10 Mutação e reparo do DNA

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Millena Fernandes l @medmillena 
 
Mutação e reparo do DNA 
XERODERMA PIGMENTOSO 
 Causado por mutações, aumentando o risco de câncer 
de pele e melanoma 
 A mutação ocorre em um grupo de enzimas de reparo 
de DNA 
 Padrão de herança: autossomica recessiva (aumenta o 
risco em casamentos cossanguíneos) 
 Casos são frequentes em função da cosanguinidade 
 Os raios UV causam alterações nos dímeros de 
pirimidina 
É mutação a partir do momento que iniciar a replicação 
O DNA é uma molécula estável? 
 Sim, quando comparado ao RNA 
 Porém, não é tão estável assim. É importante que ele 
tenha uma certa estabilidade, mas também possa ser 
corrigido 
OBS: enzimas de reparo são encontrados em várias espécies 
 A importância dele ser dupla fita: pois se perder uma 
parte da fita complementar, é possível reparar. 
Mantém a estrutura mais estável 
A partir da complementaridade é mais fácil reparar 
MUTAÇÕES 
 São aleatórias; ocorrem no DNA e em qualquer região 
 Vírus de RNA sofre mais mutações que um de DNA 
- RNA é mais instável 
 Modificações nas sequências de bases que vão passar 
para as células filhas 
 Podem gerar diferentes alterações no produto 
 Liberação de DAMP: células morreram por necrose 
Classificação das mutações 
 Quanto à origem 
- Espontânea: alteração do gene ocorre sem intervenção 
intencional do ambiente (ex: DNA polimerase, danos das 
espécies reativas de oxigênio) 
OBS: a atividade revisora da polimerase cliva os nucleotídeos 
erroneamente incorporados permitindo a adição de um correto 
Erros durante a incorporação de nucleotideos ou modificações 
químicas do nucleotídeo já incorporado na molécula 
- Induzidas: exposição a agentes mutagênicos (raio UV, cigarro, 
drogas) 
 Quanto ao tipo celular: 
- Célula somática: mosaicismo; não são transmitidas às gerações 
futuras (causa da maioria dos tipos de câncer) 
- Célula germinativas: são transmitidas às gerações futuras 
 Quanto à adaptabilidade 
- Benéficas 
- Neutras (polimorfismos) 
- Deletérias (doenças genéticas, câncer) 
Mutações de acordo com o nível 
 Gênicas: alteração de um único gene, devido a 
pequenas modificações nos nucleotídeos 
- Silenciosa 
- Sentido trocado (missense muda 1 aminoácidos) 
- Sem sentido (nonsense – stop codon) 
 Cromossômicas: alteração da estrutura dos 
cromossomos ou do seu número, alterando muitos 
genes 
- Deleção 
- Duplicação 
- Inversão 
- Translocação 
Mutação silenciosa 
 
Código genético é degenerado 
Com sentido trocado (missense) 
 
Sem sentido (non sense) 
Gera um stop códon prematuro, gerando uma proteína truncada 
(acaba sendo degradada pelos proteossomos) 
 
Deleção (frameshift) 
Perda de um ou vários nucleotídeos 
Altera toda a sequencia subsequente 
Millena Fernandes l @medmillena 
 
 
Inserção 
Alteração de todos os códons a partir da inserção 
 
Alteração do quadro de leitura 
 
Alterações por repetição de aminoácidos 
Adiciona amioácidos de forma repetitiva 
 
Exemplo: Hangtiton e X-frágil 
Mutações cromossômicas 
Podem alterar o número ou a estrutura 
Numéricas 
- Aneuploidiais 
 
Exemplos: 
síndrome de 
Down, síndrome 
de Turner 
Alteração em 
algum par 
específico com 
cromossomos a 
mais ou a menos 
em relação a 
este par 
Estruturais 
 
Alterações químicas espontâneas 
Há vários tipos 
 Desaminação hidrolítica de bases: perda de um grupo 
amino através de reações de hidrólise 
 
 
- Uracila gerada pela desaminação da citosina -> erro de 
emparelhamento U-G; se não corrigir, ela pode parear com a 
adenina, gerando uma MUTAÇÃO DE PONTO* 
- Hipoxantina emparelha com a citosina: MUTAÇÃO DE PONTO 
- Xantina emparelha com a timina: MUTAÇÃO DE PONTO 
Modifica as 
propriedades de 
emparelhamento de 
bases 
OBS: tipo mais 
frequente de 
desanimação do DNA 
é a da citosina 
 
 
Millena Fernandes l @medmillena 
 
*alteração mais comum. Por isso é importante não ter uracila 
no DNA, apenas no RNA. Enzimas de reparo reconhecem 
rapidamente e corrigem o problema 
5-metilcitosina: está na Ilha CpG, na região promotora do gene 
Hot spots: pontos quentes do DNA, pois estão passíveis de 
sofrer alterações e mutações 
 Despurinação ou pespirimidinação (perda de bases) 
- Perda das purinas ou das pirimidinas (mais comum: perda de 
bases púricas A-G) 
- Pode ocorrer por elevação da temperatura corpórea, em que 
há quebra da ligação N-glicosídica. Entre a pentose e a base 
- Regiões em que há perda das bases, por quebra da ligação 
glicosídica: sítios apúricos ou apirimídicos 
 
TRANSVERSÕES: mutações onde uma base púrica é 
substituída por outra piramídica ou vice-versa, ou seja, um par 
C-G é substituído por outro A-T ou vice-versa 
 Formação de dímeros de timinaMutações induzidas 
 Por agentes mutagênicos 
Possuem a capacidade de alterar a molécula de DNA, 
aumentando a frequência das mutações 
Dependem do papel do indivíduo no ambiente (hábito, trabalho) 
- Físicos: radiação UV, radiação ionizantes e calor 
 
Radiação gera dímeros de pirimidina (mais comum é de timina) 
RAIO UV: Causa torções na molécula, interrompendo a DNA 
polimerase. Distorções importantes para o reconhecimento 
pelas enzimas de reparo 
Taxa de mutação induzida é proporcional à dose da radiação 
 
- Químicos: agrotóxicos, medicamentos, álcool, tabagismo, 
drogas ilícitas, produto químico/petroquímico 
OBS: Mutação causada por bases análogas, pelo ácido nitroso 
e outras substâncias, em que uma base púrica é substituída 
por outra também púrica (assim em piramídica também), é 
chamada de MUTAÇÃO DE TRANSIÇÃO 
Análogo de base: parecido com a base nitrogenadas, que podem 
ser incorporadas durante a sintese do DNA 
 
Nucleosídeo: não possui o grupo fosfato 
Antivi rais análogos de nucleosídeo (atrapalham a repl icação 
v iral) 
Zidovudina- AZT (HIV) 
Ganciclovi r - Herpesvírus 
Aciclov ir - Herpesvírus 
Ribavirina- Hepatite 
Alguns qu imioterápicos 
OBS: ácido nitroso (HNO2) é um agente mutagênico que atua 
por desaminação de bases e transforma adenina em 
hipoxantina , guanina em xantina ou citosina em uraci la 
Agentes 
 Agentes intercalantes: se intercalam na molécula de 
DNA 
 Agentes alquilantes: doam um grupo alquila para os 
grupo amino ou cetona dos nucleotídeos. Podem levar 
às transições, troca de base nitrogenada (ex: gás 
mostarda) 
 
 Agentes desaminantes: causam desanimação – perda 
do grupo amina - e também provocam transições (ex: 
ácido nitroso) 
OBS: desaminação pode ser gerada naturalmente ou por 
agentes químicos 
- Biológicos: vírus (inserção de sequência) e micotoxinas 
Na ausência da base 
para dirigir a entrada do 
nucleotídeo 
correspondente durante 
a síntese complementar, 
qualquer um dos quatro 
tipos de nucleotídeos 
pode ser incorporado 
nesse local do DNA 
durante a replicação 
Geração de sítio AP 
 
Se estiverem presentes 
na célula, podem ser 
incorporados durante a 
síntese de DNA 
RADIAÇÃO IONIZANTE: 
pode causar a formação de 
moléculas ionizadas e 
excitadas (EROs) que podem 
causar danos ao DNA 
(oxidação de bases); quebra 
de ligações N-glicosídicas, 
levando a formação de sítios 
apurínicos ou apiramínicos; 
pode causar quebras de 
filamentos cromossômicos 
 
Millena Fernandes l @medmillena 
 
ONCO-VÍRUS: HPV. Pode causar o câncer. Produz proteínas que 
bloqueiam o ciclo celular 
Integrase: integra o genoma do vírus (na forma de DNA) no 
nosso DNA, causando mutação (inseriu uma sequênquia 
exógena, bloqueando a síntese do produto) 
Por que a grande maioria das pessoas não desenvolve 
câncer, quando expostos a agentes mutagênicos? 
Devido a presença de enzimas reparadoras 
REPARO DE DNA 
Há grupos enzimáticos que participam desses processos 
 A cadeia correta define os nucleotídeos que devem 
ser introduzidos em lugar dos incorretos da cadeia 
lesada 
 Mecanismo básico de reparo: remoção dos 
nucleotídeos incorretos e a síntese de uma nova 
porção de DNA 
- Tem como molde a cadeia complementar correta, o que não 
é possível nos genomas constituídos por uma cadeia simples 
(ex: vírus) 
OBS: xeroderma pigmentoso ocorredevido à deficiência no 
sistema de reparo (a pessoa afetada não consegue eliminar 
eficientemente os dímeros de pirimidinas que se formam nas 
células expostas às radiações UV) 
 Tipos de reparo: 
- Reparo pela DNA polimerase durante a replicação (correção 
exonucleotídea) 
- Reparo de erros de emparelhamento entre bases (mismatch) 
- Reparo por excisão de bases 
- Reparo por excisão de nucleotídeos 
- Reparo recombinacional 
DNA polimerase 
 Correção exonucleotídea da DNApolimerase 
 
O DNA, recém-sintetizado temporariamente se dissocia do 
molde e entra no sítio de edição onde o último nucleotídeo 
adicionado é cataliticamente removido 
Reparação de erros de emparelhamento entre bases 
 Há um grupo enzimático que reconhece esse erro de 
pareamento 
 Conhecido como mismatch 
 
Importância de metilar a fita molde: mostrar para as enzimas 
de reparo que não precisa alterar a fita não alterada 
Reparo por excisão de bases (BER) 
 Glicosilases detectam a presença de bases 
modificadas 
 Quebram a ligação N-glicosídica (que liga o açúcar à 
base alterada) e a eliminam do DNA 
 Mutação acontece em apenas uma base nitrogenada 
 
 A ação das glicosilases gera, portanto, sítios apúricos 
ou apirimídicos 
 Endonuclease quebra a cadeia portadora da lesão, 
removendo a desoxirribose-fosfato que perdeu a base 
nitrogenada 
Reparo por excisão de nucleotídeos 
 Um dos mecanismos mais importantes 
 Complexos multienzimáticos removem uma grande 
diversidade de lesões que afetam o DNA 
 AÇÃO: nucleases de reparo, hidrolisam as cadeias 
fosfodiéster que unem os resíduos de nucleotídeos 
alterados ao resto da cadeia, removendo-os do DNA 
Deixam espaço no DNA que apresentava o erro 
Millena Fernandes l @medmillena 
 
 
Reparo recombinacional ou reparo de quebras de 
dupla-fita 
Ocorre o pareamento entre segmentos de DNA com extensa 
identidade. É o mesmo mecanismo do crossing-over que está 
envolvido no reparo de DNA em células em replicação. 
 
 
 
Xeroderma pigmentoso 
Doença autossômica recessiva 
Cosanguinidade aumenta o risco 
XPA= codifica uma proteina de reparo de DNA 
Melanoma 
Sol -> se queima -> UVA causa danos no DNA -> dímeros de 
timina 
Enzima de reparo corrige esses dímeros, mas o paciente não 
tem essa enzima 
Logo, há um acúmulo de mutações 
Célula que era uma melanócito vira uma melanoma -> mutação 
nos genes supressores de tumor (perda de função de caráter 
recessivo) 
Célula já tem uma enzima de reparo mutada (XPA -> gene 
supressor de tumor); se multiplica sem controle, perdendo o 
controle sobre a multiplicação 
P53 -> gene supressor do tumor, tendo perda de função 
P53 para o ciclo para que a enzima de reparo vá lá corrigir; 
caso não ocorra esse reparo, há indução da apoptose 
Proto-oncogenese= receptor de fator de crescimento (HER2 e 
genes da família RAS); fator de transcrição também pode 
funcionar como proto, como NF-Kappa B 
Célula tumoral= aumento na expressão de proteína 
antiapoptóticas, para diminuir a indução de apoptose; expressa 
menos as proteínas pró-apoptóticas (Redução da apoptose)