consequencias das mutacoes

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Introdução
Entende-se por mutação qualquer mudança, geralmente ao acaso, que ocorre no material genético. As mutações alteram a estrutura do DNA, composto por nucleotídeos. Essa mudança pode resultar na síntese de uma proteína com função alterada.
O presente trabalho surge no contexto da cadeira de Genética Molecular, tem como tema Consequências das Mutações, seus Efeitos Fenotípicos e Mecanismos de Reparo. Abordar-se-ão aspectos relativos ao tema em questão.
0.1.Objectivos
0.1.1.Objectivos gerais
1. Estudar as Mutações
0.1.2. Objectivos específicos
1. Descrever as consequências das mutações;
1. Abordar sobre efeitos fenotípicos das mutações;
1. Mencionar e descrever os mecanismos de reparo das mutações.
Metodologia	
Para a realização do presente trabalho, baseou-se numa primeira fase no método de observação indirecta, a qual consistiu na consulta de diversas obras bibliográficas, artigos científicos e correlacionou-se a informação que diz respeito ao tema em estudo, em seguida, usou-se o método analítico que consistiu na análise de informação com respectiva compilação com as obras utilizadas que vem referenciado no fim do trabalho.
Consequências das Mutações
Aneuplodias
Segundo Borges-Osório & Robinson (2013): 
As aneuplodias são alterações que envolvem um ou mais cromossomos de cada par, dando origem a múltiplos não exactos do número haplóide característico da espécie. Elas decorrem de não disjunção ou separação de um ou mais cromossomos durante a anáfase I e ou na II da meiose ou na anáfase da (s) da mitose do zigoto. 
A não disjunção ocorre mais frequentemente durante a meiose e pode se dar tanto na primeira como na segunda divisão.
Se ela ocorrer na primeira divisão, o gâmeta com o cromossomo em excesso, em vez de ter apenas um dos cromossomos de um determinado par, se a não disjunção ocorrer na segunda divisão meiótica, ambos os cromossomos do mesmo par (no gâmeta que ficou com o excesso do cromossomos) serão de origem idêntica: ou materna ou paterna.
A não disjunção pode ocorrer nas primeiras divisões mitóticas após a formação do zigoto. Isso poderá, no entanto resultar na presença de duas ou mais linhagens celulares diferente no mesmo indivíduo, fenómeno conhecido como mosaicismo. 
A causa desse fenómeno é desconhecida. Sabe-se, porem, que em humanos os cromossomos acrocentricos apresentam um risco maior de não disjunção; alem disso, pode haver um efeito da idade na ovogénese materna, já que o processo de formarão de gâmetas femininos estaciona por muitos anos no fim da prófase I (dictióteno) e a fertilização pode se dar muito após a ovulação.
Outro mecanismo responsável pelas aneuploidias é a perda de um cromossomo, provavelmente devido a um "atraso" a separação de um dos cromossomos, durante a anáfase.
Figura 1: Representação esquemática da mitose.
Fonte: Borges-Osório & Robinson, (2013)
Consequências da não disjunção dos cromossomos sexuais
	Situação
	Óvulo
	Espermatozóide
	Consequência 
	Normal
	X
	Y
	XY Homem normal
	Normal 
	X
	X
	XX Mulher normal
	Não disjunção feminina
	XX
	Y
	XXY Síndrome de Klenefelter
	
	XX
	X
	XXX Síndrome de triplo X
	
	
	Y
	 Y inviável
	
	
	X
	X síndrome de Turner
	Não disjunção masculina (meiose I)
	X
	
	X Síndrome de Turner
	
	X
	XY
	XXY Síndrome de Klenefelter
	Não disjunção masculina (meiose II)
	X
	XX
	XXX Sindrome de triplo X
	
	X
	YY
	XYY Síndrome de Jacobs (duplo Y)
	
	X
	
	X Síndrome de Turner
Fonte: Borges-Osório & Robinson, 2013
As principais aneuplodias são:
Nulissomia – quando há perda dos dois membros de um par cromossômico (2n-2). As nulissomias são em geral letais ( Borges-Osório & Robinson, 2013).
monossomia – quando há perda de um dos cromossomos de par, isto é, quando o numero de cromossomos da célula for 2n-1. As perdas de cromossomos ou de segmentos cromossômicos tem-se mostrado mais deletérias do que a adição. Com a excepção da monossomia do X, os indivíduos com monossomias, completas de qualquer autossomo são geralmente invisíveis. A monossomia completa de 21 é rara e poucos casos foram descritos, havendo incerteza no diagnóstico citogenético dos primeiros casos (Borges-Osório & Robinson, 2013).
Trissomia – quando um mesmo cromossomo apresenta-se repetido três vezes (2n+1) em vez de duas, como seria normal. As trissomias são as alterações numéricas mais importantes sob o ponto de vista clínico. Como a maioria das alterações cromossômicas na espécie humana, elas estão, em geral, associadas a mal formações congénitas múltiplas e deficiência mental. Exemplo, trissomia do cromossomo 21ou síndrome de Down (Borges-Osório & Robinson, 2013).
Outras neuloploidias mais raras são: 
Tetrassomia – na qual um cromossomo está representado quatro vezes (2n+2). Exemplo, síndrome do tetra X (44+XXXX ou , XXXX) (Borges-Osório & Robinson, 2013).
Trissomia dupla – corresponde à trissomia de dois cromossomos pertencentes a pares diferentes (2n+1+1) ( Borges-Osório & Robinson, 2013).
Efeitos fenotípicos das mutações 
Outra forma usada para classificar as mutações são seus efeitos fenotípicos. No nível geral, podemos diferenciar uma mutação com base no seu fenótipo comparado com o fenótipo do tipo selvagem. Uma mutação que altera o fenótipo do tipo selvagem é chamada de mutação directa, enquanto uma mutação reversa (uma reversão) muda um genótipo mutante de volta para o tipo selvagem (Pierce, 2017).
Os geneticistas usam outros termos para descrever os efeitos das mutações nas estruturas da proteína. Uma substituição de base que resulta em um diferente aminoácido na proteína é chamada de mutação missense. Uma mutação nonsense muda um codon com sentido (que especifica um aminoácido) em um codon sem sentido (que termina a tradução). Se ocorrer uma mutação nonsense precoce na sequencia de mRNA, a proteína será truncada e, em geral, não funcional (Pierce, 2017).
Por causa da redundância do código genético, alguns codons diferentes especificam o mesmo aminoácido. Uma mutação silenciosa muda um codon para um codon sinonimo que especifica o mesmo aminoácido, alterando a sequencia de DNA sem mudar a sequência de aminoácidos da proteína. Nem todas as mutações silenciosas, entretanto, são realmente silenciosas: algumas têm efeitos fenotípicos. Por exemplo, mutações silenciosas podem ter efeitos fenotípicos quando diferentes tRNAs (chamados de tRNAs isoaceptores), são usados para diferentes codons sinónimos. Como alguns tRNAs isoaceptores são mais abundantes que outros, qual codon sinonimo é usado pode afectar a taxa de síntese de proteína. A taxa de síntese de proteína pode influenciar o fenótipo ao afectar a quantidade de proteína. Outras mutações silenciosas podem alterar sequências próximas de junções exon-intron que afectam a recomposição. Ainda, outras mutações silenciosas podem influenciar a ligação de miRNAs a sequências complementares no mRNA, que determinam se o mRNA será traduzido (Pierce, 2017).
Uma mutação neutra é uma mutação missense que altera a sequência de aminoácidos da proteína mas não muda sua função de forma significativa. Mutações neutras ocorrem quando um aminoácido é substituído por outro que é quimicamente semelhante ou quando o aminoácido afectado tem pouca influência na função da proteína. Por exemplo, ocorrem mutações neutras em genes que codificam a hemoglobina: embora essas mutações alterem a sequência de aminoácidos da hemoglobina, elas não afectam sua capacidade de transportar o oxigénio (Pierce, 2017). 
As mutações de perda de função provocam perda completa ou parcial da função normal. Uma mutação de perda de função modifica a estrutura da proteína de modo que ela funcione mais correctamente – ou a mutação pode ocorrer em regiões regulatórias que afectam a transcrição, tradução ou a reposição da proteína. Essas mutações são frequentemente recessivas: um organismo diplóide tem de ser homozigoto para uma mutação de perda da função antes que os efeitos da perda da proteína funcional possam ser exibidos. As mutações que provocam a fibrose cística são do tipo com perda de função: elas produzem uma forma não funcionalda proteína reguladora de condutância transmembrana da fibrose cística, que normalmente regula o movimento dos iões cloreto para dentro e para fora da célula (Pierce, 2017).
Por outro lado, uma mutação de ganho de função faz com que a célula produza uma proteína ou produto de gene cuja função não existe normalmente. Esse caso pode ser um produto totalmente novo do gene ou um produzido em um tecido inadequado ou em um momento inadequado do desenvolvimento por exemplo, uma mutação em um gene que codifica um factor de crescimento pode fazer com que o receptor mutante estimule o crescimento de forma constante, mesmo na ausência do factor de crescimento. As mutações de ganho de função são dominantes na sua expressão, porque uma única cópia da mutação leva a um novo produto gênico. Ainda, outros tipos de mutações são mutações condicionais, expressas apenas em algumas circunstâncias. Por exemplo, algumas mutações condicionais afectam o fenótipo apenas em temperaturas elevadas. Outras são mutações letais, que provocam a morte prematura (Pierce, 2017).
Figura 2: mutações missense (A), nossense (B) e silenciosas (C).
Fonte: Pierce (2017)
Mutações supressoras
Uma mutação supressora é uma mudança genética que esconde ou suprime o efeito de uma outra mutação. Esse tipo de mutação é diferente de uma mutação reversa, na qual o sítio mutado volta para a sequência original do tipo selvagem. Uma mutação supressora percorre em um sítio diferente do sítio da mutação original; assim um indivíduo com mutação supressora é um duplo mutante, tendo a mutação original e a mutação supressora, mas exibindo o fenótipo de um tipo selvagem não mutante. Os geneticistas diferenciam entre duas classes de mutações supressoras: intragênicas e intergênicas (Pierce, 2017).
Figura 3: relação entre as mutações directas, reversas e supressoras
Fonte: Pierce (2017)
Mutações supressoras intragênicas
Uma mutação supressora intragênica ocorre no mesmo gene que tem a mutação a ser suprimida e pode funcionar de várias maneiras. O supressor pode mudar um segundo nucleotídeo no mesmo códon alterado pela mutação original, produzindo um códon que especifica o mesmo aminoácido que o especificado pelo códon original, não mutante. Os supressores intragênicos também podem suprimir uma mutação no quadro de leitura. Se a mutação original for a deleção de uma base, então a adição de uma única base em local do gene restaurar o quadro de leitura original (Pierce, 2017).
Considere a sequência de nucleotídeos a seguir na fita molde de DNA e os aminoácidos que ela codifica: 
 DNA.			3' - AAA TCA CTT GGC GTA CAA - 5' 
 mRNA 		 5' - UUU AGU GAA CCG CAU GUU - 3' 
Aminoácidos:			 Phe Ser Glu pro His Val
Suponha que ocorra a deleção de uma base no primeiro nucleotídeos do segundo códon. Essa selecção muda o quadro de leitura em um nucleotídio e altera todos os aminoácidos que seguem a mutação (Pierce, 2017).
 DNA 			3' - AAA TCAC TTG GCG TAC AA - 5'
 mRNA. 		 5' - UUU GUG AAC CGC AUG UU - 3’
Aminoácidos	 		phe val Asn Arg Met
Se um único nucleotídeos for adicionado ao terceiro códon (a mutação supressora), o quadro de leitura é restaurado, embora dois dos aminoácidos sejam diferentes dos especificados pela sequência original (Pierce, 2017).
 DNA 			3’ - AAA CAC TTT GGC GTA CAA - 5'
 mRNA 		5' - UUU GUG AAA CCG CAU GUU - 3'
Aminoácidos			phe Val Lys Pro His Val
Do mesmo modo, uma mutação por causa de uma inserção pode ser suprimida por uma subsequente deleção no mesmo gene (Pierce, 2017).
Uma terceira maneira de um supressor intragênico actuar consistente em fazer mudanças compensatórias na proteína. Uma primeira mutação missense pode a dobradura de uma cadeia de polipeptídeos ao alterar a maneira como os aminoácidos na proteína interagem entre si. Uma segunda missense em um diferente sítio (o supressor) pode recriar o padrão de dobradura original ao restaurar as interacções entre os aminoácidos (Pierce, 2017).
Figura 4: mutação supressora e intragênica
Fonte: Pierce (2017).
Mutações supressoras intergênicas
Uma mutação supressora intergênica, ao contrário, ocorre em um gene diferente daquele que carreia a mutação original. Em alguns casos, esses supressores modificam a tradução do mRNA.a sequência original do DNA é AAC (UUG no mRNA) e especifica a leucina, esta sequência sofre mutação para ATC (UAG no mRNA), um codón de término. A mutação nonsense ATC poderia ser suprimida por uma segunda mutação em um gene diferente que codifica um tRNA; essa segunda mutação resultaria em um codón capaz de parear com o codón de término UAG. Por exemplo, o gene que codifica o tRNA para tirosina (tRNA),que tem o anticodón AUA, sofreria mutação para ter o anticodón AUC, em vez de a tradução terminar no codón UAG, a tirosina seria inserida na proteína e seria produzida uma proteína inteira, embora a tirosina agora substitui se a leucina. O efeito dessa mudança dependeria do papel desse aminoácido na estrutura geral da proteína, mas é provável que o efeito da mutação nonsense, que interrompe a tradução prematuramente (Pierce, 2017).
Como muitas células em muitos organismos têm múltiplas cópias de gene de tRNA, outras cópias não mutantes de tRNA permaneceriam disponíveis para reconhecer os codóns de tirosina nos transcritos do gene mutante em questão, e outros genes seriam expressos simultaneamente. Esperaríamos que os tRNAs que não sofreram a mutação supressora descrita também suprimiriam os códons de término normais nas extremidades das sequências codificadoras, resultando na produção de proteínas maiores que o normal, mas esse evento não ocorre (Pierce, 2017).
Os supressores intergênicos também podem agir por interacções genicas. As cadeias de polipeptídios produzidas por dois genes podem interagir para produzir uma proteína funcional. Uma mutação em um gene pode alterar o polipeptídio codificado de modo que a interação dos dois polipeptídios seja destruída, e nesse caso não ocorre produção de uma proteína funcional. Uma mutação supressora no seu gene pode produzir uma mudança compensatória no seu polipeptídio, portanto, restaurando a interação original (Pierce, 2017).
Figura 5: mutação supressora intergênica
Fonte: Pierce (2017)
Mecanismo de reparo
Qualquer dano que introduza uma alteração na dupla hélice de DNA representa uma ameaça à constituição genética da célula. Em geral, esse dano é reconhecido e corrigido por sistemas de reparo tão complexos e importantes para a célula quanto o mecanismo de replicação de DNA. No entanto, esses sistemas podem falhar, e, nesse caso, o dano em questão se converte em uma mutação, com possíveis consequências prejudiciais a célula (Borges-Osório & Robinson, 2013).
A importância do reparo do DNA em eucarióticos é comprovada pela identificação de mais de uma centena de genes de reparo no gnoma humano. Os sistemas de reparo podem ser classificados em vários tipos, conforme ilustra a figura (Borges-Osório & Robinson, 2013).
Figura 6: Mecanismo de reparo
Fonte: Borges-Osório & Robinson, 2013
Reparo do pareamento errado
A replicação é um processo muito preciso: cada nova copia de DNA tem menos de um erro por um bilhão de nucleotídeos. Entretanto no processo de replicação, as bases com pareamento errado são incorporadas no novo DNA com uma frequência de a ; então, a maioria dos erros que surgem inicialmente são corrigida e nunca se tornam mutações permanentes. Algumas dessa correcções são feitas na revisão pelas DNA polimerases (Pierce, 2017).
Muitos nucleotídeos incorrectamente inseridos que escapam da detecção da revisão são corrigidos pelo reparo de pareamento errado. As bases incorrectamente pareados são detectados e corrigidas pelas enzimas de reparo de pareamento. Além disso, o sistema de reparo, corrige pequenas alças não pareadas no DNA, como as causadas pelo deslize da fita na replicação. Algumas repetições de nucleotídeos podem formar estruturas secundárias na fita não pareada, tornando possível que elas escapem da detecção desse sistema (Pierce, 2017).Após a incorporação de erro ser identificada, as enzimas desse sistema de reparo retiram a secção da fita recém-sintetizada e preenchem o espaço com novos nucleotídeos ou usar a fita de DNA original como molde. Para que essa estratégia funcione, o reparo de pareamento errado deve ter uma forma para diferenciar entre as fitas antigas e novas de DNA de modo que o erro de incorporação, mas não parte da fita original seja removido (Pierce, 2017).
As proteínas que fazem o reparo de pareamento errado na E. coli diferenciam entre as fitas antigas e nova por grupos metila em sequências especiais da fita antiga. Após a replicação os nucleotídeos adenina na sequência GATC são metilados. O processo de metilação é atrasado, e então, imediatamente após a replicação, a fita antiga está metilada e a nova, não. O complexo de reparo de pareamento errado produz uma sequencia GATC não metilada próxima das bases malpareadas. Ele corta a fita não metilada no sitio GATC e degrada a fita entre o corte e as bases malpareadas. A DNA polimerase e ligase preenche o espaço da fita não metilada com nucleotídeos correctamente pareados (Pierce, 2017).
O reparo do pareamento errado nas células eucarióticas é semelhante àquele na E. coli mas ainda não sabemos como as fitas antigas e novas são reconhecidas. em alguns eucarióticos, como as leveduras e as moscas-da-fruta, não há metilação detectável (Pierce, 2017).
Figura 7: reparo por pareamento errado
Fonte: Pierce (2017)
Reparo directo
O reparo directo não substitui os Nucleotídeos; ao contrário, ele os coloca em suas estruturas originais (correctas). Um dos mecanismos de reparo directo mais estudado é a fotoreactivação dos dimeros de pirimidina induzidos pelo UV. A.E.coli e algumas células eucarióticas tem uma enzima chamada fotoliase, que usa a energia capturada da luz para quebrar as ligações covalentes e unem as pirimidinas como um dimero (Pierce, 2017).
O reparo directo também corrige -metilguanina, um produto da alquilacao que parea com adenina, produzindo as transversões G•CT•A. Uma enzima chamada mitila da – metilguanina-DNA metiltransferase remov o grupo metila da metilguanina, restaurando a base para guanina (Pierce, 2017).
Figura 8: reparo directo
Fonte: Pierce (2017)
Reparo por excisão de bases
No reparo por excisão de bases, uma base modificada é primeiro retirada e então o nucleotídeo inteiro é substituído a excisão das bases modificadas por um conjunto de enzimas chamado DNA glicosilases; cada reconhece e remove um tipo específico de base modificada ao romper a ligação e une aquela base ao átomo de carbono 1′ do açúcar desoxirribose. A uracila glicolase, por exemplo, reconhece e remove a uracila produzida pela desaminação da citosina (Pierce, 2017). 
Após a base ser removida, uma enzima chamada AP (apurínica ou apririmidínica) endonuclease corta a ligação fosfodiéster, e outras enzimas removem o açúcar desoxiribose. A DNA polimerase uma ou mais novos nucleotídeos ao grupo 3′ -OH exposto, substituindo a secção de nucleotídeos da fita danificada. O corte no esqueleto fosfodiéster é selado pelo DNA ligase. E sequência original intacta é restaurada (Pierce, 2017).
As bactérias usam DNA polimerase I para substituir os nucleotídeos retirados, mas os eucarióticos usam a DNA polimerase β, que não faz a revisão e tende a cometer erros. Em geral, a DNA polimerase β comete um erro a cada 4.000 nucleotídeos inseridos. Cerca de 20.000 a 40.000 de modificações de base por dia são reparadas por excisão de base, e então a DNA polimerase β pode introduzir cerca de 10 mutações por dia no gnoma humano (Pierce, 2017).
Figura 9: reparo por excisão de bases
Fonte: Pierce, 2017
Reparo por excisão de nucleotídeo
Outra via de reparo de reparo é por excisão de nucleotídeos, que remove lesões volumosas de DNA (como dímeros de perimidinas) que distorcem a dupla hélice. o reparo por excisão de nucleotídeos pode reparar muitos tipos diferentes de danos ao DNA e é encontrado nas células de todos os organismos, desde as bactérias ate aos humanos (Pierce, 2017).
O processo de excisão de nucleotídeo é complexo, vários genes participam dessa etapa nos humanos. Primeiro, um complexo de enzimas analisa o DNA, procurando distorções da sua configuração tridimensional. Idem
Quando uma distorção é detectada, enzimas adicionais separam as duas fitas de nucleotídeos da região danificada, e as proteínas ligadoras de fita única estabilizam as fitas separadas. A seguir, um esqueleto de açúcar fosfato da fita danificada é clivado em ambos os lados da lesão. Parte da fita danificada é removida pelas enzimas helicases, e a lacuna é preenchida pela DNA polimerase e "selada" pela DNA ligase. Idem
Figura10: Reparo por excisão de Nucleotídeos 
Fonte: Pierce (2017)
Reparo por recombinação homóloga
Esse tipo de reparo lida com quebras da dupla hélice do DNA sem eucariótos, em consequência disposição a radiações ionizantes, por exemplo. Esses danos podem levar a rearranjos cromossômicos, doenças sindrómicas (como a anemia de fanccon e a ataxia-telangiectasia) e morte celular (Borges-Osório & Robinson, 2013).
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. Assim, a síntese de DNA continua a partir da extremidade 3 ′ pendente, na região danificada, usando a fita íntegra de DNA como molde. Essa interação entre as cromátides-irmãs é necessária porque, como ambas as fitas de uma hélice de DNA estão rompidas, não existe uma fita parental íntegra que possa servir de sequência-molde para o reparo. A seguir, a molécula heteroduplice é resolvida, e as cromátides-irmãs se separam. Esse processo de reparo ocorre geralmente após a replicação de DNA, no fim da fase S ou na fase G2 do ciclo celular, momento em que as cromátides-irmã estão disponíveis para serem utilizadas como moldes para o reparo; por isso se diz que o reparo por recombinação homóloga é acurada (Borges-Osório & Robinson, 2013).
Figura 11: reparo por junção de extremidades homólogas
Fonte: Borges-Osório & Robinson (2013)
Reparo por junção de extremidades não homólogas
É também um tipo de reparo de quebra da dupla hélice do DNA, em que o sistema pode unir extremidades de DNA não homologas. Esse sistema é activado na fase G1 do ciclo celular, por tanto antes da replicação do DNA; como algumas sequências nucleotídicas são perdidas no momento da junção, diz-se que esse sistema de reparo é sujeito a erros (Borges-Osório & Robinson, 2013). 
Reparo por subunidades catalíticas da DNA polimerase
Muitas DNA polimerases, podem ressintetizar seguimentos de DNA, para reposição. Em geral, essas enzimas utilizam se do mecanismo de revisão para verificar as sequencias das fitas filhas e remover erros (Borges-Osório & Robinson, 2013). 
Constatações
Findo o trabalho em alusão constatamos que segundo seus efeitos fenotípicos, as mutações podem ser classificadas em mutações de perda de função que reduzem ou eliminam a função do seu produto gênico, podendo ser dominantes ou recessivas e mutações de ganho de função, que resultam em um produto gênico com função reforçada ou nova, sendo geralmente dominantes.
Constatamos também que qualquer dano que introduza uma alteração na dupla hélice do DNA representa uma ameaça à constituição genica da célula. Em geral, esse dano é reconhecido e corrigido por sistemas de reparo tão complexos e importantes para a célula quanto o mecanismo de replicação do DNA. No entanto, esses sistemas podem falhar, e nesse caso o dano em questão se converte em uma mutação, com possíveis consequências prejudiciais na célula.
Referência Bibliográfica 
BORGE-OSORIO, Maria Regina & 	ROBINSON, Wanyce Miriam. Genetica Humana. 3.ed. Porto Alegre: Artmed, 2013.
PIERCE, Benjamin A. Genetica: Um Enfoque Conceitual. 5.ed. Rio de Janeiro:GuanabaraKoogan, 2017.