Genética: Contribuições para o desempenho físico e esportivo

Genética: contribuições para o

desempenho físico e esportivo

Prof. Dr. Rinaldo Wellerson Pereira

Programa de Pós Graduação em Ciências Genômicas e Biotecnologia

Programa de Pós Graduação em Educação Física

Sobre o que estamos falando

quando falamos de Genética?

Rinaldo Pereira - UCB - DF

Processo

Fisiológico


A miostatina como exemplo

doi: 10.1097/SPC.0b013e32834bddf9


http://dx.doi.org/10.1097/SPC.0b013e32834bddf9

Gene X

Variação X

?


Eero Mantyranta

(1937-2013)

• Grande campeão de Esqui

• 7 medalhas olímpicas; 3 de ouro

• Mutação no receptor de eritropoetina

• 50% mais de hemácias

• Hemoglobina 200-236 g/L (normal 140-180 g/L)


Síndrome de Marfan

• Autossômica recessiva com expressividade variável

• Mutações no gene que codifica para fibrilina 1

• Proteína codificada pelo gene FBN1 é o

pricipal componente da matrix extracelular de

tecidos conjuntivos


Sinais clínicos – Síndrome de Marfan


Síndrome de Marfan e esporte


Boas histórias/reportagens


2000


Estudos de Associação

Genética

Caso/Controle Tratos quantitativos


Alguns dos estudos que fizemos na UCB


2003 Update

2004 Update

2005 Update

The 2001 map includes 71 loci on the autosomes

and two on the X chromosome. Among these genes

or markers, 24 are from prior publications on

exercise intolerance and four relate to other

pathologies. Finally, 13 sequence variants in

mitochondrial DNA have been shown to influence

relevant fitness and performance phenotypes.

By the end of 2000, 29 loci were depicted on the first

edition of the map. In contrast, the 2003 human gene

map for physical performance and health-related

phenotypes includes 109 autosomal gene entries and

QTL, plus two on the X chromosome. Moreover, there

are 15 mitochondrial genes in which sequence variants

have been shown to influence relevant fitness and

performance phenotypes.

Although the map is exhaustive for currently published

accounts of genes and exercise associations and

linkages, there are undoubtedly many more gene-

exercise interaction effects that have not even been

considered thus far. Finally, it should be appreciated

that most studies reported to date are based on small

sample sizes and cannot therefore provide definitive

evidence that DNA sequence variants in a given

gene are reliably associated with human variation in

fitness and performance traits.

MSSE, 2009

MSSE, 2000


Heterogeneidade nos resultados

obtidos em estudos de associação

Our results suggest that most associations have small or

modest effect sizes. Although we included a large sample of

genetic associations, these were selected from existing

meta-analyses. For many genetic associations there have

been only one or two small genetic studies. However, there

is no strong reason to believe that bias or heterogeneity

would be more or less likely to occur on such occasions. For

many genetic associations, truly large studies with

thousands of participants might never be done. Therefore,

information with respect to genetic associations should be

thoroughly examined and cautiously scrutinised before its

integration into clinical practice.Rinaldo Pereira - UCB - DF

Qual a arquitetura alélica dos

fenótipos que nos interessam?

Obesidade como

Fenótipo Mendeliano

Obesidade como

Fenótipo Complexo

Genes LEP e LEPR

Um gene, variação de grande

efeito e rara na população

Doença comum/Variação Comum?

Doença comum/Variação rara?

Quanto maior o número de variações,

menor a frequências destas variações

e menor o efeito, MAIOR será o

tamanho amostral necessário para ter

poder suficiente em detectar

associação


GWAS - Genome Wide

Association Studies• Varredura genômica com milhões de variações no DNA

• Tamanho amostral na casa de milhares

• Obrigatoriedade de uma amostra de descoberta e uma

amostra de replicação

• Desafio de análise

• E apesar deste desenho experimental, não se consegue

explicar grande parte da contribuição genética para

fenótipos complexos


2010

Não mais listando genes, mas sim com foco

em estudos com desenhos experimentais e/ou

tamanhos amostrais que os tornem mais

potentes.

Artigos de 2008/2009

• Inclusão do Primeiro GWAS

• Considerável redução na inclusão de estudos

de associação com gene candidato

• Bastante de ACTN3

• Bastante de FTO



• Mais estudos com

ACTN3 e ACE I/D

sem resultados

conclusivos

• Utilização de 11

SNPs e 21 transcritos

musculares como

preditores de VO2 em

resposta ao

treinamento


• Conceito de

“Training

Responsive

Transcriptome"

• GWAS em

cohorts:

HERITAGE e

CAREGENE


• Autores ressaltam que

foi um ano sem muitos

trabalhos excelentes :)

• Efeitos adversos do

exercício, necessidade

de preditores

• Chamam atenção para

ENCODE


• Transcriptoma tomando

lugar

• Análise de vias


• Exercício

reduzindo risco de

obesidade em

indivíduos com

genótipo de risco

(GRS)

• Falta clareza se

ocorre devido ao

exercício ou a

outras mudanças

no estilo de vida

(alimentação por

exemplo)

• Duras críticas aos

estudos de

associação

• Reprodutibilidade

• Análise de vias

Qual era o título da

apresentação?

Genética: contribuições para o

desempenho físico e esportivo


Contribui?• Contribui

• Os estudos com gêmeos apontam que várias

características do desempenho físico e esportivo

apresentam valores razoáveis de herdabilidade

• Pelos dados que a literatura cientifica dispõe, o faz

não de uma maneira simples como pensava-se 15-

20 anos atrás

• O que esconde a herdabilidade?


Alguns aspectos do universo

genético/genômico que tem potencial para

serem complicadores

• A nossa história demográfica

• População jovem com origem recente e que sofreu uma grande

expansão ainda mais recente

• Muitas mutações recentes




serem complicadores

• A complexidade de nosso genoma na

regulação/programação da expressão de Genes

• 2,5% de nosso genoma codifica para proteínas

• 90% controla os 2,5% utilizando de uma multitude de

formas; algumas provavelmente ainda não identificadas

(ENCODE Project)

• Maioria dos SNPS encontrados em GWAS e fenótipos

patológicos estão nos 90%




serem complicadores• Mosaicismo (genomas diferentes em células/tecidos diferentes

• Durante o desenvolvimento acumulamos variações em nossas

células somáticas.

• Alguns tecidos são mais susceptíveis. Cérebro por exemplo

• Impacto na propensão a fazer atividade física?

• Impacto na maneira como se encara o treinamento físico?

• Impacto na pressão diante de grandes desafios

• Os estudos genéticos moleculares se utilizam de DNA de

sangue periférico (leucócitos)




serem complicadores• Epigenética

• Modificações químicas no DNA e Histonas

• É tecido específica

• Resposta ao meio ambiente

• Memória de treinamento

• Dieta

• Drogas/doping




serem complicadores

• Imprinting uterino

• modificações epigenéticas durante a gestação

• Epigenética Transgeracional

• História de vida dos pais marcadas em seus

gametas (não é mutação no DNA)




serem complicadores

• Relação com a Microbiota

• Microbiota é alterada pelo exercício

• Microbiota é alterada pela dieta


Com TREINO e sem GENÉTICA é difícil,

com GENÉTICA e sem TREINO é

impossível


Genética: Contribuições para o desempenho físico e esportivo

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