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
Rinaldo Pereira - UCB - DF
A miostatina como exemplo
doi: 10.1097/SPC.0b013e32834bddf9
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Gene X
Variação X
?
Rinaldo Pereira - UCB - DF
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)
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Rinaldo Pereira - UCB - DF
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
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Sinais clínicos – Síndrome de Marfan
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Síndrome de Marfan e esporte
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Boas histórias/reportagens
Rinaldo Pereira - UCB - DF
2000
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Estudos de Associação
Genética
Caso/Controle Tratos quantitativos
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Alguns dos estudos que fizemos na UCB
Rinaldo Pereira - UCB - DF
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
Rinaldo Pereira - UCB - DF
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
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
Rinaldo Pereira - UCB - DF
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
Rinaldo Pereira - UCB - DF
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
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Rinaldo Pereira - UCB - DF
• 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
Rinaldo Pereira - UCB - DF
• Conceito de
“Training
Responsive
Transcriptome"
• GWAS em
cohorts:
HERITAGE e
CAREGENE
Rinaldo Pereira - UCB - DF
• Autores ressaltam que
foi um ano sem muitos
trabalhos excelentes :)
• Efeitos adversos do
exercício, necessidade
de preditores
• Chamam atenção para
ENCODE
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• Transcriptoma tomando
lugar
• Análise de vias
Rinaldo Pereira - UCB - DF
• 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
Rinaldo Pereira - UCB - DF
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?
Rinaldo Pereira - UCB - DF
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
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Alguns aspectos do universo
genético/genômico que tem potencial para
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%
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Alguns aspectos do universo
genético/genômico que tem potencial para
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)
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Alguns aspectos do universo
genético/genômico que tem potencial para
serem complicadores
• Epigenética
• Modificações químicas no DNA e Histonas
• É tecido específica
• Resposta ao meio ambiente
• Memória de treinamento
• Dieta
• Drogas/doping
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Alguns aspectos do universo
genético/genômico que tem potencial para
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)
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Alguns aspectos do universo
genético/genômico que tem potencial para
serem complicadores
• Relação com a Microbiota
• Microbiota é alterada pelo exercício
• Microbiota é alterada pela dieta
Rinaldo Pereira - UCB - DF
Com TREINO e sem GENÉTICA é difícil,
com GENÉTICA e sem TREINO é
impossível
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Genética: Contribuições para o desempenho físico e esportivo

  • 1.
    Genética: contribuições parao 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
  • 2.
    Sobre o queestamos falando quando falamos de Genética? Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 3.
  • 4.
    A miostatina comoexemplo doi: 10.1097/SPC.0b013e32834bddf9 Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 5.
  • 6.
  • 7.
  • 8.
    Eero Mantyranta (1937-2013) • Grandecampeão 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) Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 9.
  • 10.
    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 Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 11.
    Sinais clínicos –Síndrome de Marfan Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 12.
    Síndrome de Marfane esporte Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 13.
  • 14.
  • 15.
    Estudos de Associação Genética Caso/ControleTratos quantitativos Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 16.
    Alguns dos estudosque fizemos na UCB Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 17.
    2003 Update 2004 Update 2005Update 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 Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 18.
    Heterogeneidade nos resultados obtidosem 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
  • 19.
    Qual a arquiteturaalélica 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 Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 20.
    GWAS - GenomeWide 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 Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 21.
    2010 Não mais listandogenes, 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 Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 22.
  • 23.
    Rinaldo Pereira -UCB - DF • 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
  • 24.
    Rinaldo Pereira -UCB - DF • Conceito de “Training Responsive Transcriptome" • GWAS em cohorts: HERITAGE e CAREGENE
  • 25.
    Rinaldo Pereira -UCB - DF • Autores ressaltam que foi um ano sem muitos trabalhos excelentes :) • Efeitos adversos do exercício, necessidade de preditores • Chamam atenção para ENCODE
  • 26.
    Rinaldo Pereira -UCB - DF • Transcriptoma tomando lugar • Análise de vias
  • 27.
    Rinaldo Pereira -UCB - DF • 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
  • 28.
    Qual era otítulo da apresentação? Genética: contribuições para o desempenho físico e esportivo Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 29.
    Contribui? • Contribui • Osestudos 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? Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 30.
    Alguns aspectos douniverso 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 Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 31.
    Alguns aspectos douniverso genético/genômico que tem potencial para 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% Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 32.
    Alguns aspectos douniverso genético/genômico que tem potencial para 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) Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 33.
    Alguns aspectos douniverso genético/genômico que tem potencial para serem complicadores • Epigenética • Modificações químicas no DNA e Histonas • É tecido específica • Resposta ao meio ambiente • Memória de treinamento • Dieta • Drogas/doping Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 34.
    Alguns aspectos douniverso genético/genômico que tem potencial para 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) Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 35.
    Alguns aspectos douniverso genético/genômico que tem potencial para serem complicadores • Relação com a Microbiota • Microbiota é alterada pelo exercício • Microbiota é alterada pela dieta Rinaldo Pereira - UCB - DF
  • 36.
    Com TREINO esem GENÉTICA é difícil, com GENÉTICA e sem TREINO é impossível Rinaldo Pereira - UCB - DF