INTRODUCCION A LAS BASES DE LA GENETICA.

Conceptos Básicos para estudiantes de Ortodoncia de pregrado

1. INTRODUCCION A LA GENETICA Ortodoncia I Unidad I Crecimiento y Desarrollo Dr. Manuel Estuardo Bravo Ph.D

2. Genética Humana Es el estudio de la herencia biológica en los seres humanos. Abarca una variedad de campos clínicos: Genética Médica Genética del desarrollo Genética de poblaciones Asesoría genética Genética Molecular

3. Gregor Mendel (1822-1884) “Leyes de Mendel” 1865

4. ¿Genotipo? ¿Fenotipo? ¿Locus? ¿Gen? ¿Alelo? ¿Mutación? ¿ADN? ¿Cromosomas? ¿Genoma? ¿Epigenoma?

5. ¿Genotipo? ¿Fenotipo? ¿Locus? ¿Gen? ¿Alelo? ¿Mutación? ¿ADN? ¿Cromosomas? ¿Genoma? ¿Epigenoma?

6. ¿Genotipo? ¿Fenotipo? ¿Locus? ¿Gen? ¿Alelo? ¿Mutación? ¿ADN? ¿Cromosomas? ¿Genoma? ¿Epigenoma?

7. Acido desoxirribonucleico (ADN) Es el material hereditario. Contiene la información codificada: Purinas: A, G Pirimidinas: T, C 3 billones de pares de bases (pb). La información genética contenida en el ADN está en forma de código químico llamado Código genético. Bases nitrogenadas (A, G, T, C) Grupo fosfato Pentosa Nucleótido

8. Acido desoxirribonucleico La estructura de la doble hélice del ADN fue descrita en 1953 por J. Watson y F. Crick (Premios Nobel de Medicina y fisiología en 1962).

9. ¿Genotipo? ¿Fenotipo? ¿Locus? ¿Gen? ¿Alelo? ¿Mutación? ¿ADN? ¿Cromosomas? ¿Genoma? ¿Epigenoma?

10. Gen Es la unidad básica física y funcional de la herencia. Segmento de ADN, y actúan como instrucción para la producción de PROTEÍNAS.

11. Dogma central de la biología

12. Cómo funcionan los genes Expresión genética: trasncripción + traducción. Codón o triplete: secuencia de 3 nucleótidos que codifica para 1 aminoácido.

13. ¿Genotipo? ¿Fenotipo? ¿Locus? ¿Gen? ¿Alelo? ¿Mutación? ¿ADN? ¿Cromosomas? ¿Genoma? ¿Epigenoma?

14. Gen COL1A1 “collagen, type I, alpha 1.” Alelo 1 Alelo 2 Alelos Cada persona tiene dos copias de cada gen, 1 heredado de cada progenitor.

15. Existen pequeñas diferencias en su secuencia de bases de ADN, que contribuyen a las características físicas únicas de cada persona.

16. ¿Genotipo? ¿Fenotipo? ¿Locus? ¿Gen? ¿Alelo? ¿Mutación? ¿ADN? ¿Cromosomas? ¿Genoma? ¿Epigenoma?

17. Locus Es la localización de un gen específico en un CROMOSOMA .

18. ¿Genotipo? ¿Fenotipo? ¿Locus? ¿Gen? ¿Alelo? ¿Mutación? ¿ADN? ¿Cromosomas? ¿Genoma? ¿Epigenoma?

19. Cromosomas Es el ADN superenrollado sobre las histonas. Sólo se visualizan cuando la célula está en división (metafase).

20. Cromosomas Cada célula contiene 46 cromosomas (23 pares).

21. ¿Genotipo? ¿Fenotipo? ¿Locus? ¿Gen? ¿Alelo? ¿Mutación? ¿ADN? ¿Cromosomas? ¿Genoma? ¿Epigenoma?

22. Genoma Todo el DNA (en el núcleo y las mitocondrias). Los genes representan el 1% del genoma (Se estima 20,000 a 25,000 genes). Proyecto Genoma Humano es un esfuerzo internacional para determinar la secuencia del genoma humano e identificar los genes que contiene. Participantes: USA (NIH), UK, Francia, Alemania, Japón y China. Inicio: 1990 Completado: 2003.

23. ¿Genotipo? ¿Fenotipo? ¿Locus? ¿Gen? ¿Alelo? ¿Mutación? ¿ADN? ¿Cromosomas? ¿Genoma? ¿Epigenoma?

24. Epigenoma Todos los compuestos químicos que han sido agregados al ADN, y que pueden regular la expresión genética (sin alterar la secuencia del ADN). La METILACION es un tipo común de modificación epigenética. Puede silenciar un gen. Las influencias ambientales como la dieta, el estrés y exposición a contaminantes pueden producir modificaciones epigenéticas que silencien o activen genes. “EPIGENÉTICA”

25. Epigenoma Los cambios producidos por la dieta durante el desarrollo embrionario y la infancia pueden producir cambios que permanecerán hasta la vida adulta.

26. Nutrient Food Origin Epigenetic Role Methionine Sesame seeds, brazil nuts , fish , peppers , spinach SAM synthesis Folic Acid Leafy vegetables , sunflower seeds , baker's yeast , liver Methionine synthesis Vitamin B12 Meat , liver , shellfish , milk Methionine synthesis Vitamin B6 Meats , whole grain products , vegetables , nuts Methionine synthesis SAM- e (SAM) S- adenosil methionine Popular dietary supplement pill ; unstable in food Enzymes transfer methyl groups from SAM directly to the DNA Choline Egg yolks , liver , soy , cooked beef , chicken , veal and turkey Methyl donor to SAM Betaine Wheat , spinach , shellfish , and sugar beets Break down the toxic byproducts of SAM synthesis Resveratrol Red wine Removes acetyl groups from histones, improving health (shown in lab mice) Genistein Soy, soy products Increased methylation , cancer prevention , unknown mechanism Sulforaphane Broccoli Increased histone acetylation turning on anti- cancer genes Butyrate A compound produced in the intestine when dietary fiber is fermented Increased histone acetylation turning on 'protective' genes, increased lifespan (shown in the lab in flies) Diallyl sulphide (DADS) Garlic Increased histone acetylation turning on anti- cancer genes

27. ¿Genotipo? ¿Fenotipo? ¿Locus? ¿Gen? ¿Alelo? ¿Mutación? ¿ADN? ¿Cromosomas? ¿Genoma? ¿Epigenoma?

28. Gen COL1A1 “collagen, type I, alpha 1.” Alelo 1 Alelo 2 mutado Mutación Todos tenemos variaciones en el C.G. que nos hacen únicos. La mayoría de las variaciones son inofensivas. Polimorfismos: ocurren en más del 1% de la población (variantes normales) Si la información genética hace que el gen falle produciendo una proteína en forma o cantidad inadecuada, o no produciéndola, se llama mutación . Tipo: Heredada o adquirida ( de novo ) Genotipo

29. Gen COL1A1 “collagen, type I, alpha 1.” Mutación (expression genética)

30. Colágeno Familia de proteínas que fortalecen y soportan muchos tejidos.

31. ¿Genotipo? ¿Fenotipo? ¿Locus? ¿Gen? ¿Alelo? ¿Mutación? ¿ADN? ¿Cromosomas? ¿Genoma? ¿Epigenoma?

32. Fenotipo Osteogénesis imperfecta Características físicas y bioquímicas observables de determinado genotipo. Dentinogénesis imperfecta

33. Clasificación de la Enfermedades De acuerdo a etiología: Síndromes cromosómicos Enfermedades Monogénicas Enfermedades Multifactoriales

34. Clasificación de la Enfermedades De acuerdo a etiología: Síndromes cromosómicos Enfermedades Monogénicas Enfermedades Multifactoriales

35. Síndromes Cromosómicos Trisomía 21 (Síndrome Down)

36. Síndromes Cromosómicos Monosomía X (Síndrome de Turner)

37. Clasificación de la Enfermedades De acuerdo a etiología: Síndromes cromosómicos Enfermedades Monogénicas Enfermedades Multifactoriales

38. Patrones de Herencia Mendeliana

39. Patrones de Herencia ligada al sexo

40. El árbol genealógico

41. Síndrome de Treacher- collins Disostosis Mandibulofacial Características: hipoplasia de hueso malar, micrognatia, fisura palatina, deformidad del pabellón auricular y ausencia de CAE. Prevalencia: 1/50,000 Causa: TCOF1 (90%) , POLR1C (2%) , POLR1D (2%) Herencia: AD (mayoría), AR

42. Amelogénesis Imperfecta Características: dientes pequeños, decoloreados con tendencia la desgaste o rotura rápidos. Incidencia: 1/700 – 1/14,000 Causa: mutaciones en AMELX , ENAM , MMP20 . Codifican para proteínas involucradas en la formación de esmalte. Herencia: AD , AR, L- X

43. Displasia ectodérmica hipohidrótica Desarrollo anormal de piel, cabello, uñas, dientes y glándulas sudoríparas. Incidencia: 1/17,000 n.v. Etiología: EDA (L- X), EDAR (AD o AR), EDARADD (AR). Características: hipohidrosis, hipotricosis, hipodoncia, microdoncia, dientes cónicos, taurodontismo. Herencia: ligada al X

44. Hipodoncia no sindrómica Diferentes fenotipos que varían desde hipodoncia de 1 diente a oligodoncia y anodoncia. Herencia autosómica dominante (más frecuente). Expresividad y penetrancia variable. MSX1 (familia homeobox) y PAX9 (familia paired box ): factores de transcripción necesarios para el desarrollo normal. Interactúan durante la transición yema- copa dental. Mutaciones en AXIN2: fenotipo más severo (oligodoncia y predisposición a cáncer colorectal) J Dent Res 87(7):617- 623, 2008

45. J Dent Res 87(7):617- 623, 2008 La agenesia dental puede originarse tanto por factores genéticos como ambientales. Desórdenes hipodóncicos genéticamente determinados aparecen en forma aislada o como parte de un síndrome. Los genes MSX1, PAX9 y AXIN2 están relacionados a hipodoncia no sindrómica. Mientras que SHH, PITX2, IRF6 y P63 están considerados como participantes en síndromes genéticos, lo que incluye la agenesia dental. En odontología, los implantes artificiales representan una solución frecuente para los problemas de pérdida dental, sin embargo la odontología molecular ofrece soluciones prometedoras para el futuro, con el uso de ingeniería de tejidos en el tratamiento de agenesia dental.

46. Interacción epitelio-mesénquima Carlson B (2009). Embriología Humana y biología del desarrollo. ElSevier-Mosby

47. Periodontitis Agresiva Tipo 1: juvenil Herencia: A.R. Gen CTSC (11q14.1). Catepsina C. Características: Periodontitis severa de inicio temprano, destrucción del hueso alveolar, recesión gingival, pérdida prematura de los dientes.

48. Periodontitis crónica Periodontitis del adulto Inicio en la adolescencia, progresión lenta. Herencia: A.R. Características: Periodontitis, inflamación gingival, pérdida de hueso alveolar.

49. Diente supernumerario Herencia: A.D.

50. Clasificación de la Enfermedades De acuerdo a etiología: Síndromes cromosómicos Enfermedades Monogénicas Enfermedades Multifactoriales

51. Sindrome de Goldenhar Espectro oculo-aurículo-vertebral Sindrome del 1er y 2do arco branquial Características: hipoplasia mandibular, deformidad unilateral del pabellón auricular, apéndices preauriculares, coloboma de párpado superior. Incidencia: 1/5,600 a 1/26,550 nv Herencia: Mayormente esporádica. AD (1- 2%)

52. Fisura labio- palatina Fusión incompleta de los procesos maxilar y nasomedial. Etiología: multifactorial Incidencia: 1 / 1200 n.v. Genes de susceptibilidad: OFC1 (6p24.3), OFC2 (2p13), OFC3 (19q13), OFC4 (4q21-q31), MSX1 (4p16.2), IRF6 (1q32.2), TP63 (3q28), HVEC, OFC9, SUMO1, BMP4, OFC12.

53. Caries Dental Es la enfermedad crónica más frecuente en el mundo y afecta al 90% de adultos en U. S. F. ambientales F. endógenos F. comportamiento F. Genéticos SUSCEPTIBILIDAD CARIES Heredabilidad 30- 55% Dieta Exposición al flúor Respuesta inmune Flora bacteriana Car. morfológicas y posicionales Composición de la saliva Higiene oral Interv. prevención

54. J Dent Res 92(1) 2013 Genome- wide asscociation studies (GWAS) GWAS de 5 fenotipos de caries dental. 920 participantes entre 18 y 75 años, con datos de genotipo de 518,997 variantes genéticas (single- nucleotide polymorphism; SNPs). Identificaron asociación genética significativa entre: Caries de los dientes mandibulares anteriores y LYZL2 (10p11) (p=9e- 9), que codifica un agente bacteriolítico que se piensa está involucrado en la defensa del huésped. Caries en la superficie dental de la dentición media y AJAP (1p36) (p=2e- 8), un gen posiblemente involucrado en el desarrollo del diente. Asociación genética sugestiva para ABCG2, PKD2, sub- familia SCPP de la dentina/hueso, EDNRA, TJFBR1, NKX2- 3, IFT88, TWSG1, IL17D y SMAD7 (p<7e- 6). Nominados genes candidatos para futuros estudios.

55. DMFS: Fenotipos. Elaborados utilizando agrupación jerárquica a las superficies dentales de grupo basado en la co- ocurrencia de caries dentales.

56. Test Genéticos Estudio cromosómico (cariotipo)

57. Test Genéticos Estudio genético molecular: Reacción en cadena de la polimerasa.

58. Test Genéticos Estudio genético molecular: Secuenciamiento.

59. Test Genéticos Tipos: Diagnóstico Estudio de portadores Diagnóstico pre- sintomático Diagnóstico prenatal Diagnóstico genético pre- implantacional Estudio forense

60. Terapia Génica Es una técnica experimental que usa genes para tratar o prevenir enfermedades.

61. Ingeniería Tisular La Ingeniería Tisular en Odontología permitirá mejorar la calidad de vida de nuestros pacientes a través de terapias regenerativas.

62. Implantología Plasma rico en plaquetas (PRP), proporciona factores de crecimiento. Proteína morfogenética ósea (BMP), promueve la formación de hueso nuevo. Avances en Periodoncia v.16 n.2 Madrid ago. 2004

63. Desarrollo de Vacunas Vacuna ADN anticaries intranasal. Streptococcus mutans, principal patógeno. Flagellina recombinante derivada de la E. coli (KF) Antígeno rPAc (cell- Surface fibrillar protein). Regiones A y P. Proteína recombinante de fusión KF- rPAc 8.5 μg KF- rPAc podría reducer hasta 64.2% de caries. J Dent Res 91(10):941- 947, 2012

64. Búsqueda de información en Genética

65. OMIM: Statistics Online Medelian Inheritance in Man Prefix Autosomal X Linked Y Linked Mito- chondrial Totals * Gene description 13,546 659 48 35 14,288 + Gene and phenotype, combined 113 4 2 119 # Phenotype description, molecular basis known 3,504 277 4 28 3,813 % Phenotype description or locus, molecular basis unknown 1,620 132 5 1,757 Other, mainly phenotypes with suspected mendelian basis 1,750 122 2 1,874 Totals 20,533 1,194 59 65 21,851 Number of Entries in OMIM (Updated 13 June 2013) :