidrofóbico.
superfície da molécula: resíduos polares
(hidrofílicos)
Mutações  conformação/
substituição aa. conservados/alteração
do invólucro hidrofóbico 
Hemoglobinopatias
CARACTERIZAÇÃO DAS CADEIAS DE GLOBINA
Cadeias  e : tamanhos semelhantes
cadeia   141aa
cadeia   146 aa
Genes das globinas, distribuídos em dois cromossomos.
-genes da cadeia : cromossomo 16  ; 2; 1
- genes da cadeia : cromossomo 11  ; G; A; ; 
 e   diferem em 10 aa
Cluster Beta – LCR (REGIÃO CONTROLADORA DO
LOCUS)
-responsável pela expressão em alto nível do gene da -globina nos tecidos
apropriados e durante o desenvolvimento:
- controla expressão dos genes da família beta globina: atividade de estimulação,
inibição  interação de fatores de transcrição com o DNA e maquinaria da RNA
polimerase  Atua como um SUPERACENTUADOR de transcrição
- LCR  localizado ~20 kb do gene épsilon  possui 5 sítios hipersensíveis
(HS)
-deleções da LCR  não expressam os genes do grupo da -globina
- alvo para terapia gênica.
Ativação dos Genes Beta
Embrionário DNA
LCR
Fetal DNA
LCR
Adulto DNA
LCR
Strachan and Reald HMG2 1999
Como ocorre a ativação e silenciamento dos genes da globina
durante o desenvolvimento?
http://www.med.yale.edu/obgyn/reproimmuno/courses/class3/sld007.htm
ONTOGÊNIA – Tipos de globinas durante as fases do
desenvolvimento
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=dbio&part=A736
Hb Gower 1
Hb Gower 2
HbF
HbA2
HbA
Expressão dos genes da globina durante o desenvolvimento
 Mudanças temporais da síntese de globina  alterações
no local da eritropoiese.
SÍNTESE DE GLOBINA EMBRIONÁRIA:
- 3a à 8a semanas de gestação: eritropoiese no saco vitelínico
 Hb embrionárias  globinas  e  (combinação com as
demais)
3 Hb embrionárias Hb Gower 1 (2 2 )
Hb Gower 2 (2 2 )
Hb Portland (2 2 )
SÍNTESE DA HEMOGLOBINA FETAL
5a semana gestação:
hematopoiese muda para o fígado fetal  mudança na síntese
de  para  e de  para 
Hb fetal 2 2 (Hb F).
Hb F
-predominante (vida fetal)
-70% da Hb total ao nascimento, mas na idade adulta 
1%.
Cadeias :
- detectáveis no início da gestação  síntese significativa
próximo ao nascimento.
Cadeia :
-síntese inicia no final da vida fetal, continuando após
nascimento, não atinge + de 2% da Hb adulta.
SÍNTESE DA HEMOGLOBINA ADULTA
-hematopoiese: medula óssea
-Recém-nascido: HbF (2 2 ): 70-90%
HbA (2 2): 0-10%
-Após 6 meses de vida: hemoglobinas do adulto
HbA (2 2): 95%
HbA2 (2 2): 2-3%
HbF (2 2 ): até 1%
DOSAGEM GÊNICA E DOENÇAS CLÍNICAS
-globina : 4 genes
-globina : 2 genes
diplóide
-uma única mutação no gene -globina  25% das cadeias  .
-mutações da -globina  doença severa na vida fetal e pósnatal.
- uma única mutação no gene -globina afeta 50% das cadeias
.
- mutações da -globina  não trazem consequências pré-natais
(globina  e a Hb F).
DISTÚRBIOS GENÉTICOS DA HEMOGLOBINA
A. Variantes estruturais: alteram a globina (mudanças na
sequência de aminoácidos), sem afetar a taxa de síntese
B. Talassemias:
alteração na síntese  desequilíbrio nas
quantidades das cadeias do tipo alfa e beta
1. Variantes estruturais: maioria provém de mutações de
ponto.
- > 900 variantes descritas
- anemia hemolítica
- transporte de O2 alterado
- Brasil: mais comuns Hb S, Hb C e Hb D
HEMOGLOBINAS VARIANTES
Hemoglobina S: Hb S (primeira Hb anormal detectada)
alteração: 1 aa. dos 146 da -globina
6 Glu  Val (A  T)
Mutação em homozigose  Anemia falciforme.
PATOLOGIA MOLECULAR DA HB S
•Pauling et al. (1949): Hb A e Hb S por eletroforese
•Ingram (1956): substituição de 1 dos 146 aa. na cadeia da -
globina.
Ac. Glutâmico: carga negativa
Valina: neutro → mobilidade eletroforética mais lenta da HbS
Eletroforese ácida de hemoglobinas em
gel de agarose. (1) Hb ASF em sangue de
recém-nascido; (2) Hb AS; (3) Hb AA.
Devido ao processo físico-químico de
eletroendosmose a Hb Fetal migra com
maior rapidez que a Hb A.
Eletroforese alcalina de hemoglobinas em
gel de agarose. Diferenciação da mobilidade
eletroforética dos genótipos SC, SF e AS.
DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA
- África equatorial: 1/50 nascimentos
- Região do Mediterrâneo
- Índia e países onde essas pessoas migraram.
- incidência: 1/400 a 1/600 afro-americanos.
- hemácias: forma afoiçada (
tensão de O2)
http://cienciahoje.uol.com.br/114271
AFOIÇAMENTO E SUAS CONSEQUÊNCIAS
Hb com subunidades  mutantes
-condições de  tensão de O2  Hb S agregam-se em
polímeros que distorcem o eritrócito (insolubilidade)
- são menos flexíveis, não se comprimem nos capilares,
obstruindo o fluxo sanguíneo  hipóxia local.
Como explicar a alta frequência do alelo
mutante
(2S) em algumas regiões da África?
Duas explicações possíveis para a seleção contra
homozigotos mutantes:
1. Alta taxa mutação ou
2. Heterozigotos portadores mais adaptados
-certas situações ambientais: heterozigotos portadores (traço
falcêmico - HbAS)  maior vantagem seletiva que os homozigotos
normais (HbAA).
(HbAS)
gene falcêmico : alta frequência em certas regiões da África 
heterozigotos são mais resistentes ao Plasmodium vivax (parte do
ciclo evolutivo nas hemácias do hospedeiro)
http://www.assis.unesp.br/~egalhard/errmetab.htm
MANIFESTAÇÕES CLÍNICAS
•destruição prematura dos
eritrócitos afoiçados
•anemia nos dois primeiros
anos,
•atraso crescimento e atraso
da puberdade,
• esplenomegalia,
•infecções repetidas
(hipofunção esplênica),
•infartos nos tecidos
(ulceração)
•problemas osteoarticulares e
renais
http://www.ufv.br/dbg/BIO240/DG112.htm
HEMOGLOBINA C - HbC
•substituição na 6a posição da cadeia  (GAG  AAG):
6 Glu  Lys
- menos solúvel que a Hb A  cristaliza-se nas hemácias
 distúrbio hemolítico leve.
- anemia sob estresse ou durante a gravidez
-gene C frequente na África ocidental e em
descendentes dessa região.
-Hb SC: indivíduos possuem alelo
S no outro locus da -globina.
-distúrbio hemolítico mais
leve que a anemia falciforme
HEMOGLOBINA INSTÁVEL
HB HAMMERSMITH
mutação de ponto  substituição na cadeia 42 Phe  Ser
fenilalanina  resíduo CD1 - aa conservados (alojar o
Heme)
-resíduo de serina é menor 
Heme sai do lugar 
- instabilidade ( hemoglobina
precipita formando inclusões)
- afinidade por O2  cianose.
http://www.ciencianews.com.br/hemoglobinopatias/hemoglobinopatias-index.htm
HEMOGLOBINAS COM ALTERAÇÕES FUNCIONAIS
TRANSPORTE DE O2 ALTERADO
-mutações que alteram a capacidade da Hb transportar O2
Metemoglobinas – Hb M
•Oxihemoglobina: forma normal da Hb em que o ferro está
no estado reduzido (ferroso)
•Metemoglobina: o ferro encontra-se na forma férrica
(oxidada)  incapaz de transportar O2  cianose;
assintomática nos heterozigotos.
- Ex.: Hb Hyde Park - 92 His  Tyr
- histidina: aa conservado (resíduo F8)
http://www.hemoglobinopatias.com.br/hemoglobinopatias/listagem.htm
Hb Lepore
- alguns pacientes com fenótipo de -talassemia:
- cadeias globínicas híbridas : metade N-terminal de
uma cadeia  fundida com a metade C-terminal de uma
cadeia  normal
- Fusão da porção 5’ do gene  com 3’ do gene 
pareamento desigual na MEIOSE
crossing-over homólogo
(genes homólogos)
Pareamento normal
Pareamento anormal
Crossing-over desigual
Anti-Lepore
Lepore
Hb Lepore: cadeias  fusionadas.
TALASSEMIAS
- mutação provoca redução ou ausência na síntese de
uma das cadeias  ou , sem alterar a sequência de
aminoácidos
- cadeia produzida na taxa normal: excesso relativo 
precipitação na célula  lesando a membrana 
destruição prematura da hemácia.
2 grupos
 talassemias
 talassemias
Distribuição geográfica ao redor do Velho mundo:
Mediterrâneo, Oriente Médio e partes da África, Índia e Ásia.
Thalassa: mar
ALFA-TALASSEMIAS
-distúrbios genéticos na produção da -globina afetam a formação
das Hb fetal (HbF 2 2 ) e adulta (HbA 2 2)
-Ausência de cadeia : talassemia 0
-Redução de cadeia : talassemia +
- ausência de cadeias de -globina: cadeias de -globina formam
um tetrâmero.
-maioria das -talassemias  deleções
Recombinação homóloga desigual
Formas de Talassemia Alfa
•Deleção 4 genes alfa: formação de 4  Hb Barts  forma
major  hidropisia fetal
•Deleção de 3 genes alfa: tetrâmero 4  Doença da Hb H 
precipitam na hemácia  destruição e anemia hemolítica
•Deleção de 2 genes alfa: anemia leve (traço talassêmico)
•Deleção de 1 gene alfa:
portador silencioso
- -talassemia por deleção homozigota (ausência de cadeias )
restrita ao SE asiático.
- estado heterozigoto (2 genes  normais e 2 mutantes).
2 genótipos —/ —
— —/ 
Pais
Hidropisia Fetal
progênie — —/— —
Hidropisia fetal
DOENÇA DA HB H
Pais
Hemoglobina H
Doença da Hb H (4): deleção
de 3 genes (_ _/ _ )
moderadamente grave.
alteracões ósseas,
esplenomegalia
afeta orientais e brancos
Traço -talassêmico: deleção de 2
genes (_ _/  ) :
- anemia leve.
- comum em orientais e SE asiático
Precipitados da HbH
TRAÇO ALFA-TALASSÊMICO
Traço -talassêmico
(_/_ )
SO Ásia, negros
Pais
americanos e
brasileiros
descendentes
DESEQUILÍBRIOS DAS GOBINAS ALFA
(4)
(4)
http://www.ciencianews.com.br/doencaeritro/Altera%E7%F5es%20Eritr.%20Nas%20Talassemias%20-%207/genfisioa.htm
BETA-TALASSEMIAS
-produção reduzida ou ausente de -globina  anemia
microcítica hipocrômica.
-Ausência de cadeia  : talassemia 0
-Redução de cadeia : talassemia +
-desequilíbrio da síntese de -globinas  precipitação das cadeias
  danos na hemácia.
- cadeia  é importante no período pós-natal  síntese após o
nascimento (-globina substituiria a  e a síntese de Hb A é  ).
- maioria das -talassemias são decorrentes de mutações pontuais
síntese de RNA
- síntese de Hb F reduz a gravidade da doença.
-indivíduos homozigotos para -talassemia  talassemia major
-indivíduos heterozigotos para -talassemia  talassemia minor
http://www.hemoglobinopatias.com.br/talassemias/tal-beta.htm
1. Mutação nos promotores (TATA box)
2. Mutação no splicing do mRNA
3. Mutação da cobertura (cap) do
mRNA
4. Mutações sem sentido e de matriz de
Normal
Hipocrômica e
microcítica
DESEQUILÍBRIOS DAS GOBINAS BETA
http://www.hemoglobinopatias.com.br/talassemias/tal-beta.htm
TIPOS DE TALASSEMIA BETA
http://www.hemoglobinopatias.com.br/talassemias/tal-beta.htm
TALASSEMIA MAJOR – ANEMIA DE COOLEY
Sinais Clínicos
-anemia intensa antes dos 2
anos (Hb F pós-natal),
-atraso do crescimento,
-icterícia,
-hepatoesplenomegalia,
-alterações esqueléticas
(expansão da medula óssea).
Tratamento
- transfusão sanguínea
- administração de agentes
quelantes do ferro
-transplante de medula óssea
-Terapia gênica
TALASSEMIA MAJOR – ANEMIA DE COOLEY
Eletroforese de hemoglobinas em gel de agarose alcalina: (1) Hb AF de
talassemia beta maior; (2) Hb S/beta talassemia ou SF, onde m indica o
fracionamento da metaemoglobina S e a a globina alfa livre; (3) Hb AA2
e Fetal em tal. beta menor; (4) Hb AS (traço falciforme); (5) Hb AA
(normal).
Cadeias  normais em excesso precipitam-se formando
os corpúsculos de Heinz na hemácia em forma de
lágrima.
TALASSEMIA MINOR TRAÇO TALASSÊMICO
-portadores de um alelo
mutante (heterozigoto)
-Geralmente assintomáticos
- anemia leve
-diagnóstico: eletroforese
( Hb A2).
Risco para casamentos entre portadores de talassemia beta
DIAGNÓSTICO LABORATORIAL
•Eletroforese em acetato de celulose (pH alcalino ou ácido):
rápida e baixo custo, mas sensibilidade limitada  Hbs comigram na mesma posição.
DIAGNÓSTICO LABORATORIAL
•Eletroforese de Focalização isoelétrica: técnica de alta
precisão  identifica Hbs com co-migração
•A Hb migra no gel e se precipita ao encontrar seu ponto
isoelétrico (conforme o pH no gradiente do gel)
DIAGNÓSTICO LABORATORIAL
•HPLC (Cromatografia líquida de alta pressão): diagnóstico
diferencial das hemoglobinopatias (dados quantitativos e
qualitativos)
•Técnicas moleculares: identificação da mutação (PCR,
sequenciamento)
5- Considerando que a amostra número 1 é o perfil adulto normal
(HbAA) responda quais são os perfis das amostras 2 e 3 nas eletroforeses
A e B.
Eletroforese A
+
1
2
Eletroforese B
3
+
A
F
1
2
3
A
F
S e similares
S e similares
A2; C e similares
A2; C e similares
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