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

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.

Qual a arquitetura alélica dos
fenótipos que nos interessam?
Obesidade como
Fenótipo Mendeliano
Obesidade como
Fenótipo Complexo
Genes LEP e LEPR
m 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

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