MUTAÇÃO E REPARO

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MUTAÇÃO E REPARO
MUTAÇÃO
• São alterações ou modificações em genes ou cromossomos, podendo acarretar variação hereditária; as mutações podem levar à perda de função de um gene ou a uma nova função; 
• A alteração de um nucleotídeo, ou mutação no gene pode levar à formação de uma proteína variante, passível de ter propriedades distintas em consequência de sua estrutura alterada.
• Quanto à origem: 
➢ Espontâneas (alteração do gene ocorreu sem intervenção intencional do ambiente) 
Acontece de forma natural na nossa célula; 
Ex: lise por água 
➢ Induzidas (agentes mutagênicos) 
Químicos, físicos e biológicos que interagem com nosso material genético
• Quanto ao tipo celular:
 ➢ Somáticas (mosaicismo: mitose do embrião) 
Tumor, câncer. Característica de não passar pelas próximas gerações. 
➢ Germinativas
Ovócito II (mulher), espermatozoide (homem) 
 • Quanto a adaptabilidade: 
➢ Benéficas 
➢ Neutras (polimorfismos) 
Proteina continua a mesma, mas a sequência de DNA foi alterada (não altera a função)
➢ Deletérias (doenças genéticas, câncer)
● Quanto ao nível:
 ➢ Cromossômicas (quando alteram a estrutura ou o número de cromossomos) 
Alterações numéricas
 Alterações estruturais
 ➢ Gênicas (quando alteram a estrutura do DNA) 
Mutações de ponto (substituições de nucleotídeos) 
Deleções 
Inserção 
-Deleções e inserções acontecem normalmente quando o DNA é quebrado.
MUTAÇÕES CROMOSSÔMICAS 
MUTAÇÕES GÊNICAS
• As mutações gênicas são responsáveis por alterações nos genes; 
• Alteram uma ou mais bases do DNA, o que afetará a leitura durante a replicação ou durante a transcrição; 
• Podem ser transmitidas hereditariamente quando ocorrem nas células germinativas; 
• Quando ocorrem em células somáticas podem provocar a formação de tumores.
AGENTES MUTAGÊNICOS
● Agente mutagênico é todo tipo de agente que apresenta capacidade de gerar mutação; aumenta a frequência de mutações… Papel do ambiente social e ocupacional; hábitos de vida. 
● Os agentes mutagênicos podem ser classificados em: químicos, físicos e biológicos.
Químicos: substâncias consideradas cancerígenas, que alteram as ligações químicas ou até mesmo substituem nucleotídeos normais por moléculas similares;
• Alimentação industrial • Agrotóxicos • Medicamentos • Álcool • Tabagismo • Drogas ilícitas • Produto químico/petroquímico
Físicos: nesse grupo encontram a radiação ionizante e a radiação UV. 
• Radiação UV (Xeroderma pigmentoso) • Radiação ionizante (Césio 137)
Biológicos: a ação de microorganismos, responsável por inocular parte de seu DNA na célula que esta hospedando, casualmente integrando-a cadeia de DNA do hospedeiro.
- HPV - HHV-8 – EpstenBar
Por que reparar o DNA?
Todos os erros devem ser corrigidos antes que a célula entre em divisão celular, pois uma vez que não corrige o erro e a célula entre em divisão ele se perde, fazendo parte da célula. Dessa forma, o erro não é corrigido mais. 
Não preservar a informação errada para a próxima geração.
Corrigir para evitar que a célula entre em apoptose.(último estágio)
Ex: deixa passar um erro genético para célula te tumor, segunda fase para matar a célula é o sistema imunológico.
TIPOS DE MUTAÇÕES GÊNICAS
• Substituição de nucleotídeos: ocorre a troca de um par de bases (mutação de ponto) *Classificação:
 -Transição (~63%) Purina-purina (A ou G) Pirimidina-pirimidina (C ou T)
 -Transversão (~37%) Purina-pirimidina ou pirimidina-purina
• Inserção: uma ou mais bases são adicionadas ao DNA; 
• Deleção: uma ou mais bases são retiradas do DNA; 
• Essas mutações podem resultar em aminoácidos excedentes, ausentes e trocas de aminoácidos em uma proteína.
Alterações químicas de nucleotídeos de DNA
• As alterações químicas que os nucleotídeos sofrem, muitas vezes espontaneamente, podem ser de três tipos: desaminação de bases, perda de bases e formação de dímeros de pirimidina.
DESAMINAÇÃO DE BASES
-Apenas em nucleotídeo que tem grupamento amina: adenina, citosina e guanina
Adenina: hipoxantina 
Guanina: Xantina
Citosina: Uracila – Se as uracilas fizessem parte do DNA jamais concertaria esse erro. 
-Processos fáceis de serem corrigidos
Desaminação hidrolítica é a perda de um grupo amino (-NH2) que certas bases podem sofrer como resultado de reações de hidrólise. Esse tipo de alteração química em geral modifica as propriedades de emparelhamento da base. Por exemplo, a hipoxantina resultante da desaminação da adenina emparelha-se com a citosina ao invés de timina. Assim, a desaminação da adenina ocasiona a troca de um par de bases A-T por um par G-C.
---A hipoxantina somente tem afinidade pela citosina. (ligação feita pela DNA polimerase). A enzima que reconhece a hipoxantina, retira-a , forma um “buraco” e a DNA polimerase coloca uma guanina. O reparo acontece, mas não funciona mais pois é feita com base a informação da fita complementar. 
O tipo mais frequente de desaminação do DNA é a da citosina. Ao perder um grupo amino, a citosina se transforma em uracila, fenômeno que ocorre na frequência de 100 transformações por genoma, por dia. Como a uracila é capaz de se emparelhar com a adenina, a desaminação da citosina ocasiona a troca de um par de bases C-G por um par T-A.
Uma citosina metilada em um processo fisiológico normal de inativação gênica, também pode sofrer desaminação, e nesta ocasião surge uma Timina.
PERDAS DE BASES
Surgem por quebras espontâneas em ligações N-glicosídicas, ou seja, nas ligações que unem a base nitrogenada ao açúcar, com consequente perda da base.
● O tipo mais comum é a perda de bases púricas, que ocorre na taxa de 5 mil perdas por célula, por dia. 
● A perda de uma base púrica (A ou G) é denominada despurinação, enquanto a de uma base pirimídica (C ou T) é denominada despirimidinação.
Problemas relacionados a perdas de bases 
A perda de uma adenina, por exemplo, faz com que a molécula de DNA fique com uma base timina em uma das cadeias e com ausência da base complementar na outra cadeia . Caso esse DNA se replique antes que o erro seja corrigido, no local da despurinação pode ser introduzido qualquer um dos quatro tipos de nucleotídeos na cadeia sendo sintetizada . Nesse caso, a chance de alteração do par de bases naquele local é de 75 % , pois em apenas 1 / 4 das vezes o nucleotídeo incorporado será o correto, no caso, com a base timina . Em alguns casos acontecem uma quebra, nesse caso a chance é de 100% de erro. 
FORMAÇÃO DE DÍMEROS DE PIRIMIDINA
Precisa de estímulo externo.
O DNA é particularmente susceptível à luz ultravioleta, a qual causa a formação de ligações covalentes entre resíduos de pirimidina vizinhos, um fenômeno denominado fotodimerização. Dos três tipos possíveis de dímeros de pirimidina (C-C, C-T ou T-T), o dímero de timina (T-T) é o que se forma com maior frequência. A presença de dímeros de pirimidina na cadeia molde bloqueia a ação das polimerases do DNA, impedindo assim a síntese da nova cadeia.
Consequências das mutações na síntese proteica
Todo o quadro de leitura é comprometido
REPARO DE DNA 
Pode ser feito em vários momentos. A própria DNA polimerase pode conduzir e corrigir os erros que ela mesmo comprometeu.
➢ Reparo de erros de emparelhamento entre bases (mismatch)
MSH (proteína humana de reparo de divergência - mismatch): responsáveis por identificar padrões de erros- enzimas 
 MSH2, MSH6: Identificam o pareamento incorreto 
MLH1, PMS2: Retiram a sequência incorreta com o auxílio de DNA helicase e DNA exonuclease; DNA polimerase: polimerização correta; 
DNA ligase: Ligação das “frestas”
 ➢ Reparo por excisão de bases (BER) 
-Desaminações: formação da hipoxantina, xantina e uracila 
DNA glicosilases (ex.: Uracil glicosilase) Identifica mal pareamento e gera um sítio AP (quebra da ligação N-glicosídica) –enzimas 
AP endonuclease :Quebra a ligação fosfodiéster e retira o desoxirribonucleotídeo 
Polimerização pela DNA pol e ligação pela ligase
➢ Reparo por excisão de nucleotídeos(NER) 
- Complexo enzimático que reconhece distorções na dupla hélice; e faz a quebra do fragmento. 
- Nuclease de excisão cliva os dois lados da lesão; 
-DNA helicase desenrola a dupla hélice; 
- DNA pol de reparo usam a extremidade 3’OH como primer para síntese de um novo segmento; 
- DNA ligase sela as “frestas” (fecha)
➢ Reparo recombinacional ou Reparo de quebras de dupla-fita 
Recombinação homóloga: só é eficiente em divisão celular. As cromátides irmãs são usadas como molde para a fita que foi quebrada. 
➢ Reparo direto (não ocorre em humanos)
RESUMO- MUTAÇÃO E REPARO
❏ Alterações na sequência de DNA resultam de erros de cópia e dos efeitos de vários agentes físicos e químicos; 
❏ Muitos erros de cópia que ocorrem durante a replicação do DNA são corrigidos pela função de revisão da DNA-polimerase que pode reconhecer bases incorretas (mal-pareadas) na extremidade 3’ da fita crescente e, então, removê-las por uma atividade de exonuclease 3’--> 5’ inerente;
 ❏ Células eucarióticas possuem três sistemas de reparo por excisão para correção de bases mal-pareadas e remoção de dímeros de timina induzidos por UV ou grandes adutos químicos do DNA. Reparo por excisão de base, reparo de mal-pareamento e reparo por excisão de nucleotídeo operam com alta precisão e geralmente não introduzem erros.
❏ O reparo de quebras de fita dupla pela via de junção de extremidades não homólogas liga segmentos de DNA de diferentes cromossomos, possivelmente formando uma translocação oncogênica. O mecanismo de reparo também produz uma pequena deleção, mesmo quando segmentos do mesmo cromossomo são unidos; 
❏ O reparo de quebras no DNA de fita dupla livre de erros é realizado por recombinação homóloga utilizando a cromátide-irmã íntegra como molde.
❏ Defeitos hereditários na via de reparo por excisão de nucleotídeo, como ocorre em indivíduos com xeroderma pigmentoso, predispõem ao câncer de pele;
 ❏ O câncer de colorretal hereditário com frequência está associado a formas mutantes de proteínas essenciais para a via de reparo de mal-pareamentos; 
❏ Defeitos no reparo por recombinação homóloga estão associados com a herança de um alelo mutante dos genes BRCA-1 ou BRCA-2 e resultam em predisposição a câncer de mama e de ovário.
❏ A maior parte das lesões nas bases de DNA é removida por uma das duas principais vias de reparo. No reparo por excisão de bases, a base alterada é removida pela enzima DNA-glicosilase, seguida pela excisão do açúcar-fosfato resultante. No reparo por excisão de nucleotídeos, uma pequena porção da fita de DNA que flanqueia a lesão é removida da dupla-hélice como um oligonucleotídeo; 
❏ Em ambos os casos, o intervalo deixado na hélice de DNA é preenchido pela ação sequencial de DNA-polimerase e DNA-ligase, utilizando a fita de DNA não danificada como molde;
 ❏ Alguns tipos de lesões no DNA podem ser reparados por uma estratégia diferente – a reversão química direta da lesão – realizada por proteínas de reparo especializadas. Quando o dano no DNA é muito grave, uma classe especial de DNApolimerases não precisas, chamadas de polimerases translesão, é empregada para passar sobre a lesão, permitindo que a célula sobreviva, mas, algumas vezes, produz mutações permanentes nos locais da lesão.