MUTAÇÕES E POLIMORFISMOS

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Mutações e polimorfismos
Origem das mutações e polimorfismo
Existem alterações na sequência do DNA. Se essas alterações forem raras na população, elas são denominadas “mutações”. Já as alterações comuns na população são denominadas “polimorfismos”.
Mutações gênicas (ou mutações de ponto):
A mutação gênica consiste na substituição permanente de uma base nitrogenada na sequência de DNA. Para ser considerada uma mutação, essa substituição deve estar presente em menos de 1% da população.
Se determinada região do DNA apresentar uma mutação em sua sequência e se essa mesma região for transcrita para RNA, o RNAm terá, também, uma alteração e, ao ser traduzido, dará origem a uma cadeia polipeptídica com aminoácido alterado, alterando a proteína a ser sintetizada.
Toda estrutura gênica é formada por sequências regulatórias e por sequências estruturais. As sequências regulatórias consistem em regiões promotoras (não transcritas) e nas regiões 5’-UTR e 3’-UTR (transcritas e não traduzidas). Já as sequências estruturais consistem em éxons e íntrons, os quais correspondem ao referencial aberto de leitura.
Se a sequência promotora sofrer alteração na sequência consenso, ela interfere na regulação da expressão do gene que ela controla. Essa alteração pode provocar um ganho de função da expressão gênica ou uma perda de função, onde uma alteração de base faz com que os fatores de transcrição sejam impossibilitados de se ligarem a essa região promotora, fazendo com que o gene deixe de ser transcrito.
Se ocorrer uma alteração nas regiões 5’-UTR e 3’-UTR, o RNAm pode não funcionar adequadamente, pois são essas as regiões responsáveis por conferir estabilidade ao RNAm. No caso da região 5’-UTR, existem sequências-consenso onde a subunidade menor do ribossomo se liga e, se houver alteração nesta região, o ribossomo torna-se incapaz de se ligar. Consequentemente, o RNAm não será traduzido.
Se a mutação ocorrer na sequência consenso sinalizadora para o spliceossomo presente na transição entre éxons e íntrons, os spliceossomos não reconhece a região de emenda e o RNAm primário não é processado corretamente, uma vez que o splicing não ocorre adequadamente. Consequentemente, pode-se originar uma proteína distinta da proteína que deveria ser sintetizada.
Por fim, se a sequência de um códon for modificada, existe a possibilidade de originar um códon diferente, alterando o aminoácido a ser traduzido e, consequentemente, a cadeia polipeptídica da proteína a ser sintetizada.
As alterações que ocorrem no DNA de células gaméticas consistem em alterações germinativas e, portanto, são alterações hereditárias. As alterações que ocorrem no DNA de células somáticas consistem em alterações somáticas e, portanto, são alterações não hereditárias.
Origem das mutações gênicas:
As mutações podem ser originadas por vírus, por origem química (ex.: brometo de etídio), por erros no sistema de reparo de DNA ou por origem física (ex.: radiação).
a.) Vírus
O vírus, ao ser reconhecido pela célula a ser infectada, libera seu material genético, o qual pode ser incorporado ao nosso genoma, podendo originar mutações. Pode ocorrer o rompimento de um gene, o que prejudica a síntese da cadeia polipeptídica.
Os vírus de inserção contém a fase lisogênica, onde ele encontra-se inerte em nosso genoma, podendo causar mutação. À medida que a célula se divide, ela propaga o pró-vírus. Quando o pró-vírus é ativo e o genoma do vírus passa a ser expressado, considera-se a fase lítica.
A inserção de vírus causa instabilidade no genoma do hospedeiro.
b.) Química
Existem substâncias químicas que são agentes intercalantes em dupla-fita de DNA, inibindo a replicação e o reparo do DNA. Consequentemente, pode ocorrer a inserção ou a retirada de um par de bases nitrogenadas, causando alterações na molécula de DNA.
A desaminação é outro processo químico capaz de alterar a sequência do DNA. A maioria da região promotora de genes housekeeping é constituída por ilhas CpG. Quanto maior a quantidade de repetição dessas ilhas, maior a afinidade da citosina pelo radical metil, o qual inibe a região promotora do gene. Uma citosina metilada é semelhante à timina, podendo incorporar erroneamente uma timina na sequência de DNA. O mecanismo de reparo ou a DNA polimerase retira a timina pareada erroneamente e incorpora uma citosina. Se o mecanismo for incapaz de corrigir o nucleotídeo incorporado erroneamente, o nucleotídeo permanece na fita, se pareando com outro nucleotídeo na próxima transcrição.
c.) Física
As radiações UV podem romper a dupla fita de DNA, causando deleção de bases da região do DNA que foi quebrada, e podem originar dímeros de timina, o que confere alteração na estrutura tridimensional da molécula de DNA.
Principais tipos de mutações:
Os principais tipos de mutação são: sentido trocado, sem sentido, matriz de leitura, deleção, duplicação e inserção.
As mutações podem ser triadas ao nascimento pelo teste do pezinho, realizado pelo Programa Nacional de Triagem Neonatal. O teste do pezinho básico é capaz de identificar: fenilcetonúria, hipotireoidismo congênito, anemia falciforme, fibrose cística, deficiência de biotinidase e hiperplasia adrenal congênita.
Mutação e doenças monogênicas
Doenças monogênicas são decorrentes de alterações na sequência de DNA na região de um gene específico.
a.) Anemia falciforme:
Hemácias normais mantém suas formas quando liberam o oxigênio aos tecidos periféricos. Em indivíduos portadores de anemia falciforme, a hemoglobina S causa deformidade nas hemácias quando ocorre a liberação de oxigênio na circulação venosa, bloqueando o fluxo das células.
A anemia falciforme é causada por mutações no gene da β-globina (HBB). Essa mutação consiste numa substituição da adenina por timina no sexto códon (GAG).
Os indivíduos podem ser homozigotos para os alelos mutados, sendo, portanto, portadores de anemia falciforme, ou então apresentar apenas uma alelo mutado (heterozigóticos), não sendo portadores da doença, mas apresentando um traço siciêmico. A confirmação da hipótese diagnóstica da anemia falciforme se dá por meio da realização do sequenciamento de Sanger: se o padrão for o mesmo para ambas as fitas, o indivíduo é homozigoto, mas se o padrão for diferente para cada fita, o indivíduo é heterozigoto.
b.) Neurofibromatose:
É uma doença autossômica dominante. 
Quando aparece pela primeira vez em uma família, a mutação é denominada “mutação de novo”.
A neurofibromatose é ocasionada por mutação no gene NF1. O RNAm derivado da transcrição do gene mutante resulta em tradução prematura, uma vez que o códon de parada foi estabelecido anteriormente. A mutação consiste numa substituição do códon CGA no alelo normal por TGA no alelo mutado. Uma vez que a mutação dá origem ao códon de parada, ela é denominada de mutação sem sentido.
c.) Doença de Tay-Sachs
A doença de Tay-Sachs é causada por uma mutação gênica e apresenta diversas alterações fenotípicas. Ela é caracterizada por deterioração mental e física desde a lactância decorrente da deficiência enzimática da hexosaminase A, levando ao acúmulo de gangliosídeos nos neurônios. 
O exame genético que confirma a hipótese diagnóstica é o molecular, no qual há o sequenciamento do gene HEXA, o qual pode estar mutado. Nessa doença, a mutação ocorre na emenda entre o éxon 12 e o íntron 12. A consequência dessa alteração é a falha no processo de splincing, tendo por resultado a síntese de um RNAm alterado.
d.) Distrofia muscular
Doença que acomete principalmente crianças do sexo masculino. Ela é caracterizada pela perda de massa muscular, que pode ser fatal.
A mutação ocorre no gene DMD, responsável pela codificação da proteína distrofina, responsável pela ponte entre o esqueleto e a matriz extra-celular. O gene DMD, por ser um gene extenso, pode sofrer diversos tipos de mutações, podendo originar tanto a Distrofia Muscular de Ducchene quanto a Distrofia Muscular de Becker, além de cardiomiopatia.
A Distrofia Muscular de Becker ocorre uma deleção de trincas de pares de bases de uma região intrônica, sendo assim,ocorre a produção de distrofina parcialmente funcional. Já na Distrofia Muscular de Ducchene, ocorre a deleção de um número de pares de bases não múltiplo de três, resultando na completa ausência da proteína distrofina. Quando a deleção do número de pares de bases não é múltiplo de três, ocorrem mutações por mudança de matriz de leitura.
e.) Hemofilia
A hemofilia tem como sintomatologia a incapacidade de coagulação. Ela pode ser decorrente de mutações no gene F8 (hemofilia A) ou no gene F9 (hemofilia B).
A hemofilia A é caracterizada pela deficiência do fator VIII da coagulação decorrente de mutação no gene Xq28. Já a hemofilia B é caracterizada pela deficiência do fator IC decorrente de mutação no gene Xq27.1 Ambos os genes se localizam no cromossomo X.
No caso da hemofilia B, os nucleotídeos -5 e -6 da região promotora do gene F9 podem sofrer alterações. A alteração mais frequente de alteração de nucleotídeos é nos nucleotídeos em torno de -26. A alteração da sequência promotora faz com que os fatores de transcrição deixem de reconhecer a sequência, eles desativam o gene que eles controlam. Consequentemente, não há transcrição em RNAm nem a síntese de proteínas.
A hemofilia consiste em um evento de heterogeneidade genética, pois há a ocorrência de mesmos fenótipos ou fenótipos similares a partir de mecanismos genéticos diferentes. Existe também a heterogeneidade genética de locus, a qual ocorre quando mais de um gene (locus) pode originar o mesmo fenótipo ou fenótipos semelhantes.
f.) Fibrose cística
Consiste em um acúmulo anormal nas concentrações de sal no organismo. Essa doença decorre de uma mutação no gene CFTR, o qual codifica uma superfamília de transporte de membrana ligada à ATP, controlando a secreção de água e íons.
Na fibrose cística, ocorre a deleção de três pares de base, resultando na deleção do aminoácido fenilalanina. O portador de fibrose cística é homozigoto. O portador de um alelo mutado apresenta problemas pulmonares, de intestino e pâncreas.
g.) Coreia de Huntington
Consiste em uma doença neurodegenerativa progressiva, caracterizada por sintomas motores, declínio cognitivo e doenças psiquiátricas. Essa doença decorre de uma mutação no gene HTT, o qual codifica a proteína huntinina HTT. Quando há trinucleotídeos (CAG)n no éxon 1 do gene HTT em acima de 37 repetições, ocorrem alterações na proteína.
Polimorfismos
O polimorfismo consiste em qualquer alteração permanente na sequência de bases do DNA. Entretanto, diferentemente das mutações, os polimorfismos consistem em uma alteração presente em mais de 1% dos indivíduos de uma população. Os polimorfismos são responsáveis pela variabilidade genética na população, a qual decorre da ocorrência conjunta de dois ou mais alelos alternativos na população.
As variações, em conjunto, podem estar associadas a diversas doenças, geralmente multifatoriais, e podem apresentar um efeito fenotípico. Essas variações conferem efeito latente ao longo da vida.
Os polimorfismos podem ser de acordo com os seguintes tipos de arranjos de sequência de DNA: CNV, STR e SNP. Os CNVs consistem em variações no número de cópias de longos segmentos do DNA, sendo que essas variações podem ser deleções, duplicações em sequência, duplicações fora de sequência, multialélicas ou complexas. Os STRs consistem em repetições repetitivas de dois a nove pares de bases em tandem, os quais podem ser utilizados na realização de testes de paternidade. Os SNPs são polimorfismos decorrentes da substituição de um nucleotídeo presente tipicamente em dois alelos.
Os polimorfismos podem ser não funcionais (silenciosos), presentes em regiões gênicas e não gênicas, ou funcionais, presentes em regiões gênicas e reguladoras, geralmente presentes na forma de deleções e relacionados ao aumento ou diminuição de níveis protéicos. Os polimorfismos não funcionais são úteis na medicina forense (na identificação de indivíduos) e na clínica (ex.: identificação de compatibilidade para transplantes). Já os polimorfismos funcionais são utilizados para a determinação de genótipos suscetíveis a doenças.