I Módulo 402 - Problema 03 I Thiago Almeida Hurtado ...

I Módulo 402 - Problema 03 I Thiago Almeida Hurtado – Turma VII

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1) Compreender os mecanismos de agressão ao DNA e os fatores de risco relacionado • A manutenção de um ambiente ordenado no interior da célula requer a vigilância e reparo contínuo desse

material o O DNA é continuamente lesado por compostos químicos e radiação oriundos do ambiente

• Alterações genéticas ocasionais aumentam a sobrevivência em longo prazo de uma espécie durante a evolução, entretanto, a curto prazo, a estabilidade genética é algo essencial ao indivíduo.

o Raramente os processos de manutenção do DNA celular falham, gerando em alterações permanentes no DNA, gerando mutações, as quais podem ser fatais caso ocorram em posições vitais na sequência do DNA.

• Várias mutações são silenciosas, por exemplo, podem alterar um códon, contudo não o aminoácido codificado, logo, não se expressam.

o O fenômeno de mutação é extremamente raro na espécie humana, sendo de aproximadamente 1 mutação para 10^10 nucleotídeos/divisão celular.

• Células Germinativas à apesar de a mutação ser essencial para a evolução, ela também deve ser protegidas contra altas taxas de manutenção para que a espécie seja efetivamente mantida.

• Células Somáticas à caso não seja mantida a estabilidade genética, em casos extremos, as mutações genéticas podem acarretar no desenvolvimento de câncer, pois, em células somáticas, geram um ambiente de competitividade (ao invés da colaboração usual) entre as células de um tecido, fazendo com que determinado tipo de célula cresça as custas do restante. Em outros casos, a mutação pode levar a perda de proteínas essenciais para a célula

• O dano ao DNA nada mais é do que mudanças maléficas em sua estrutura, podendo ocorrer por fatores ambientais ou processos metabólicos normais. Ocorrem cerca de 10.000 a 100.000 de lesões moleculares na célula por dia.

o Portanto, o dano ao DNA pode ocorrer tanto por processos endógenos quanto exógenos • O dano ao DNA é completamente diferente das mutações.

o O dano ao DNA ocorre de maneira física e é passível de reparo. A mutação consiste na alteração de bases nitrogenadas e não é um processo “reparável”

1) Fatores endógenos de dano ao DNA • Oxidação de bases nitrogenadas por espécies reativas de

oxigênio o Geram interrupções nas sequencias de DNA

• Alquilação de bases • Hidrólise

o Desaminação, despurinação, despirimidização • Erros no pareamento de bases durante a replicação

2) Fatores exógenos de dano ao DNA

• Radiações UV (como UV-B) o Causa dano ao DNA por gerar ligação entre bases C e T, gerando dímeros de pirimidina e criação de

radicais livres. • Radiação ionizante

o Geram quebras na fita de DNA • Temperaturas altas

o Geram a desnaturação da estrutura de DNA em dupla hélice (PCR)

• Químicos industriais (peróxido de hidrogênio, anéis aromáticos presente em fumaças)

o Geram ligação cruzada entre as bases de DNA, bases alquilinizadas, oxidação de bases

• Radicais livres e espécies reativas de oxigênio podem levar a danos no DNA mitocondrial


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3) Fatores de risco relacionados ao dano do DNA • Exposição à radiação UV • Exposição à radiação ionizante • Exposição a químicos genotóxicos • Envelhecimento

2) Elucidar os mecanismos de reparo do DNA

• A manutenção da estabilidade genética de um organismo necessária a sobrevivência requer um mecanismo preciso para replicação de DNA e também mecanismos para corrigir as diversas lesões acidentais que ocorrem continuamente no DNA.

• Grande parte das alterações na estrutura do DNA são temporárias, pois são corrigidas por um conjunto de processos denominados coletivamente de reparo no DNA

o Apenas algumas alterações aleatórias da milhares geradas diariamente tanto endogenamente quanto exogenamente irão se manter e se manifestar como mutações, devido a eficiência impressionante desses mecanismos.

o A importância desse processo pode ser visualizada após o acúmulo de mutações quando ocorre a inativação de um gene de reparo. Uma redução dessa capacidade gera uma predisposição ao desenvolvimento de diversas doenças

• Uma grande porcentagem da capacidade codificadora da maioria dos genomas é dedicada exclusivamente às funções de reparo do DNA.

o Sem os mecanismos de reparo, apesar da estabilidade genética do DNA, ocorreriam diversas mutações. Por exemplo, o DNA de cada célula humana perde cerca de 18 mil bases purinas diariamente, devido a uma reação espontânea de depurinação. O processo de desaminação também é presente frequentemente nas células.

§ Caso essas alterações não fossem corrigidas grande parte dessas resultaria na deleção ou substituição de um ou mais pares de base na cadeia filha de DNA, propagando-se nas gerações celulares subsequentes, o que levaria a consequências desastrosas.

• A própria estrutura de dupla-hélice do DNA é um fator protetor contra mutações, pois, por meio dela, a célula apresenta duas cópias separadas de toda a informação genética. Logo, quando uma fita é danificada, a informação contida em sua complementar pode ser utilizada para seu reparo.

o A própria química das bases do DNA facilita a detecção de possíveis lesões nessa estrutura. Por exemplo, eventos de desaminação geram a síntese de bases “não naturais” (como a hipoxantina), as quais podem ser pronatemente reconhecidas e removidas por um DNA-glicolase específica.

• As células apresentam múltiplas vias para o reparo do DNA, utilizando diversas enzimas que atuam em diferentes tipos de lesão molecular. Após remoção da porção lesada do DNA, a sequencia original é


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restaurada por uma DNA polimerase que utiliza a fita não danificada como molde, e utiliza a DNA ligase para ligar os fragmentos.

• O ciclo celular é interrompido até que o reparo seja completado, devido a importância de se manter um DNA intacto para as células filho. Isso gera tempo para que a correção seja compeltada

o Bloqueio da progressão G1 à S o Retardo da fase S o Bloqueio da transição G2 à M

1) Reparo por excisão de bases

• Enzimas à DNA-glicosilases e endonucleases AP o Cada DNA glicosilase é capaz de reconhecer um tipo específico de

base alterada no DNA e catalisar sua remoção hidrolítica. • A base alterada é detectada na dupla-hélice devido a projeção do

nucleotídeo alterado para fora da hélice, em um processo mediado por enzimas.

o Isso permite que a DNA-glicosilase “procure” lesões em todas as faces da base nitrogenada. Uma vez que alguma alteração é detectada, a base é removida do açúcar anexado.

• Após a remoção da base mutada, as endonucleases AP´s (apúrica ou apirimídica) clivam a cadeia principal fosfodiéster, depois do qual a lacuna resultante é corrigida.

2) Reparo por excisão de nucleotídeos • Pode corrigir lesão causada por praticamente qualquer alteração de grande

escala. o Ligação covalentes de bases aos hidrocarbonetos (como aos

carcinógenos do benzopireno, encontrado na fumaça do tabaco) o Dímeros de pirimidina (T-T, T-C e C-C) gerados pela luz solar

• Um grande complexo multienzimático verifica o DNA a procura de distorções na dupla-hélice, ao invés de uma alteração específica de bases.

o Clivagem da cadeia fosfodiéster nos dois lados da distorção, DNA-helicase remove o oligonucleotídeo da fita simples contendo a lesão.

o O intervalo produzido então é corrigido pela DNA-polimerase e pela DNA-ligase. • Uma alternativa a esse processo é a utilização da química reversa da lesão

do DNA o Utilizada para a remoção rápida de lesões altamente mutagênicas ou

tóxicas o Por exemplo, um determinado tipo de desmetilaze pode remover

grupos metil anormalmente posicionados rapidamente. • Esse reparo encontra-se acoplado a transcrição, de forma a garantir que o

DNA mais importante da célula seja corrigido eficientemente. o A via de excisão de nucleotídeos é acoplada a RNA polimerase, a

enzima de transcrição de DNA. o A RNA-polimerase “para” nas lesões de DNA, e, através de proteínas

acopladoras, direciona a maquinaria de reparo a esses sítios. Após o reparo da lesão, a RNA-polimerase resume sua atividade

§ Em individuos com síndrome de Cockayne, esse acoplamento é defeituoso, gerando retardo no crescimento, anomalidades esqueléticas, retardo neural progressivo e grave sensibilidade a luz solar. As moléculas de RNAp, nesses


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indivíduos, ficam permanentemente estacionadas nos sítios de lesões do DNA onde se encontram genes importantes.

3) As DNA-polimerases translesão • São utilizadas em situações em que o DNA está extremamente danificado, em que os mecanismos discutidos

anteriormente em geral não serão suficientes para corrigi-lo. • É uma estratégia de emergência, pois implica em risco à célula. • Quando é encontrada uma lesão do DNA por DNA-polimerase, as

células empregam essas enzimas, as quais apresentam uma precisão menor do que as DNA-polimerase padrão.

o Não possuem correção de leitura e são muito menos criteriosas do que as polimerases normais quando copiam uma sequencia de DNA, sendo capazes apenas de adicionar poucos nucleotídeos antes que a polimerase normal continue a síntese de DNA.

• São capazes de reconhecer tipos específicos de lesão do DNA e adicionar corretamente os nucleotídeos necessários para restaurar a sequencia normal do DNA.

o Permite a replicação normal de um DNA muito danificado • Riscos à mutações de substituição de base e deleção de um único

nucleotídeo, podem gerar mutações em DNA não danificado. o Por isso, são enzimas fortemente reguladas pela célula, sendo liberadas apenas nos sítios de lesão (o

modelo ainda não é bem compreendido)

4) Recombinação homóloga e ligação de extremidades não homólogas • Usada quando uma fita de dupla hélice é quebrada, não havendo uma fita molde intacta disponível para o

reparo o Presente em radiação ionizante, erros na replicação, agentes oxidantes e outros tipos metabólitos

produzidos pela célula o Caso essas lesões não sejam rapidamente corrigidas, irão resultar na degradação dos cromossomos

em fragmentos menores e na perda de genes na divisão celular.

a) Ligação de extremidades não homólogas • As extremidades da região de quebra de DNA são simplesmente

justapostas e religadas, geralmente ocorrendo a perda de nucleotídeos no sítio da ligação.

• É uma solução “rápida e suja”, contudo, muito frequente nas células somáticas de mamíferos.


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• Gera alteração do DNA no local da quebra, entretanto, como a maioria do genoma não é essencial para a vida, essa é uma solução aceitável para o problema.

o Gera “cicatrizes” genômicas, as quais se acumulam com o envelhecimento do indivíduo.

• Essa ligação pode levar a rearranjos no cromossomo quebrado, gerando sua ligação covalente a outro cromossomo, gerando anomalias como cromossomos com dois centrômeros, ou sem nenhum centrômero, gerando segregação incorreta na divisão celular.

• Feita pela proteína Ku

b) Recombinação Homóloga • Mecanismo em que uma fita molde é utilizada para reparo do DNA.

o Troca de fitas entre um par de sequencias de DNA de duplex homólogos (segmentos de dupla-hélice com sequencias nucleotídicas semelhantes ou idênticas)

o Um segmento da outra fita atua como molde para recuperar informação perdida ou danificada em outro segmento.

• Pode ser utilizada para corrigir inúmeros tipos de lesão no DNA o Principal via para restaurar com precisão quebras de dupla fita (resultado de radiação, compostos

químicos ou forquilhas de replicação estacionária/quebradas) • É um mecanismo essencial para todas as células em proliferação • É o mecanismo de reparo de DNA mais versátil disponível na célula

o Além disso, catalisa uma etapa-chave na produção de gametas à o crossing-over • É um processo orientado pelas interações de pareamento de bases do DNA

o Ela ocorre apenas entre pares de DNA com extensas regiões homólogas, sendo essa característica oriunda do pareamento de bases.

o As fitas de DNA que vão sofrer recombinação “testam” a sua sequencia com a do outro pelo extensivo pareamento de bases entre as fitas simples de DNA. Para que ocorra a recombinação, o pareamento deve ser quase perfeito.

o A hibridização permite que uma fita complementar seja sintetizada a partir de uma de suas fitas simples, por meio de colisão rara e ao acaso de nucleotídeos. Isso permite que uma região de dupla hélice de DNA seja formada por fitas originárias de duas moléculas de DNA distintas (heteroduplex)

• A recombinação homóloga pode corrigir quebras de fita dupla com precisão, sem qualquer perda ou alteração de nucleotídeos no local do reparo.

o Aproximação do DNA com a quebra de um DNA homólogo sem quebras, o qual servirá de molde para o reparo (geralmente é um processo que ocorre logo após a replicação, devido a proximidade das duas moléculas-filhas de DNA)

o “Recorte” das extremidades danificadas do DNA, gerando uma extremidade de fita simples 3´

o Troca de fitas à uma das extremidades 3´da molécula quebrada de DNA abre caminho até a sua complementar e busca a sequência homóloga através do pareamento de bases.


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o Após estabelecido o pareamento de bases, uma DNA-polimerase de alta precisão alonga a fita quebrada por meio de informações da fita-molde não danificada, corrigindo o DNA.

§ Isso regenera a estrutura de dupla fita original do DNA, quando a “fita trocada” é colocada de volta em sua estrutura de dupla hélice

• O processo de troca de fitas, essencial para a recombinação homóloga, é realizada pela proteína Rad51 o Essa proteína se liga de forma cooperativa à fita simples

invasora, formando um filamento proteína-DNA que força o DNA a assumir uma conformação incomum: a agregação de grupos de nucleotídeos na forma de dupla hélice de DNA, gerando uma distorção da molécula.

o Em seguida, esse complexo incomum de proteína-DNA se liga ao duplex e estende a dupla-hélice, que se desestabiliza e facilita a separação das fitas. Em seguida, a fita avalia o pareamento de nucleotídeos correto por meio do pareamento usual de fitas de DNA

o A formação desse complexo necessita de gasto energético.

• A recombinação homóloga também pode resgatar forquilhas de replicação com DNA danificado

o As forquilhas podem estacionar ou quebrar § Essa quebra pode ser gerada por:

• Lacuna na hélice parental de DNA à frente de uma forquilha de replicação

• Quebra na fita simples de DNA § Quando a forquilha de replicação encontra as situações supracitadas,

ela quebra. o Produção de um cromossomo filho normal e outro quebrado. o O mecanismo de “conserto” é o mesmo da quebra de fita dupla do DNA.

• Esse mecanismo de recuperação é regulado de forma extremamente cuidadosa pelas células.

o Problema: correção do DNA utilizando um segmento errado do genoma (não utiliza a cromátide irmã)

§ Cromossomos podem diferir em várias posições na sequencia de DNA, podendo gerar a “conversão de cromossomos”, levando a perda de heterozigosidade.

§ Caso o homólogo utilizado no reparo contenha uma mutação prejudicial, o evento de recombinação destruirá a cópia “boa” do DNA

o Por isso, é um processo extremamente regulado pela célula. § Ativação das nucleases apenas nas fases S e G2 (presença

de molde e proximidade entre cromossomos) § Proteínas acessórias a Rad52 que controlam o processo de recombinação homóloga.

• BRCA1 e BRCA2 são proteínas relacionadas a incidência do câncer de mama, sendo que mutações nessa geram um reparo ineficiente por recombinação homóloga no interior da célula.

o Tanto o excesso quanto a falta nesse processo pode levar a câncer em humanos (aumento na taxa de mutações pela falta e excesso gera reparo utilizando moldes equivocados)

5) Reparo durante a replicação a) DNA-polimerase

• Podem ocorrer erros durante a replicação, por meio do pareamento incorreto de bases.


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• Antes da adição covalente de um novo nucleotídeo a cadeia crescente, o nucleotídeo correto apresenta uma maior afinidade a DNAp em movimento, pois o pareamento correto é energeticamente favorável em comparação ao incorreto.

• Após a ligação do nucleotídeo, entretanto, antes da concretização da ligação covalente, a enzima DNAp deve sofrer uma alteração conformacional que promove um ajuste do “encaixe” em torno do sítio ativo, a qual ocorre mais prontamente com o pareamento correto do que o incorreto. Há uma verificação geométrica da adição do nucleotídeo correto à fita.

• Correção exonucleolítica à ocorre após a adição covalente de um nucleotídeo incorreto à cadeia crescente.

o Sítio catalítico em um domínio catalítico separado que remove qualquer nucleotídeo não pareado ou mal pareado na extremidade da cadeia, continuando até que um número suficiente de nucleotídeos tenha sido removido, até regenerar uma extremidade 3´-OH corretamente pareada, capaz de iniciar a síntese de DNA

o Para que esse método de correção ocorra, é necessário um primer para iniciar a síntese de DNA.

o “Apaga o DNA” até o primer. • Esse mecanismo é apenas possível devido a síntese de DNA no sentido 5´à 3´

b) Erros que ultrapassam a maquinaria de replicação

• Existe um outro sistema de correção que remove erros de replicação produzidos pela polimerase e que escapam à exonuclease de correção

• Age através da detecção de distorção na hélice de DNA, resultante da interação incorreta entre bases não complementares.

o A correção da fita recém sintetizada (ao invés da original) se deve a presença de clivagem na fita descontínua e também na líder (ainda não sabem explicar)

• Remoção da fita sintetizada erroneamente, ressíntese do fragmento mal sintetizado.

c) Telômeros • Estruturas que ficam na extremidade do

cromossomo. • Há um primer de RNA “final”, sintetizado na

extremidade do molde da fita retardada, o qual não pode ser substituído por DNA porque não há extremidade 3´-OH disponível para a polimerase de reparo. Isso geraria uma “perda” da extremidade de todos os cromossomos cada vez que uma célula se divide.

• Os telômeros são estruturas contidas por várias repetições consecutivas de sequencias curtas.

o Essas sequencias são reconhecidas por proteínas ligadoras de DNA que reconhecem uma sequencia especifica de DNA, denominadas telomerases, que “extendem” a fita paterna, possibilitando a transcrição completa da informação

§ As telomerases repõe as sequencias perdidas pela divisão celular.

• Os telômeros, por serem perdidos a cada divisão, poderiam ser interpretados como “quebra” de DNA, o que ativaria os mecanismos de reparo.


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o Os telômeros são “escondidos” desses mecanismos de reparo através da shelterina, uma proteína que “tampa” os cromossomos e pela formação de “alças T”

• Sua degradação é usada como mecanismo de controle para evitar a proliferação descontrolada de células, sendo que quando não existem mais, a duplicação do DNA se torna defeituosa, ativando a resposta de lesões no DNA. Contudo, esse mecanismo não é a prova de falhas, e células sem telômeros podem continuar se replicando, gerando variantes celulares que podem levar ao câncer.

3) Explicar o processo de metilação, sua importância e resultado final • A metilação de DNA é um mecanismo de regulação epigenética envolvendo a transferência de um grupo

metil para a posição C5 da cistosina, transformando-a na 5-metilcistosina. o Essa modificação não exerce nenhuma alteração acerca do pareamento de bases, podendo ser

herdada diretamente pelas fitas-filhas de DNA. o Uma enzima denominada metiltransferase de manutenção (Dnmt´s) atua preferencialmente nas

sequencias pareadas com bases metiladas, portanto, o padrão de metilação pode ser herdado para suas células filho.

• A metilação de DNA regula a expressão genética através do recrutamento de proteínas envolvidas na repressão gênica ou inibindo a ligação de fatores de transcrição para o DNA.

o Cada célula apresenta um padrão único e estável de metilação que regula a transcrição gênica em um determinado tecido.

• A metilação do DNA apresenta muitas utilidades na célula o Estabelece forma particularmente eficiente de

repressão gênica, o que garante que genes eucarióticos não necessários possam ser reprimidos em graus elevados.

o Padrões de metilação incorretos estão diretamente relacionados ao desenvolvimento de neoplasias. o Imprinting genético à a expressão de uma pequena minoria de genes depende de ele ser herdado

da mãe ou do pai (quando a do pai é ativa, a da mãe é inativa e vice-versa). No embrião, os genes sujeitos a imprinting são marcados por metilação, de forma a distinguir a cópia oriunda do pai e a oriunda da mãe.

• Atuam através dos seguintes mecanismos o Interferem na ligação de proteínas (reguladores transcricionais e fatores de transcrição gerais)

necessários para o início da transcrição o Repertório proteico que se liga especificadamente ao DNA metilado, como enzimas modificadoras

de histonas, que resultam em uma repressão da cromatina. o “Ilhas de CG” à são regiões do DNA ricas em nucleotídeos CG, que abrigam a maioria dos genes

promotores. Regulam a expressão desses genes por modificações na estrutura da cromatina e ligação de fatores de transcrição.

§ Geralmente, apresentam-se menos “agregados” as histonas (regiões de nucleossomo) (quanto mais agregado menor a expressividade do gene)

§ Portanto, essas zonas facilitam o acesso ao DNA e transcrição gênica • Estão protegidas por proteínas que impedem a ação das metiltransferases e

favorecem a desmetilazes. § A metilação das ilhas de CG resultam em um silenciamento estável da expressão genética.

o Nem sempre a metilação irá silenciar um gene!! • As enzimas que estabelecem, reconhecem e removem a metilação de DNA estão divididas em três classes:

o Escritoras à catalisam a adição de grupos metil em resíduos de citosina o Apagadoras à removem e modificam o grupo metil o Leitoras à reconhecem e se ligam ao grupo metil para influenciar a expressão genética

1) Enzimas Metiladoras (família Dnmt) • Dnmt1, Dnmt3a e Dnmt3b.


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o Dnmt1 à metila DNA frente a padrão já estabelecido. § Durante a replicação do DNA, Dnmt1 localiza a forquilha de

replicação e metila a fita filho, mimetizando os padrões de metilação da fita paterna.

§ Repara metilações do DNA o Dnmt3a e Dnmt3b à introduzem novos padrões de metilação

• As Dnmt3 são, portanto, as responsáveis por introduzir padrões de metilação e alterar a expressão gênica.

2) Enzimas Desmetiladoras • A desmetilização de DNA pode ser um processo tanto ativo quanto passivo

o Passivo à ocorre principalmente nas células em divisão, gerada por disfunção na Dnmt1 durante a replicação das zonas metiladas

o Ativo à controlado por enzimas, presente em células somáticas em divisão ou não.

• Não há uma enzima específica que gera a desmetilização do DNA, contudo, essa é gerada por uma sequencia de reações enzimáticas, o que leva ao reconhecimento da base metilada pela via de excisão de reparo de DNA (através da enzima timina DNA glicosilase TDG), recolocando a citosina desmetilada. Ainda não há consenso acerca da cascata enzimática que leva a esse processo.

4) Explicar as situações patológicas e fisiológicas em que ocorre apoptose, seus receptores e ativação das caspases pelas vias intrínsecas e extrínseca • Os mecanismos de destruição celular, assim como os de proliferação, são importantíssimos para o

desenvolvimento e a manutenção de organismos multicelulares. o Manutenção do tecido à taxa apoptótica igual a taxa de produção. o Desenvolvimento à apoptose auxilia na determinação de tamanho e forma de membros e outros

tecidos o Dano/infecção à morte das células que assegura sua remoção antes que cheguem a ameaçar a

saúde do indivíduo. • A apoptose é um processo celular controlado, que ocorre por uma sequência de eventos moleculares

programados, nos quais a célula se autodestrói sistematicamente e é fagocitada por outras células. o As células que morrem por esse processo sofrem modificações morfológicas típicas, como:

§ Encolhimento e condensação § Colapso do citoesqueleto § Envelope nuclear se desfaz § Cromatina se condensa e se quebra em fragmentos

o Formação de corpos apoptóticos, caso a célula tenha um tamanho considerável. § A superfície dessas estruturas é quimicamente alterada, o que gera seu rápido engolfamento

por uma célula vizinha ou um macrófago antes que ela possa liberar seus conteúdos no ambiente.

o Não gera dano e nem resposta inflamatória prejudicial! • A necrose celular é o mecanismo pelo qual as células morrem em resposta a um dano agudo.

o Essas células se expandem e explodem, liberando seus conteúdos sobre as células adjacentes e provocando uma resposta inflamatória.


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o A necroptose é uma forma recém-descoberta de necrose, a qual ocorre por morte celular programada.

Apoptose

• A apoptose pode ocorrer em alguns casos, mas, em geral, elimina células indesejadas o Desenvolvimento à apoptose maciça no SN, formação de mãos e pés.

§ Estrutura formada pela célula não é mais necessária § “Controle de qualidade” à elimina células anormais, posicionadas de forma incorreta, não

funcionais ou perigosas ao animal o Sistema Imunológico à apoptose elimina o desenvolvimento de linfócitos T e B que falham na

produção de receptores antígeno-específicos, que produzem receptores autorreativos ou ativados após uma infecção.

o Danos Intracelulares à as células são capazes de reconhecer danos em suas diversas organelas, e, caso seja grande o suficiente, elas podem “se matar” entrando em apoptose. Um exemplo relevante é o dano no DNA.

1) As Caspases • Família de proteases intracelulares especializadas

o Clivam sequências específicas em numerosas proteínas no interior da célula (possuem cisteína no seu sítio ativo e clivam proteínas em suas moléculas de ácido aspártico)

• Proporcionam mudanças dramáticas que levam à morte celular e ao engolfamento. • É uma via irreversível, ou seja, uma vez que a célula se compromete com a apoptose, não há forma de

voltar! • São sintetizadas nas células como precursores inativos, sendo ativados apenas durante a apoptose

o Existem duas principais classes de caspases apoptóticas § Iniciadoras § Executoras

a) Caspases iniciadoras

• Iniciam o processo apoptótico • Existem como monômeros solúveis e inativos no citosol • Sinais apoptóticos geram a montagem de grandes plataformas proteicas que congregam múltiplas

caspases iniciadoras em grandes complexos. o Pares de caspases se unem no interior desse complexo, gerando dímeros ativos. o Esses sinais podem ser oriundos de duas vias de ativação:

§ Extrínseco § Intrínseco/mitocondrial

• Função à ativar as caspases executoras o Um único complexo iniciador pode

ativar muitas caspases executoras, levando a uma amplificação do sinal proteolítico.

b) Caspases executoras

• Geralmente existem como dímeros inativos • Quando clivadas por uma caspase iniciadora, o

sítio ativo é rearranjado de uma conformação inativa para um ativa.

• Ativam o processo apoptótico em si, gerando a degradação de proteínas como: o Lâminas nucleares (degradação irreversível) o Proteína que armazena endonuclease


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§ A endonuclease é uma enzima que degrada o DNA em uma forma inativa o Componentes do citoesqueleto o Proteínas de adesão célula-célula

§ A clivagem dessas proteínas auxilia a célula a se desligar de suas vizinhas, tornando-se um alvo fácil de engolfamento.

2) Via extrínseca • Atua por meio da ligação de proteínas de sinalização extracelular a receptores de morte na superfície

celular. o Proteínas transmembrana que possuem um domínio extracelular de ligação ao ligante e um domínio

de morte intracelular, o qual é requerido pelos receptores para ativar o programa apoptótico o Os receptores pertencem a família de receptores do fator de necrose tumoral (TNF)

§ Receptor de morte Fas • Um exemplo bem estudado de como os receptores disparam a via extrínseca é a ativação de Fas pela ligação

com o seu respectivo ligante na superfície de um linfócito citotóxico o Domínios de morte na cauda citosólica dos receptores de morte ligam-se a adaptadores

intracelulares, que, por sua vez, ligam caspases iniciadoras, formando um complexo de sinalização indutor de morte (DISC)

§ Quando ativada no interior da DISC, as caspases iniciadoras clivam seus parceiros e ativam as caspases executoras para induzir apoptose.

• Em algumas vias, a via extrínseca recruta a via apoptótica intrínseca para amplificar a cascata da caspase e matar a célula.

• As células produzem proteínas inibidoras, que agem para controlar a via extrínseca o Proteína FLIP à forma o complexo DISC, contudo, não cliva a caspase adequadamente, não

conseguindo gerar sua ativação e acarretando no bloqueio do sinal apoptótico.

3) Via intrínseca (mitocondrial) • O programa apoptótico pode ser ativado por sinais oriundos da própria célula como:

o Dano ao DNA o Sinais de desenvolvimento (como já foi citado)

• Dependem da liberação de proteínas mitocondriais no citosol, as quais normalmente residem no espaço intermembrana dessas organelas.

o Ativam a cascata proteolítica de caspases no citoplasma, levando à apoptose celular.

• Proteínas chave no processo o Citocromo C à composto solúvel da cadeia

transportadora de elétrons da mitocôndria o Apaf 1 à proteína cistosólica que se liga ao citocromo

C, sofrendo modificações e se tornando um apoptossomo


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o Caspase 9 à caspase iniciadora ativadas pelo apoptossomo, ativando caspases executoras para induzir apoptose.

o Bcl2 (Bax e Bak, Bcl2 e BclX, Bh3-apenas)à regulam a via • A regulação dessa via é feita por proteínas Bcl2

o A via deve ser extremamente regulada, de forma a assegurar que as células apenas cometam suicído quando for apropriado.

o Controlam a liberação de citocromo c e outras proteínas mitocondriais intermembranas no citosol § Podem ser tanto pró-apoptóticas, facilitando o processo, quanto antiapoptóticas, inibindo o

processo. § Formação de heterodímeros de Bcl2, os quais possuem proteínas tanto apoptóticas quanto

antiapoptóticas, gerando um balanço de atividade entre elas. • Proteínas efetoras Bcl2, frente a um estímulo apoptótico, tornam-se ativadas, formando oligômeros na

membrana externa da membrana, induzindo a liberação de proteínas intramembranas mitocondriais. o Bax e Bak são as principais proteínas efetoras da família Bcl2

§ Bak à ligada constantemente a membrana externa, mesmo na ausência de sinal apoptótico

§ Bax à localizada no citosol, se translocando para a mitocôndria apenas depois da ativação de sinal apoptótico

• Proteínas antiapoptóticas da família Bcl2 estão localizadas na superfície citosólica da membrana mitocondrial externa, onde auxiliam a impedir a liberação inapropriada de proteínas intermembrana

o São a Bcl2 e BclX o Inibem a apoptose pela ligação e inibição das proteínas pró-apoptóticas

• As proteínas BH3-apenas são a maior subclasse de proteínas da família Bcl2 o São produzidas e ativadas apenas frente a um estímulo apoptose o Promovem a apoptose por inibição de proteínas

antiapoptóticas, permitindo o agregamento de Bax e Bak na superfície mitocondrial, a qual dispara a liberação de proteínas mitocondriais intermembrana que induzem a apoptose.

o São inibidas por fatores de sobrevivência extracelulares e ativadas por proteínas p53 supressoras tumorais.

o Podem atuar conectando a via intrínseca e extrínseca de apoptose, pois, receptores da morte podem clivar BH3 específicas (Bid), levando a ativação da via mitocondrial.

4) As Inibidoras de Apoptose (IAP´s) • As células devem controlar a ativação de caspases, pois, como já foi citado, o comprometimento com a via

apoptótica é irreversível • As proteínas chamadas de inibidores de apoptose (IAP´s) ligam-se e inibem caspases ativadas ou realizam

poliubiquitinação dessas (marcam para destruição pelos proteassomos) • Existem proteínas anti-IAP, que neutralizam a ação inibitória das IAP´s

o Liberadas do espaço intermembrana mitocondrial frente a via intrínseca da apoptose, bloqueando as IAP´s citosólicas e promovendo a apoptose.

o Seu papel na apoptose é, em grande parte, desconhecido.


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5) Os fatores de sobrevivência extracelular • Assim como as IAP´s, atuam inibindo a apoptose por diversos mecanismos. • Esses sinais fazem parte da sinalização celular, garantindo que células individuais se

comportem adequadamente para o bom funcionamento do organismo como um todo. • Muitas células necessitam de sinalização

continua de outras células para evitar a apoptose.

o Auxilia a assegurar a sobrevivência de células apenas quando e onde são necessárias

• Os fatores geralmente se ligam a receptores de superfície celular, ativando vias de sinalização intracelulares que suprimem o programa apoptótico frequentemente por meio da regulação de proteínas da família Bcl2.

o Por exemplo, podem estimular a síntese de proteínas antiapoptóticas da família Bcl2 ou inibirem as pró-apoptóticas

• Alguns receptores de fatores de sobrevivência, quando não se encontram ligados a eles, estimulam a apoptose em atividade basal por um mecanismo desconhecido, sendo essa atividade suprimida pela ligação de fatores de sobrevivência à célula

6) Atividade fagocitária • As células apoptóticas e seus fragmentos não se rompem e liberam os seus conteúdos, permanecendo

intactas para serem eficientemente fagocitadas por células vizinhas • Evitam o disparo de respostas inflamatórias. • As células apoptóticas sofrem modificações químicas em sua superfície, disparando sinais de recrutamento

de células fagocíticas o Distribuição de fosfolipídeos fosfatildilserina carregados negativamente na superfície da célula

§ Estão normalmente localizados na folha interna da bicamada lipídica da membrana plasmática, entretanto, em células apoptóticas, é colocado “pra fora” através de mecanismos ainda não elucidados.

• Células saudáveis apresentam proteínas sinais em sua superfície, que interagem com receptores inibitóriros nos macrófagos, gerando bloqueio da fagocitose.

o Células apoptóticas não expressam esses sinais.

Relação da Apoptose com processos patológicos

• A ativação deficiente ou exarcebada da apoptose podem contribuir para o desenvolvimento de doenças • Infarto e Derrames à após a morte celular por necrose isquêmica, as células restantes acabam morrendo por

apoptose. • Doenças Autoimunes à alguns linfócitos não conseguem ser naturalmente deletados, gerando acúmulo dessas

células nos linfonodos e baço • Tumores à muitas células cancerígenas regulam o processo apoptótico de forma anormal.

o Produção excessiva de Bcl2, que promove o câncer por inibição da apoptose. o Mutações no gene p53, permitindo que a célula sobreviva e prolifere mesmo quando seu DNA está

danificado. o Pode-se tratar alguns cânceres através de drogas que estimulam o processo apoptótico (através, por

exemplo, do bloqueio de proteínas antiapoptóticas da família Bcl2)


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5) CA de próstata, epidemio, fatores de risco, diagnóstico, rastreamento, tto e prevenção 1) Epidemiologia

• É a quarta causa de morte por neoplasias no Brasil. • É o segundo tipo mais prevalente de câncer entre homens no Brasil (perde apenas para o câncer de pele não

melanoma) • Sua taxa de mortalidade vem apresentando ritmo de crescimento acentuado. • É o tipo de câncer mais incidente no Brasil (61.200 novos casos em 2017) • Apesar dos avanços terapêuticos, cerca de 25% dos pacientes ainda morrem devido a doença e cerca de 20%

ainda são diagnosticados com a doença em estágio avançado.

2) Sintomas • A próstata é uma glândula que faz parte do sistema reprodutor masculino, sendo responsável por parte da

produção do sêmen (aproximadamente 50% dos fluidos constituintes) o Com o avanço da idade, a tendência é que a próstata aumente de tamanho, de forma a tornar o

fluxo urinário lento e difícil de sair a partir dos 50 anos de idade, tornando o jato urinário gradativamente fino e fraco.

• Pode apresentar evolução inicialmente silenciosa, com pacientes assintomáticos ou com sintomas semelhantes ao tumor benigno da próstata (dificuldade em urinar e necessidade de urinar mais vezes)

• Com o avanço da doença, podem apresentar dor óssea, problemas urinários, infecção generalizada ou insuficiência renal.

3) Fatores de risco • Idade à o risco aumenta exponencialmente após a idade de 50 anos • História familiar à pessoas com pai ou irmão com CA de próstata antes dos 60 anos pode aumentar o risco

em 3 a 10 vezes em relação à população em geral. • Hábitos alimentares à uma dieta rica em frutas, verduras, legumes, grãos e cereais integrais, e pobre em

gorduras de origem animal auxiliam a reduzir o risco de câncer. • Consumo excessivo de álcool • Tabagismo • Vasectomia • Genética à proto-oncogene HPC1

4) Diagnóstico

• Os principais métodos diagnósticos são a realização do exame de toque digital da glândula, dosagem do PSA, ultrassonografia transversal, biópsia e estudo histopatológico.

o O toque retal juntamente com a dosagem do PSA podem demonstrar indícios de enfermidade, sendo indicada a realização de USG pélvica ou portática transretal, sendo que o resultados dessas inidcará a necessidade de biópsia.

o O diagnóstico só é fechado após estudo histopatológico adequado. a) Toque retal

• Avalia tamanho, forma e consistência da próstata, no intuito de identificar nódulos

• É limitado, pois só é possível a palpação das porções posterior e lateral da próstata

b) Antígeno prostático específico (PSA) • É uma proteína produzida pela próstata e excretada no fluido seminal. • Em homens saudáveis, está presente em concentrações muito baixas.

o Ao entrar na corrente sanguínea, o PSA produzido por células malignas se liga a proteínas na corrente sanguínea (forma ativa), de tal forma que consegue ter seu valor mensurado.


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• Seu aumento não reflete câncer! Pode estar aumentado em patologias como prostatite, hiperplasia prostática benigna, trauma prostático e uretral...

• Possui ampla sensibilidade, contudo, apresenta baixa especificidade, portanto, deve ser realizada conjuntamente ao toque retal.

• PSA total acima de 4ng/ml apresenta indicação para investigação diagnóstica • PSA total acima de 10ng/ml é indicação para biópsia

o Pode indicar presença de adenocarcinoma c) Estudo histopatológico

• Indicado o estudo da biópsia quando há alteração de PSA e toque retal.

• Deve conter a graduação histológica do sistema de Gleason, o qual determina a tendência de disseminação e taxa de crescimento tumoral.

o Esse sistema compara as células cancerígenas as células prostáticas normais, quanto mais diferente essas forem entre si, maior será a classificação.

o Os tumores são classificados de 1 a 5, sendo 1 o grau mais bem diferenciado e 5 o mais indiferenciado. O escore de Gleason se dá pela soma dos dois padrões histológicos predominantes.

§ Portanto, lesões indiferenciadas apresentam score 2 e anaplásicas grau 10. 5) Rastreamento

• Quanto mais precoce o câncer de próstata é detectado, maiores serão as chances de cura, além da oportunidade de instituir um tratamento menos agressivo e mutilante.

• Redução dos custos elevados de tratamento da doença em estádios avançados ou metastáticos. • SBU à homens de 50 anos com avaliação individualizada, homens negros ou com parentes de primeiro grau

com CA de próstata devem iniciar aos 45 anos. Após os 75 anos poderá ser realizado apenas para aqueles com expectativa de vida acima de 10 anos.

• MS à não recomenda programas de rastreamento do câncer de próstata, sendo necessárioa informação de homens que demandam espontaneamente a realização de exames acerca dos riscos e possíveis benefícios associados a essa prática. As evidências científicas atuais apontam que o balanço entre riscos e beneficiso do rastreamento com PSA associado ou não ao toque retal é desfavorável, devido ao maior número de risco do que de benefícios.

6) Tratamento • Deve ser individualizado, levando em conta o estágio do tumor,

idade, tamanho da próstata, grau histológico, comorbidades, expectativa de vida, anseios do paciente e recursos técnicos disponíveis.

• Carcinoma localizado da próstata (T1-T2) o Cirugia radical à prostatovesiculectomia radical (PTR) é o procedimento padrão ouro para

tratamento desses tipos de câncer. o Radioterapia o Observação vigilante (em pacientes com mais de 75 anos, tumores de baixo grau histológico e

expectativa de vida limitada) • Doença localmente avançada (T3-T4)

o O tratamento monoterápico costuma ser ineficaz o Combinação de bloqueio hormonal e cirurgia radical

§ Bloqueio androgênico intermitente à utilizado para pacientes em BEG com doença metastática mínima

• Câncer disseminado (T3-T4-N-M)


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o A terapêutica endócrina representa o único método eficiente e objetivo para se deter a evolução do câncer de próstata em fases mais avançadas

o A testosterona estimula função e proliferação de células prostáticas § A supressão da atividade androgênica pode ser realizada

por: orquiectomia bilateral, supressão da liberação hipotalâmica ou hipofisária de LH e FSH, estrógenos ou análogos de LHRH, bloqueio da ação periférica da testoesterona.

§ Orquiectomia e estrogenoterapia tem se mostrado como as alternativas mais eficazes.

7) Prevenção • Pode ser primária, ou seja, antes da ocorrência da doença ou secundário, que consiste no diagnóstico

precoce por meio de rastreamento que possui como objetivo reduzir a incidência e prevalencia do câncer de próstata.

• Primária à limitação da exposição a agentes causais ou fatores de risco, como tabagismo, sedentarismo e dieta inadequada.

• Secundária à procedimentos que permitem o diagnóstico precoce ou detecção de lesões pré-cancerosas, cujo tratamento pode levar a cura ou a melhora da sobrevida de indivíduos acometidos.

o Associação do entre toque retal e dosagem sérica de PSA o A chance de um individuo com toque retal alterado ter câncer de próstata é aumentada de acordo

com o valor do PSA. o Até o momento, não existem evidências concretas de que o rastreamento para o câncer de próstata

identifique homens que precisem de tratamento ou de que essa prática reduza a mortalidade pela doença

o Toque prostático à homens acima de 50 anos ou, para aqueles com histórico familiar de CA de próstata antes dos 60, realizar o toque a partir dos 45 anos.

I Módulo 402 - Problema 03 I Thiago Almeida Hurtado ...

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