Aula 9 - mutações

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Mutações. 
Agentes Mutagênicos. 
Câncer. 
 
Profa. Dra. Merari de Fátima Ramires Ferrari 
Depto de Genética e Biologia Evolutiva - IBUSP 
e-mail: merari@usp.br 
Tel. 3091-8059 
 
BIO228 – GENÉTICA HUMANA 
FARMÁCIA – 2011 
Mutações 
VARIAÇÃO GENÉTICA X DOENÇAS 
 
•Substituição de nucleotídeos 
 - mutação de sentido errado (missense) 
 - mutação sem sentido (nonsense) 
 - mutações nos sítios de splicing 
 
• Inserção ou deleção 
 - mudança da matriz de leitura (frameshift) 
 - elementos móveis 
 - repetições em tandem 
 
• Polimorfismos: variação genética 
Substituição de 
nucleotídeos 
 
 
 
Mutação de sentido 
errado 
 
 
 
Produz um 
aminoácido trocado 
 
 
Metilação da citosina + perda do grupo metil (demetilação) = timina 
Citosina 5-metilcitosina Timina 
Substituição de nucleotídeos 
Hotspots = pontos quentes de mutação 
Substituição de 
nucleotídeos 
 
 
 
Mutação sem sentido 
 
 
 
Produz um códon de 
parada que 
interrompe a 
tradução 
Substituição de nucleotídeos 
 
Mutação no sítio de splicing 
 
Provoca splicing incorreto que pode deixar uma parte do intron no 
RNAm maduro 
Inserção/Deleção 
de nucleotídeos 
 
 
 
Mutação na matriz de 
leitura (frameshift) 
 
 
• Adição ou deleção de 
um número de bases 
que não é múltiplo de 
3 
 
• Altera todos os 
códons a partir da 
inserção ou deleção 
ANEMIA FALCIFORME E TALASSEMIA 
Doença Tipo de Mutação no gene da beta-globina Características da Doença 
Anemia falciforme Mutação de sentido errado Anemia, infecções 
Beta-Talassemia Mutação sem sentido, na matriz de leitura, ou no 
sítio de splicing 
Anemia severa, esplenomegalia, 
deformações ósseas, infecções 
ANEMIA FALCIFORME BETA TALASSEMIA 
Inserção de nucleotídeos 
 
Repetições em Tandem 
 
• Microsatélite (STRP): segmentos muito curtos 
 
• Minisatélite (VNTR): segmentos curtos 
 
• Variação no número de cópias (CNV): segmentos longos 
 
Exemplos: 
 
Doença de Huntington 
 
Síndrome do X frágil 
 
Mutações 
 
 
 
 
 
 
•Ganho de Função 
 
 
 
•Perda da Função 
 
 
 
 
•Dominante negativa 
(proteínas multiméricas) 
EFEITO DA IDADE PATERNA NA INCIDÊNCIA DE ALGUMAS 
DOENÇAS MONOGÊNICAS 
POLIMORFISMO = mutação sem efeito deletério 
 
Contribuição para a variabilidade genética 
 
Úteis como marcadores (identificação) 
VARIABILIDADE GENÉTICA 
Suscetibilidade a infecções 
Suscetibilidade a doenças complexas 
Metabolismo de fármacos 
Suscetibilidade a genotóxicos 
TIPOS DE POLIMORFISMOS DE DNA 
Polimorfismo Base para o Polimorfismo 
SNP Substituição de uma base 
Indel 
 Simples Presença ou ausência de um segmento curto de DNA 
 STRP ∼5-25 cópias, em tandem, de uma unidade contendo 2, 3, ou 4 nucleotídeos 
 VNTR Centenas de milhares de cópias, em tandem, de unidades contendo 10-100 nucleotídeos 
CNP Presença ou ausência de 200-1.500.000 bases, mas a duplicação de 2, 3, 4 ou mais 
cópias também pode ocorrer. 
SNP: Polimorfismo de nucleotídeo único 
Indel: Inserção/deleção 
STRP: polimorfismo repetido em tandem curta 
VNTR: repetição em tandem de número variável 
CNP ou CNV: polimorfismo (ou variação) no número de cópias 
MICROSSATELITES COMO MARCADORES 
 
Marcação das sequências e padrão de herança do polimorfismo 
(herança co-dominante). 
 
Mãe Filho 
Suposto 
Pai 
Exclusão 
Mãe Filho 
Suposto 
Pai 
Confirmação 
MICROSSATELITES COMO MARCADORES 
 
Teste de Paternidade 
Identificação de pessoas quando é impossível ter impressão digital 
 
Exemplos: crânio encontrado em rio, indivíduo carbonizado ou esquartejado, etc… 
 
1-mãe 
2-filho 
3-pai 
MICROSSATELITES COMO MARCADORES 
 
 
Controle de transplante medula no tratamento de leucemias 
Perfil do doador 
 
 
 
Perfil do doente algum tempo 
após o transplante 
 
 
 
 
Perfil do doente antes do transplante 
Detecção de polimorfismos 
 
Impressão digital do DNA 
(fingerprint) 
Raríssimo encontrar 2 indivíduos 
com o mesmo padrão de 
polimorfismo 
 
 
 
 Aplicação: Identificação de 
indivíduos suspeitos 
(estupro, morte e todos os casos em que o 
criminoso deixa material biológico na cena 
do crime) 
 
Natureza: física, química ou biológica 
Incrementam a frequência de mutações acima de níveis naturais 
 
•Podem causar alteração no DNA e mutação 
•Se acontecer em células germinativas pode ser transmitido aos descendentes 
 
 
Físicos: 
-radiação ionizante 
-raios ultravioleta promovem ligação entre nucleotídeos 
 
Químicos: 
-radicais livres 
-diversas substâncias químicas modificam os nucleotídeos 
 
Biológicos: 
-vírus e bactérias inserem material genético no DNA do hospedeiro 
 
AGENTES MUTAGÊNICOS 
LUZ ULTRAVIOLETA PROVOCA DÍMEROS DE PIRIMIDINAS 
 
Deforma o DNA 
DEPURINAÇÃO/DEAMINAÇÃO 
 
alteração térmica, uv, espécies reativas de oxigênio 
REPARO DO DNA 
 
Alteração conformacional 
 
Possibilidade de reconhecimento por enzimas de reparo do DNA 
REPARO DO DNA 
Reparo por excisão de base Reparo por excisão de nucleotídeos 
Xeroderma 
pigmentosum 
DEFICIÊNCIA NO SISTEMA DE REPARO DO DNA 
PAPEL DO BRCA1 E BRCA2 FORMANDO UM 
COMPLEXO ENVOLVIDO NO REPARO DO DNA 
BREAST 
CANCER 
Respostas celulares aos estímulos ambientais 
GENÉTICA DO CÂNCER 
Importância da apoptose nos processos 
fisiológicos 
• Eliminação de tecidos e órgãos transitórios 
• Remodelamento tecidual 
• Eliminação de células defeituosas 
Formação dos dedos em 
vertebrados 
Ajuste do número de células nervosas 
Metamorfose de anfíbios 
A REGULAÇÃO DO CICLO CELULAR 
Gene (Related Genes in Parentheses) 
Tumor Suppressor Genes 
RB1(p107, p130) Cell cycle brake; binds to E2F transcription factor 
complex 
Retinoblastoma; osteosarcoma 
APC Interacts with β-catenin in Wnt signaling pathway Familial adenomatous polyposis 
SMAD4 Transmits signals from TGFβ Juvenile polyposis 
NF1 / NF2 Down-regulates ras protein / cytoskeletal protein 
regulation 
Neurofibromatosis type 1 
TP53 Transcription factor; induces cell cycle arrest or 
apoptosis 
Li-Fraumeni syndrome (vários 
tumores) 
WT1 Zinc finger transcription factor; binds to epidermal 
growth factor gene 
Wilms' tumor (tumor renal) 
CDKN2A (p14, p16) CDK4 inhibitor Familial melanoma 
PTEN Phosphatase that regulates PI3K signaling pathway breast and thyroid cancer 
CHEK2 Phosphorylates p53 and BRCA1 Li-Fraumeni syndrome 
PTCH Sonic hedgehog receptor medulloblastoma 
CDH1 E-cadherin; regulates cell-cell adhesion Gastric carcinoma 
DPC4 Transduces transforming growth factor-β signals Juvenile polyposis 
TSC2 Downregulates mTOR (mammalian target of 
rapamycin) 
Tuberous sclerosis 
DNA Repair Genes 
MLH1 / MSH2 DNA mismatch repair Hereditary nonpolyposis colorectal 
cancer 
BRCA1/BRCA2 Interacts with each other and RAD51 DNA repair 
protein complex 
Familial breast and ovarian cancer 
ATM Protein kinase; phosphorylates BRCA1 in response to 
DNA damage 
Ataxia telangiectasia; breast 
cancer 
XPA Nucleotide excision repair Xeroderma pigmentosum 
Exemplos de genes supressores de tumores e de reparo de DNA e o papel 
no câncer hereditário. 
•Perda do gene APC transforma células normais em hiperproliferativas. 
•Hipometilação do DNA = instabilidade genômica. 
•Aumento da expressão de protooncogenes (Kras). 
•Formação de adenoma. 
•Perda de Smad4 e TP53 = progressão para adenocarcinoma e metástase. 
VIA GENÉTICA DO CÂNCER DE CÓLON 
Type 
Leukemias 
Chronic myelogenous leukemia t(9;22)(q34;q11) 
Acute promyelocytic leukemia t(15;17)(q22;q11-12) 
Acute myeloid leukemia +8,-7,-5,del(5q),del(20q) 
Acute lymphocytic leukemia t(12;21)(p13;q22) 
Solid Tumors 
Burkitt lymphoma t(8;14)(9q24;q32) 
Ewing sarcoma t(11;22)(q24;q12) 
Meningioma Monosomy 22 
Retinoblastoma del(13)(q14) 
Wilms tumor del(11)(p13) 
Neuroblastoma N-MYC amplification 
Breast cancerHER2/NEU amplification 
GENÉTICA DO CÂNCER 
Alterações citogenéticas específicas observadas em 
leucemias e tumores sólidos 
Normal Tumor 
Neurofibromatose Cromossomo Filadélfia = leucemia mielóide 
ALTERAÇÕES CROMOSSÔMICAS 
ASSOCIADAS AO CÂNCER 
CÂNCER HERDÁVEL: 1 EVENTO VS. 2 EVENTOS GENÉTICOS 
(RETINOBLASTOMA) 
Penetrância Incompleta 
 
Depende do segundo 
evento para levar ao 
tumor