12.5: Análise de Pedigree

Visão Geral

Um pedigree é um diagrama que mostra a história de uma característica em uma família. Analisar pedigrees pode revelar (1) se uma característica é dominante ou recessiva, (2) o tipo de cromossoma, autossómico ou sexual, a que uma característica está ligada, (3) genótipos de membros da família, e (4) probabilidades de fenótipos nas gerações futuras. Para famílias com histórico de doenças autossómicas ou ligadas ao sexo, essas informações podem ser cruciais para o planeamento familiar.

Pedigrees Exibem Histórias Familiares

Em várias espécies vegetais e animais, os cientistas estudam a hereditariedade de fenótipos, ou características, usando experiências de acasalamento cuidadosamente controladas chamadas cruzamentos. Por exemplo, cruzamentos monoíbridos podem estabelecer dominância ou recessividade de características, e cruzamentos teste podem determinar o genótipo (homozigótico ou heterozigótico) de um organismo que exibe um fenótipo dominante conhecido.

Os humanos, no entanto, não podem ser eticamente ou fiavelmente cruzados. Portanto, os investigadores analisam pedigrees, ou árvores genealógicas, para entender como características e doenças humanas são herdadas. Pedigrees mostram a história de uma característica em uma família entre gerações e membros da família. Utilizando os mesmos princípios que se aplicam aos cruzamentos para analisar eventos reprodutivos que já ocorreram, informações sobre a hereditariedade da característica podem ser inferidas.

As Linhas de um Pedigree Representam Gerações de uma Família

Em um pedigree típico, quadrados representam machos e círculos representam fêmeas. Quadrados ou círculos sombreados significam a presença de uma característica de interesse. As linhas são gerações, às vezes rotuladas com algarismos romanos. A geração mais antiga compreende a linha de cima, com cada geração subsequente em linhas separadas. Dentro de cada geração, ou linha, os membros da família podem ser rotulados numericamente da esquerda para a direita e referidos pela sua geração e posição. Por exemplo, o segundo indivíduo na primeira geração é o I-2.

Uma linha horizontal que liga dois progenitores é chamada de linha de casamento, embora o casamento não esteja necessariamente envolvido. Uma linha vertical descendente que se estende por baixo de uma linha de casamento liga-se a uma linha horizontal de irmãos. Indivíduos ligados a essa linha vertical através da linha de irmãos são descendentes. Indivíduos que não estão diretamente ligados à linha de irmãos entraram na família através de linhas de casamento, e não são descendentes biológicos da geração anterior.

Pedigrees Revelam Informações Sobre a Hereditariedade de Características e Doenças

Características dominantes são distribuídas de forma diferente das características recessivas. A hereditariedade também é distinta para características determinadas por genes em cromossomas sexuais em comparação com características ligadas a autossomas (cromossomas não sexuais). Examinando a presença e a ausência de uma característica ao longo da história de uma família, a análise de pedigree pode fornecer informações sobre a hereditariedade de características. Embora muitas doenças sejam influenciadas por múltiplos genes, várias exibem padrões de hereditariedade Mendeliana. Para essas condições, os pedigrees podem dar pistas importantes sobre o risco de hereditariedade e propagação da doença.

Características causadas por genes em autossómicos e que requerem duas cópias do alelo para influenciarem um fenótipo são autossómicas recessivas. Vários distúrbios são autossómicos recessivos, incluindo a fibrose quística, doença de Tay-Sachs e doença do xarope de bordo. A maioria das pessoas com essas doenças tem pais heterozigóticos que não têm a condição, mas carregam um alelo causal.

Esses portadores podem, sem saber, transmitir a doença aos seus filhos, o que explica parcialmente por que doenças autossómicas recessivas são mais comuns do que as suas contrapartes dominantes. Comparar gerações em um pedigree pode revelar se uma característica autossómica é dominante ou recessiva. Nenhum dos pais tem a característica, mas uma criança herda-a. Assim, deve ser recessiva.

Sardas e polidactilismo (dedos extra das mãos ou dos pés) são características autossómicas dominantes em humanos, exigindo apenas uma cópia do alelo determinante para influenciar o fenótipo. Doenças autossómicas dominantes, como a doença de Huntington, afetam ~50% dos descendentes com um dos pais afetados. Muitas dessas doenças não causam sintomas até mais tarde na vida, após a idade reprodutiva. As crianças podem herdar essas doenças de pais que estejam afetados sem saberem, destacando a importância de analisar o histórico familiar. Embora ambos os pais apresentem a característica, um dos seus filhos não. Uma vez que um cruzamento entre dois progenitores recessivos produz consistentemente um fenótipo recessivo, essa característica deve ser dominante.

As Características Podem ser Autossómicas ou Ligadas ao Sexo

Além de 44 autossomas, os humanos têm dois cromossomas sexuais, que são homólogos em fêmeas (XX), mas não homólogos em machos (XY). Características determinadas por cromossomas sexuais estão ligadas ao sexo. A maioria das características ligadas ao sexo em humanos são recessivas ligadas ao cromossoma X. Só os machos podem herdar características ligadas ao cromossoma Y porque as fêmeas não têm um cromossoma Y. Além disso, o cromossoma X contém ~800-900 genes de codificação de proteínas em comparação com ~70-80 no cromossoma Y.

As características ligadas ao cromossoma X incluem hemofilia, distrofia muscular e daltonismo. Como os machos têm apenas um cromossoma X, eles são hemizigóticos (em vez de homozigóticos ou heterozigóticos) para uma característica ligada ao cromossoma X. Os machos são mais suscetíveis a características recessivas ligadas ao cromossoma X do que as fêmeas porque não têm um segundo alelo para potencialmente mascarar um alelo recessivo causal.

Para entender como traços ou distúrbios são herdados em humanos, cientistas analisam árvores genealógicas. Também conhecidas como pedigrees. Em um pedigree típico, quadrados denotam machos, círculos indicam mulheres e uma linha horizontal entre essas formas representa um acasalamento.

Se tal união produz filhos, uma linha perpendicular é retirada dos pais para quaisquer filhos e filhas. Assim, progressivamente, linhas mais abaixo no pedigree representam subsequentes gerações em uma família. Para indivíduos que demonstram um fenótipo de doença, como a erupção cutânea que é associada com o Distúrbio de deficiência de biotinidase onde uma pessoa carece da enzima necessária para obter vitamina B7, e suas formas associadas, o pedigree está sombreado.

Analisando quais membros da família foram diagnosticados com o Distúrbio de deficiência de biotinidase pesquisadores podem determinar se esta doença resulta de uma mutação recessiva ou dominante em um único gene situado em um autossoma, ou cromossomo sexual. Aqui, mulheres e homens são atingidos na mesma taxa. Os pais não atingidos têm crianças com o transtorno e nem toda geração contém um membro da família com a doença.

Um padrão que sugere que a deficiência de biotinidase é autossómica recessiva. Importantemente, a análise de pedigree não apenas ilumina padrões hereditários, mas também pode ajudar os casais a entender o risco de ter uma criança com o transtorno, dado seus históricos familiares.