Mutações e polimorfismo

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1 Genética Médica – L.M 
Mutações e polimorfismo 
 
Eventualmente no processo de replicação do DNA 
podem ocorrer nesse processo, que constituem fonte 
de variabilidade 
VARIABILIDADE GENÉTICA 
Variabilidade: condição básica para que ocorram 
processo evolutivos 
a) Processo que cria variabilidade – mutação 
b) Ampliação da variabilidade – recombinação 
genética 
MUTAÇÃO 
A informação não é estática → ela sofre alterações, ou 
mutações, resultantes do próprio processo de 
replicação ou de alterações químicas que ocorrem nas 
moléculas de DNA 
Mutação – alterações hereditárias do material 
genético; processo que altera a sequência nucleotídica 
de um gene ou de um conjunto cromossômico, 
diferindo da sequência nucleotídica do tipo selvagem 
Tipo selvagem – refere-se a um alelo → genótipo ou 
fenótipo que é observado na natureza definido como 
padrão em relação a um determinado organismo 
▪ Genótipo: conjunto de alelos de um gene 
▪ Fenótipo: característica fornecida pelo 
genótipo 
Alelo – uma das diferentes sequências nucleotídicas 
apresentadas por um gene, que pode estar presente no 
locus gênico (localização no cromossomo) 
Nem todas as mutações são detectáveis 
fenotipicamente, podendo, no entanto, ser verificadas 
no nível molecular 
TIPOS DE MUTAÇÕES 
• Mutações gênicas ou pontuais – alterações no 
DNA que envolvem a substituição, adição ou 
deleção de um único nucleotídeo ou de um 
segmento “pequeno” de DNA (<100Kb) 
 
• Mutações cromossômicas – mudam segmentos 
cromossômicos, alterando o número de cópias 
(numéricas) de uma determinada região ou 
alterando o arranjo (estruturais) dessas partes em 
 
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um mesmo cromossomo ou em cromossomos 
diferentes 
• Mutações genômicas – não alteram a estrutura do 
DNA e do cromossomo como um todo, mas altera 
o número de cromossomos presentes no genoma 
ERROS DE INCORPORAÇÃO DE NUCLEOTÍDEOS: 
• As enzimas DNA polimerases humanas (PolD e 
PolE) tem uma taxa de erro de 1 base em 105 a 107 
bases inseridas 
• 1 base errada para cada 1Mb à 10Mb incorporadas 
• A incorporação incorreta de nucleotídeos durante 
a replicação do DNA tem como consequência o 
estabelecimento de mutações na linhagem de uma 
das células-filhas resultantes daquela divisão 
celular 
 
MUTAÇÕES GÊNICAS 
 As mutações são classificadas em: 
▪ Espontâneas – quando ocorrem sem que haja a 
interferência conhecida de qualquer agente capaz 
de 
▪ Induzidas – quando ocorrem em frequência 
aumentada pela ação de agentes físicos e/ou 
químicos conhecidos, denominados agente 
mutagênicos 
A frequência de mutações denomina-se taxa de 
mutação e é expressa pelo número de mutações por 
lócus, por gameta e por geração 
Na espécie humana a taxa média de mutações está em 
torno de 1/100000/lócus/geração 
 As mutações gênicas podem ser de três tipos: 
1. Substituição de base 
2. Perda ou deleção 
3. Adição ou inserção 
MUTAÇÕES POR SUBSTITUIÇÃO: 
As mutações por substituição apresentam 
denominações diferentes, de acordo com o tipo de 
bases que envolvem 
▪ Transição – quando a substituição abrange bases 
do mesmo tipo. Ex: substituição de uma purina por 
outra purina ou de uma pirimidina por outra de 
igual tipo 
▪ Transversão – quando a substituição envolve bases 
de tipos diferentes, isto é, troca de uma purina por 
uma pirimidina, ou vice-versa 
▪ Mutação com sentido trocado ou incorreto 
(missense) – quando a substituição de base 
ocasiona a troca de um aminoácido e seu efeito 
sobre a proteína depende da natureza da 
substituição do aminoácido 
▪ Mutação sem sentido (nonsense) – se a 
substituição fizer surgir um dos três códons 
terminais, finalizando prematuramente a síntese 
proteica 
Na maioria dos casos, a cadeia polipeptídica é 
encurtada e provavelmente não conserva sua atividade 
biológica normal 
 As substituições também se classificam em: 
▪ Diretas – substituições de base que resultam na 
troca do aminoácido original para um novo 
aminoácido. Ex: UUU → UUA 
▪ Reservas – responsáveis pelo processo inverso, 
quando ocorrem no mesmo ponto. Ex: UUA → 
UUU 
▪ Silenciosas – quando a mudança implica um códon 
sinônimo, que não altera o aminoácido. Ex: UUU → 
UUC 
▪ Neutras – quando a substituição de base resulta 
em troca de aminoácido, mas isso não afeta a 
atividade da proteína 
 
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As substituições de base alteram apenas o códon ao 
qual ela pertence, acarretando somente a alteração 
de um aminoácido na proteína 
Deleção ou inserção múltiplos de três bases – quando 
se trata de deleção ou inserção de três bases, 
adjacentes, ou de múltiplos de três bases, há perda ou 
adição de aminoácidos na cadeia polipeptídica, mas a 
fase de leitura das bases da sequência restante não se 
altera, embora o polipeptídeo possa não ser funcional 
Quando essas mutações não envolvem três bases ou 
múltiplos de três bases, a leitura se altera até o fim da 
cadeia, e geralmente o polipeptídeo resultante é não 
funcional 
 Mutações no DNA não codificador: 
Inócuas fenotipicamente – a menos que ocorram em 
sequências do DNA relacionadas com regulação dos 
genes estruturais do DNA relacionadas com regulação 
dos genes estruturais ou na junção da emenda entre 
íntrons e éxons 
As mutações nas sequências reguladoras podem afetar 
o nível da expressão gênica, enquanto as mutações na 
junção da emenda podem causar perda de sequências 
codificadoras (perda de éxons) ou retenção de 
sequências não traduzidas (manutenção de íntrons) na 
molécula de RNA mensageiro, ocasionando erro no 
encadeamento (splicing) 
▪ Mutações estáveis ou fixas – quando são 
transmitidas inalteradas às gerações seguintes; 
abrangem as substituições, deleções e inserções de 
bases 
▪ Mutações instáveis ou dinâmicas – quando sofrem 
alterações ao serem transmitidas nas famílias; 
consistem em sequências de trincas repetidas que 
ocorrem em número de cópias aumentadas 
(amplificação ou expansão de trinucleotídeos) 
Repetições de trincas: 
• Ainda não é bem conhecido como ocorre a 
amplificação ou a expansão do número de 
repetições de trincas 
• Sabe-se que as repetições de trincas abaixo de um 
determinado número para cada doença são 
fielmente transmitidas, na mitose e na meiose; 
acima de certo número de repetições para cada 
doença, são instáveis e geralmente serão 
transmitidas com aumento ou decréscimo no 
número de trincas repetidas 
 
 Segundo seus efeitos fenotípicos, as mutações 
podem ser classificada em dois tipos: 
 
1. Mutações de perda de função – reduzem ou 
eliminam a função de seu produto gênico, 
podendo ser dominante ou recessivas 
2. Mutações de ganho de função – resultam em um 
produto gênico com função reforçada ou nova, 
sendo geralmente dominantes 
Mutações que resultam na perda absoluta da função 
são chamadas de mutações nulas 
O ganho de função pode ser devido a uma mudança na 
sequência de aminoácidos do polipeptídeo, atribuindo-
lhe uma nova atividade 
➢ Mutações neutras – os genomas eucarióticos, 
como o humano, consistem principalmente em 
regiões não codificadoras, e provavelmente a 
maioria das mutações ocorre nessas regiões, que 
não contêm genes 
➢ Mutações somáticas – ocorrem nas células 
somáticas, acarretam maior prejuízo para o 
indivíduo; 
 
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- Nos adultos, se atingirem células em divisão, 
podem causar tumores e outras lesões 
degenerativas; 
- Se atingirem um zigoto, embrião ou feto, essas 
mutações podem causar mosaicismo, sendo 
que o grau deste último dependerá do período 
do desenvolvimento em que as mutações 
ocorreram 
➢ Mutações gaméticas – ocorrem nas células da 
linhagem germinativa e são transmitidas às futuras 
gerações; causam prejuízo ao seu portador, mas 
dependendo do tipo de dano, poderão acarretar 
redução da fertilidade 
MUTAÇÕES POR ERROS DE INSERÇÃO/DELEÇÃO 
(INDEL) DE NUCLEOTÍDEOS: 
• “escorregamento”da DNA polimerase 
Durante a replicação do DNA, a DNA polimerase pode 
se desassociar da fita de DNA que está sendo copiada, 
retornando logo em seguida 
Regiões de repetição – em regiões do genoma que 
possui sequências nucleotídicas repetidas, a enzima 
pode retornar antes ou depois do ponto que está 
sendo copiado – slippage ou “escorregamento” – 
resultando no aumento ou diminuição do número de 
cópias daquela repetição 
 
Regiões de sequências de repetição em tandem: Ex.: 
geração de variação do número de nucleotídeos em 
regiões de microssatélites (CA)n 
 
 
MUTAÇÕES CROMOSSÔMICAS 
❖ A estabilidade do número e da morfologia dos 
cromossomos é fundamental para o seu 
desenvolvimento harmonioso 
Qualquer mudança em sua estrutura ou número pode 
alterar a expressão gênica, produzindo um indivíduo 
fenotipicamente inviável ou anormal 
As alterações numéricas e estruturais dos 
cromossomos constituem as mutações cromossômicas 
que consistem em uma fonte de variação importante 
para a evolução das espécies 
1. ALTERAÇÕES NUMÉRICAS – perda ou 
acréscimo de um ou mais cromossomos e 
podem ser de dois tipos: euploidias e 
aneuploidias 
 Euploidias – alterações que envolvem todo o 
genoma, originando células cujo número de 
cromossomos é um múltiplo exato do número 
haploide característico da espécie 
• Haploidia (n) – quando os cromossomos 
apresentam-se em dose simples como nos 
 
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gametas; pode ser um estado normal em 
alguns organismos 
o É considerado anormal quando ocorre 
nas células somáticas de organismos 
diploides, nesses casos, os indivíduos 
são, excepcionalmente, pequenos e 
geralmente estéreis 
• Poliploidia – quando os cariótipos são 
representados por três (triploidia, 3n), quatro 
(tetraploidia, 4n) ou mais genomas; 
o Na espécie humana não se conhecem 
indivíduos que sejam totalmente 
poliploides, quase todos os casos de 3n 
ou 4n são observados em abortos 
espontâneos 
o A triploidia pode ser causada por um 
erro na fase de maturação da 
ovulogênese ou da espermatogênese, 
na divisão meiótica, levando à 
retenção de um corpúsculo polar ou à 
formação de um espermatozoide 
diploide 
o Dispermia: a triploidia pode ser 
causada também pela fertilização de 
um óvulo por dois espermatozoides 
Células poliploides cujo número de cromossomos pode 
atingir até 16n são geralmente encontradas no fígado 
e na medula óssea, bem como em células de tumores 
sólidos e em leucemias 
 Aneuploidias – alterações que 
envolvem um ou mais cromossomos de 
cada par, dando origem a múltiplos não 
exatos do número haploide 
característico da espécie 
o Elas decorrem da não disjunção ou não 
separação de um ou mais cromossomos 
durante a anáfase I e/ou II da meiose ou 
na anáfase da mitose do zigoto 
o A não disjunção poderá resultar na 
presença de duas ou mais linhagens 
celulares diferentes no mesmo 
indivíduo, fenômeno conhecido como 
mosaicismo 
As principais aneuploidias são: 
• Nulissomia – quando há perda dos dois 
membros de um par cromossômico 
(2n-2). As nulissomias são, em geral, 
letais 
• Monossomia – quando há perda de um 
dos cromossomos do par, isto é, 
quando o número de cromossomos da 
célula for 2n-1 
 
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o Com exceção da monossomia do X, os 
indivíduos com monossomias completas 
de qualquer autossomo são geralmente 
inviáveis 
• Trissomia – quando um mesmo cromossomo 
apresenta-se repetido três vezes (2n+1), 
ocorrendo alterações numéricas mais importante 
sob o ponto de vista clínico, associadas a 
malformações congênitas múltiplas e deficiência 
mental (ex: síndrome de Down) 
• Tetrassomia – um cromossomo está representado 
quatro vezes (2n+2) 
• Trissomia dupla – corresponde à trissomia de dois 
cromossomos pertencentes a pares diferentes 
(2n+1+1) 
2. ALTERAÇÕES ESTRUTURAIS – são mudanças 
na estrutura dos cromossomos, que resultam 
de uma ou mais quebras em um ou mais 
cromossomos, com subsequente reunião em 
uma configuração diferente, formando 
rearranjos balanceados ou não 
Os rearranjos balanceados são praticamente 
inofensivos 
Quando um rearranjo cromossômicos é não 
balanceado, o complemento cromossômico contém 
uma quantidade incorreta de material cromossômico e 
os efeitos clínicos são geralmente muitos graves 
As quebras podem ocorrer espontaneamente ou pela 
ação de agentes externos, como radiações, drogas, 
vírus, etc. 
Cada quebra em um cromossomo ou cromátide produz 
duas extremidades, as quais podem ser envolvidas em 
um dos três tipos de eventos seguintes: 
I. As extremidades rompidas podem se unir 
novamente, restaurando a estrutura original 
do cromossomo 
II. As extremidades rompidas não tornam a ligar-
se e o segmento cromossômico acêntrico 
perde-se em uma divisão celular subsequente, 
enquanto o outro segmento, com o 
centrômero, fica deficiente 
III. Um ou mais segmentos quebrado de um 
cromossomo podem se unir a outro 
cromossomo ou a segmentos cromossômicos 
Alterações na estrutura são classificadas em dois tipos: 
1. Alteração no número de genes – deleções, 
duplicações, cromossomos em anel e 
isocromossomos 
2. Mudanças na localização dos genes – 
inversões e translocações 
 
1.1. Deleções ou deficiências – são perda de segmentos 
cromossômicos, as quais podem ocorrer como 
resultado de uma simples quebra, sem reunião das 
extremidades quebradas (deleção terminal) ou de 
uma dupla quebra, com perda de um segmentos 
interno, seguida da soldadura dos segmentos 
quebrados (deleção intersticial) 
o O efeito das deleções depende da 
quantidade e da qualidade do material 
genético perdido, mas geralmente as 
deficiências são danosas e produzem 
consequências graves 
 
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1.2. Duplicação – repetição de um segmento 
cromossômico, causando um aumento do número 
de genes 
o A maioria das duplicações resulta de um 
crossing-over desigual entre cromátides 
homólogas, durante a meiose, produzindo 
segmentos adjacentes duplicados e/ou 
deletados 
o As duplicações são mais comuns e menos 
prejudiciais do que as deficiências, 
concluindo-se que o excesso de genes 
geralmente é menos prejudicial do que a 
falta deles 
o As microduplicações em geral não são 
prejudiciais, mas certas microdeleções têm 
sido associadas a algumas síndromes 
 
1.3. Cromossomo em anel – alteração que ocorre 
quando um cromossomo apresenta duas deleções 
terminais e suas extremidades, agora sem 
telômeros, tendem a reunir-se, levando à 
formação de um cromossomo em anel 
o Esse tipo de alteração estrutural, 
geralmente apresenta instabilidade 
durante a divisão celular 
 
 
1.4. Isocromossomo – forma-se quando a divisão do 
centrômero, durante a divisão celular, dá-se 
transversalmente, em vez de longitudinalmente 
o Como consequência dessa divisão 
anormal, os dois cromossomos resultantes 
apresentam-se com braços iguais 
(metacêntricos), sendo duplicados para 
um dos braços originais e deficientes para 
o outro 
 
2.1. Inversão – uma mudança de 180° na direção de 
um segmento cromossômico; para ocorrer 
 
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inversão, é necessária uma quebra em dois 
sítios diferentes do cromossomo, seguida pela 
reunião do segmento invertido 
o A inversão pode ser peicêntrica (quando o 
centrômero situa-se dentro do segmento 
invertido) e paracêntrica (quando o 
centrômero situa-se fora do segmento 
invertido) 
o As inversões são rearranjos balanceados e 
raramente causam problemas nos 
portadores, a menos que um dos pontos 
de quebra danifique um gene funcional 
importante 
o Certas inversões podem causar 
significante desequilíbrio cromossômico 
para a descendência 
o Um indivíduo portador balanceado de uma 
inversão pericêntrica pode produzir 
gametas não balanceados, se ocorrer um 
crossing-over dentro do segmento 
invertido durante a meiose I 
o Resultado será um cromossomo normal,dois cromos. recombinantes 
complementares, ambos com deleções de 
alguns segmentos e duplicações de outros, 
e um cromos somo com a inversão 
o Se ocorrer um crossing-over no segmento 
invertido de uma inversão paracêntrica, 
resultarão: um cromossomo normal, 
cromossomos recombinantes acêntricos e 
dicêntricos, com deleções e duplicações de 
segmentos, além de um cromossomo com 
a inversão 
o Os cromossomos dicêntricos são 
inerentemente instáveis durante a divisão 
celular, portanto praticamente 
incompatíveis com a sobrevivência do 
embrião 
 
2.2. Translocação – há transferência de segmentos 
de um cromossomo para outro, geralmente 
não homólogo 
o Ocorrem quando há quebra em dois 
cromossomos, seguida de troca dos segmentos 
quebrados 
o Podem ser: 
- Recíprocas – há trocas de segmentos entre 
os cromossomos que sofreram quebras 
- Não recíprocas – o segmento de um 
cromossomo liga-se a outro, mas não há 
troca entre eles 
- Translocações robertsonianas ou fusões 
cêntricas – formam um tipo especial de 
translocação, em que dois cromossomos 
acrocêntricos sofrem quebras nas regiões 
centroméricas, havendo troca de braços 
cromossômicos inteiros 
 
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AGENTES MUTAGÊNICOS 
Agentes físicos e químicos – podem induzir mutações 
no DNA → agentes mutagênicos: radiações ionizantes 
e substâncias químicas 
1. AGENTES FÍSICOS – os principais agente 
mutagênicos físicos são as radiações ionizantes e 
as radiações ultravioleta 
 
1.1. Radiações ionizantes: 
São radiações de alta energia e pequeno comprimento 
de onda, como os raios X, raios gama, raios cósmicos e 
partículas emitidas por elementos radioativos 
A passagem dessas radiações pela célula provoca a 
liberação de elétrons, o que torna as moléculas 
altamente instáveis e sucessíveis a reações químicas 
Tais substâncias se combinam com o DNA, causando 
erros no pareamento das bases durante a duplicação e 
rompendo as ligações açúcar-fosfato de modo a causar 
quebras cromossômicas 
Considera-se que a dose máxima permissível de 
radiação é um limite de segurança arbitrário, 
provavelmente muito menor do que aquela que 
causaria algum efeito significativo na frequência de 
mutações prejudiciais na população 
Tem sido recomendado que a exposição ocupacional 
não exceda 50 mSv em um ano, e a exposição da 
população em geral seja inferior a 5 mSv no mesmo 
período 
 
1.2. Radiações ultravioleta: 
As UV são menos energéticas e têm maior 
comprimento de onda do que as ionizantes 
Quando interagem com a maioria das moléculas 
orgânicas, as ondas do âmbito da luz visível, ou mais 
longas, são benigmas 
As ondas de menor comprimento do que o da luz 
visível, por serem mais energéticas, têm potencial para 
desorganizar as moléculas orgânicas 
Exemplos: as purinas e pirimidinas absorvem mais 
intensamente os raios UV com comprimento de onda 
com cerca de 260nm 
Um dos principais efeitos mutagênicos dos raios UV no 
DNA é a criação de dímeros de pirimidina, que 
consistem em duas pirimidinas idênticas, impedindo 
seu pareamento com a adenina 
Esses dímeros distorcem a conformação do DNA e 
inibem sua replicação normal 
Quando a dimerização induzida pelos raios UV é 
extensa, é responsável (ao menos parcialmente) pelos 
efeitos mortais da radiação UV sobre as células 
 
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Os raios UV causam, portanto, mutações pontuais, mas 
poucos defeitos estruturais 
Para as células germinativas não são prejudiciais, já que 
são absorvidos na epiderme, mas podem induzir 
mutações somáticas e câncer na pele 
 
 
1.3. Efeitos biológicos das radiações: 
Os efeitos biológicos das radiações dependem da 
localização da fonte (dentro ou fora do organismo), 
tipo de radiação, de sua energia e das características 
do material que as absorve (densidade, conteúdo 
hídrico, etc.) 
Existe uma proteção natural contra as mutações: 
a. A redundância do código genético ajuda a 
realizar essa proteção, não alteram o 
aminoácido codificado e, por extensão, a 
proteína resultante 
b. A posição em que a substituição de aminoácido 
ocorre na proteína também pode representar 
um fator protetor contra as mutações 
c. Uma mutação pode ter efeito condicional, 
afetando o fenótipo apenas sob determinadas 
condições 
Além desses fatores protetores, existem sistemas de 
reparo que amenizam o efeito dos agentes 
mutagênicos 
 
2. AGENTES QUÍMICOS – os efeitos das 
substâncias químicas sobre o material genético são 
mais variados do que os das radiações 
Os principais mutagênicos químicos são os: análogos 
de bases, compostos com ação direta, agente 
alquilantes e os corantes de acridina 
A ação dos agentes químicos sobre a molécula de DNA 
é mais conhecida, podendo causar não disjunção 
meiótica, quebras cromossômicas e mutações 
pontuais 
2.1. análogos de bases – substâncias cuja estrutura 
química é tão semelhante à das bases 
nitrogenadas que podem ser incorporadas ao 
DNA, substituindo-as durante a replicação deste 
• Ex: análogo de base 5-bromouracil (5-BU): 
o Um derivado da uracil que se comporta como 
análogo da timina 
o A estrutura da 5-bromouracil (5-BU) é análoga 
a timina, porém, sua forma enólicapareia com 
guanina. 
o Dessa forma, na replicação seguinte, o par A-T 
muda para G-C 
o Além de gerar mutações pontuais, aumenta a 
sensibilidade da molécula à luz UV. 
o 5-BU é um dos compostos usados em 
tratamento de neoplasmas 
 
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2.2. Compostos com ação direta – não são 
incorporados ao DNA, mas modificam 
diretamente a estrutura das bases 
Uma dessas substâncias é o ácido nitroso, responsável 
pela desaminação da adenina e da citosina, fazendo 
com que a primeira se altere para hipoxantina, que 
pareia com a citosina e não com a timina, enquanto a 
citosina se modifica em uracil, que pareia com a 
adenina e não com a guanina 
2.3. Agentes alquilantes – constituem os mais 
potentes mutagênicos. Eles doam um grupo 
alquila para os grupos amino ou cetona dos 
nucleotídeos; usados em quimioterapia (agentes 
antineoplásicos) 
Ex: o etilmetanossulfonato age sobre a guanina, 
enfraquecendo sua ligação com a desoxirribose; a 
guanina assim é perdida e, em seu lugar, pode entrar 
qualquer base 
 
2.4. Corantes de acridina – ligam-se ao DNA, 
inserindo-se entre bases adjacentes; isso 
ocasiona, durante a replicação do DNA, distorção 
da hélice de DNA e mudanças na fase de leitura, 
resultando em adição ou deleção de nucleotídeos 
Além dessas substâncias, existem outras, como a 
cafeína, que interferem no sistema de reparo do DNA, 
inibindo a síntese das purinas e produzindo, 
consequentemente, quebras e deleções na molécula 
do DNA 
Os mutagênicos químicos integram-se ao sistema 
metabólico do organismo, sendo convertidos em 
outros compostos que podem perder sua capacidade 
mutagênica como adquirir mutagenicidade. Ex: 
ciclofosfamida 
Embora os mutagênicos químicos atuem de maneira 
diversificada, há estágios da gametogênese mais 
sensíveis à maioria deles, sendo particularmente 
vulneráveis, no homem, as espermátides e os 
espermatozoides e, na mulher, as oogônias e os 
oócitos. 
 
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MUTAÇÕES PONTUAIS ESPONTÂNEAS 
Pareamento anômalos – alguns erros gerados na 
replicação ocorrem devido a mudanças químicas 
espontâneas no DNA, gerando bases nitrogenadas 
tautoméricas (isômeros estruturais das bases 
frequentes no DNA) 
 
 
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Desaminação – perda do grupo químico amino (NH2) 
devido a um dano oxidativo (por exemplo), ação do 
peróxido de hidrogênio – H2O2 
o Principal fonte de mutagênese espontânea 
em células humanas 
 
Metilação da citosina – inserção de grupo químico CH3 
― Marcação epigenética comum encontrada no 
genoma realizada por enzimas DNA-
metiltransferases 
― A desanimação da 5-metilcitosina gera a base 
nitrogenada timina 
― Na próximareplicação do DNA, esta timina 
pareará coma adenina 
 
Análogos de bases nitrogenadas – devido à sua 
semelhança com determinadas bases nitrogenadas, 
eles podem ser incorporados ao DNA, substituindo-as: 
Agentes intercalantes – químicos que possuem 
afinidade pelo DNA 
• Usados na pesquisa para detectar e quantificar 
DNA e no tratamento ao câncer como agente 
antineoplásico 
• Posicionam-se entre duas bases vizinhas de uma 
mesma cadeia da hélice do DNA, aumentando a 
distância entre elas e distorcendo a hélice 
• No caso de o agente estar intercalado em uma 
cadeia molde pode ocorrer, durante a síntese da 
cadeia complementar, a entrada de um 
nucleotídeo 
adicional 
correspondente ao 
maior espaço entre 
as bases, causado 
pela presença do 
agente 
• Assim os agente 
intercalantes 
causam mutações 
do tipo deleção ou 
inserção de bases 
 
SISTEMA DE REPARO 
Nem todas as mutações que ocorrem no genoma se 
mantêm após a replicação do DNA ou a transmissão do 
mesmo pelas linhagens celulares 
Parte da informação contida no genoma é voltada para 
a própria manutenção do DNA = Sistemas de reparo de 
danos ao DNA 
Podem agir durante a replicação ou em alguns dos 
pontos de checagem do ciclo celular 
• Ponto de checagem G1 
• Ponto de checagem G2 
• Ponto de checagem M 
 
A importância do reparo do DNA em eucariotos é 
comprovada pela identificação de mais de uma 
centena de genes de reparo no genoma humano 
 
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Os sistemas de reparo podem ser classificados em 
vários tipos: 
 
1. REPARO DIRETO – é raro e envolve a reversão ou 
simples remoção do dano 
Ex: reparo por fotorreativação, em que o dano causado 
pela luz UV é parcialmente revertido se as células 
lesadas forem expostas à luz azul do espectro visível 
Esse sistema de reparo é encontrado na natureza, 
especialmente em plantas, mas não é observado em 
humanos e outros organismos 
2. REPARO POR EXCISÃO – pode ser subdivididos em: 
2.1. reparo por excisão de base 
2.2. reparo por excisão de nucleotídeo 
2.3. reparo de pareamento incorreto 
Reparos por excisão de base e de nucleotídeos 
consistem nos seguintes passos: 
a) O dano presente em uma das fitas de DNA é 
reconhecido e eliminado enzimaticamente por 
uma endonuclease 
b) Uma DNA-polimerase preenche esse espaço 
com a inserção de nucleotídeos 
complementares aos da fita intacta usada 
como molde replicativo 
c) A DNA-ligase sela o “corte”, fechando o espaço 
No caso do dano causado pela radiação ultravioleta em 
humanos, o reparo por excisão de nucleotídeo é mais 
complexo, envolvendo vários genes e proteínas 
Há pelo menos sete genes envolvidos no reparo por 
excisão de nucleotídeo 
De modo simplificado, esse reparo se inicia pelo 
desenrolamento das fitas de DNA junto à lesão por um 
fator de transcrição e produtos de alguns genes XP com 
atividade de helicases, em seguida, endonucleases 
codificadas por outros genes XP quebram a sequência 
de DNA que contém o dímero, enquanto uma 
exonuclease remove os nucleotídeos alterados 
Há a reconstrução do trecho removido, com o auxílio 
de uma DNA-polimerase, e sua união à cadeia 
nucleotídica, pela ação de uma DNA-ligase 
 
• O reparo de pareamento incorreto é realizado pela 
varredura do DNA em busca de bases que não 
estão pareadas adequadamente 
• Nos pareamentos incorretos que surgem durante a 
replicação, em geral a sequência de fitas recém-
sintetizadas (“fitas novas”) é corrigida, mediante 
reparo por excisão semelhante aos já descritos 
 
3. REPARO POR RECOMBINAÇÃO HOMÓLOGA – lida 
com quebras da dupla-hélice do DNA em 
 
15 Genética Médica – L.M 
eucariotos, em consequência de exposição a 
radiações ionizantes, por exemplos 
Esses danos podem levar a rearranjos cromossômicos, 
doenças sindrômicas e morte celular 
O primeiro passo desse processo envolve uma enzima 
que reconhece a quebra da fita dupla e digere as 
extremidades 5´da hélice de DNA rompida, deixando 
pendentes as extremidades 3´ 
Uma dessas extremidades procura uma região de 
complementaridade na cromátide-irmã e, então, 
invade a região homóloga da cromátide-irmã, 
alinhando as sequências complementares 
A síntese de DNA continua a partir da extremidade 
3´pendente usando a fita íntegra de DNA como molde 
A seguir, a molécula heterodúplice é resolvida, e as 
cromátides-irmãs se separam 
Esse processo de reparo ocorre geralmente após a 
replicação do DNA, no fim da fase S ou na fase G2 do 
ciclo celular 
 
4. REPARO POR JUNÇÃO DE EXTREMIDADES NÃO 
HOMÓLOGAS 
Tipo de reparo de quebra da dupla-hélice do DNA, em 
que o sistema pode unir extremidades de DNA não 
homólogas 
Esse sistema é ativado na fase G1 do ciclo celular, 
portanto antes da replicação do DNA 
Diz-se que esse sistema de reparo é sujeito a erros 
5. REPARO POR SUBUNIDADES CATALÍTICAS DA 
DNA-POLIMERASE 
Muitas DNA-polimerases podem ressisntetizar 
segmentos de DNA, para reposição. Em geral, essas 
enzimas utilizam-se do mecanismo de revisão para 
verificar as sequências das fitas e remover erros 
 
CONSEQUÊNCIAS DAS MUTAÇÕES 
Quanto ao tipo de célula em que ocorre: 
Células somáticas – em geral, tem pouca influência ao 
indivíduo como um todo. Contudo, o acúmulo de 
mutações em regiões responsáveis pelo controle do 
ciclo celular podem levar ao câncer 
Células embrionárias – altera partes (tecidos e órgãos) 
do corpo derivados da células que sofre alteração em 
seu genoma 
Células germinativas – influencia a próxima geração, 
ou a sua formação ou o seu desenvolvimento 
Mesmo com a ação dos mecanismos de reparo, estima-
se que uma pessoa “receba” cerca de 75 novas 
mutações em seu genoma de um dos progenitores 
Quanto ao fenótipo: 
Inexistente ou imperceptível – em regiões não 
codificantes e que também não estão envolvidas em 
mecanismos de regulação da expressão gênica/em 
regiões codificantes sem alterar a sequência das 
proteínas 
Pouca consequência (com ou sem consequência 
clínica) – variabilidade anatômica, fisiológica, 
intolerâncias alimentares, susceptibilidade à infecções, 
predisposição a tipos de câncer, resposta terapêutica 
 
16 Genética Médica – L.M 
ou adversa a medicamentos, diferenças de 
personalidade, aptidão e talento artístico, etc. 
Grande consequência fenotípica – mutações de 
grande efeito fenotípico, muitas vezes associadas a 
condições patológicas 
Quando ocorre em regiões codificantes de proteínas: 
Mutações silenciosas – troca de um nucleotídeo em 
um códon que continua codificando o mesmo 
aminoácido (degeneração do código genético) → 
mutações sinônima 
Mutação conservativa – troca de um nucleotídeo em 
um códon que leva à troca do aminoácido por outro 
com propriedades químicas semelhantes → mutação 
não-sinônima 
Mutação de troca de sentido – troca de um 
nucleotídeo em um códon que codifica aminoácido 
diferentes, com propriedade química diferente → 
mutação não-sinônima 
Mutação sem sentido – troca de um nucleotídeo em 
um códon resultando em um códon de término da 
tradução (códon de parada) 
Mutação de matriz de leitura – inserção ou deleção de 
nucleotídeo (não múltiplos de 3) em uma região 
codificantes que alteram a sequência de leitura do 
RNAm na tradução 
 
Quanto ao funcionamento dos genes e doenças 
humanas com base genética: 
Mutações pontuais pode levar a: 
• Perda de função (ausência ou redução da atividade 
original da proteína) ou ganho de função (a 
proteína modificada tem uma função alterada com 
relação a original) 
• Mutações pontuais podem alterar a expressão de 
um gene se ocorrerem em regiões regulatórias 
(promotor, acentuadores...), inibindo a sua 
expressão ou alterando o padrão espaço-temporal 
em que ele é expresso 
VARIABILIDADE GENÉTICA HUMANA 
A variação é a diferença nas sequências de DNA entre 
os indivíduos de uma população 
A variabilidade genética humana pode ser gerada por 
vários mecanismos de mutaçãoDuas pessoas não apresentadas tem cerca de 99,5% - 
99,9% similaridade de sequências nucleotídicas em seu 
genoma nuclear. Variam entre 1-5pb em cada 1000pb 
de DNA 
Dessa forma, a variação genética é a regra 
A ocorrência de múltiplos alelos de um mesmo locus 
genético, com frequência acima de 1% é chamado de 
polimorfismo genético 
 
POLIMORFISMO GENÉTICO 
PRINCIPAIS TIPOS DE POLIMORFISMOS: 
• SNP – polimorfismo de nucleotídeo único 
• Inserção e deleção (Indels) – poucos pb, SINEs, Alu 
• Repetição de sequência – polimorfismo de número 
variável de repetições em tandem 
― STR 
― VNTR 
• Variações de número de cópias (CNV) 
POLIMORFISMO DE TROCA ÚNICA -SNP 
• Pimorfismo por substituição de um único 
nucleotídeo 
• Grande densidade no genoma 
― Distribuição não homogênea 
― Um SNP a cada par de base 
• 80 a 90% da variabilidade do DNA 
• Tipicamente dois alelos 
 
17 Genética Médica – L.M 
• Estáveis 
• Excelente marcadores para gerar mapas genéticos 
densos → potencial determinado gene para 
doenças complexas 
• Alta abundância e a facilidade de genotipagem 
 
MUTAÇÃO X POLIMORFISMO 
Polimorfismo genético: em uma população, é a 
coexistência de dois ou mais alelos em determinado 
loco cromossômico, onde o mais raro tem uma 
frequência maior do que 1% 
 
 
IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DA VARIABILIDADE 
GENÉTICA 
Os padrões de diversidade genética nos informam 
sobre a história da população 
Cada grande evento demográfico deixa uma marca na 
diversidade genômica coletiva de uma população 
• Redução no tamanho da população – reduz 
a diversidade genética 
• Aumento no tamanho da população – 
eventualmente a diversidade 
• Troca de migrantes entre populações – 
maior similaridade genética 
• Isolamento das populações – preserva a 
singularidade genética 
 
18 Genética Médica – L.M 
Essas assinaturas demográficas são passadas de 
geração em geração, de modo que os genomas dos 
indivíduos modernos refletem sua história 
demográfica 
Variabilidade genética no estudo de doenças 
complexas 
PROJETO 1000 GENOMAS: 
Objetivo – encontrar as variantes genéticas nas 
populações estudadas 
Análise do genoma de 2504 indivíduos pertencentes a 
26 populações 
 88 milhões de variantes genéticas: 
• 84,7 milhoões de SNPs 
• 3,6 milhões de indels (inserção/deleções) 
• 60 mil variantes genéticas estruturais 
GENOMA TÍPICO: 
10000 a 12000 loci com variantes que alteram a 
sequência de peptídeo 
149 a 182 loci com variantes sem sentido 
459000 a 565000 loci com variantes que se sobrepões 
a regiões regulatórias conhecidas (regiões não 
traduzidas (UTRs), promotores, isoladores, 
potenciadores e sítios de ligação com fator de 
transcrição 
24 a 30 variantes já implicadas em doenças raras 
Embora as variantes mais comuns sejam 
compartilhadas em todo o mundo, as variantes mais 
raras são tipicamente restritas a população 
estreitamente relacionadas 
A área de cada gráfico de pizza é proporcional ao 
número de polimorfismos em uma população. Os 
gráficos são divididos em quatro fatias, representando 
variantes privadas para a população (cor mais escura 
exclusiva), privadas para uma área continental (cor 
mais clara compartilhada por todo o grupo 
continental), compartilhadas entre áreas continentais 
(cinza claro) e compartilhadas entre todos os 
continentes ( cinza escuro) 
 
 
 
 
 
 
REPARO DE MUTAÇÕES 
A taxa final de erros pode ser da ordem de 10-10 ( 1 em 
10bilhões) 
REPARO POR EXCISÃO DE BASES 
NITROGENADAS 
→ A desaminação de citosina gera uma uracila e 
resulta na troca de pares GC para AT após o 
próximo passo de replicação/divisão celular 
 
19 Genética Médica – L.M 
→ Uracilas na molécula do DNA são retiradas pela 
Uracil-glicosilase (Ung-U), tornando o sítio 
apurínico (sem base nitrogenada purina) 
→ Enzima APEX (nuclease) cliva a fita de DNA 
→ DNApol + DNA ligase + XRCC (proteína de reparo) 
repõem o nucleotídeo faltante 
 
REPARO POR EXCISÃO DE NUCLEOTÍDEOS 
ACOPLADO À TRANSCRIÇÃO 
❖ O processo de transcrição é interrompido em sítios 
com mutações 
→ Moléculas de controle do reparo do DNA são 
acionadas 
→ Uma vez que o dano é reconhecido pelas proteínas 
CS, um complexo proteico de reparo é montado na 
região danificada (proteínas XPs de reparo + 
proteínas RPA de ligação à fita simples de DNA + 
fator de transcrição TF) 
→ Outras proteínas (XPG e ERCC) clivam o DNA na 
extremidade 5´e 3´do local danificado 
→ DNA polimerase (+ PCNA) recupera a região 
retirada, com base na fita íntegra 
 
REPARO DE MAL PAREAMENTO 
❖ Inserções, deleções e incorporação errada de 
nucleotídeos no DNA 
→ Complexo Mut (MHA2+MSH6) revisam a fita de 
DNA em busca de erros de pareamento 
→ O complexo Mut atrai outras proteínas de reparo 
(MLH+PMS+EXD) que retiram alguns nucleotídeos 
da região danificada 
→ A DNA polimerase é então acionada, levando à 
polimerização da nova fita de DNA 
→ DNA polimerases – algumas polimerases humanas 
possuem atividade exonuclease 3´ → 5´ que 
remove nucleotídeos mal pareados 
 
 
 
20 Genética Médica – L.M 
REPARO DE QUEBRA DE FITA DUPLA DE DNA 
1. Reparo por recombinação homóloga 
(cromossomo homólogo integro é utilizado como 
molde para o reparo) 
2. Junção de extremidade não-homólogas (ou 
recomposição da cromátide) 
Quebra da fita dupla de DNA (dsDNA) aciona uma série 
de proteínas que se ligam à extremidade da molécula 
quebrada. Tais proteínas adequam o DNA para se 
reconectar 
Um complexo proteico (Artemis+PK) é recrutado 
mantendo a união das extremidades lesionadas do 
DNA 
Nucleotídeos são inseridos pela DNApol até as fitas 
complementares se reconectarem (pontes de 
hidrogênio)