Variabilidade genetica e mutacao

Prévia do material em texto

VARIABILIDADE GENÉTICA/
POLIMORFISMOS
RCG1002 Genética
Profa. Dra. Vanessa Silveira
Roteiro de Aula
1. Bases da variabilidade genética
2. Mutação
3. Polimorfismos genéticos
1.Variabilidade genética
ü Primeiros estudos avaliararam
características evidentes do fenótipo
(cor, forma, tamanho, etc);
ü Características que estão mais
diretamente relacionadas com os
cromossomos e genes
ü Variação fenotípica – reflexo –
variabilidade genética
üDarwin – sem variação as populações naturais não 
podem evoluir
Variabilidade genética
q Modificação no material genético de um organismo
q Alteração fenotípica?
q Fonte da variabilidade
q Variações no genoma - novos alelos
q Matéria prima para o processo de evolução
q Seleção natural ou artificial 
q Alelos favoráveis à adaptação da espécie 
q Recombinação: Rearranjo da variabilidade 
Fonte da variabilidade
Pool genético Frequências alélicas
Novas 
mutações Meio ambiente
Variabilidade interindividual Variabilidade inter étnica
Seleção do pool genético
Mutações gênicas
¤ Induzidas por agentes mutagênicos
¤ Ambiente externo (agentes físicos e / ou químicos)
¤ Ambiente intracelular
Ø Espontâneas
Ø erros de replicação, despurinações, desaminações 
e oxidações de bases de DNA
q Perda de bases 
q Depurinação: 5.000 bases púricas (A e G)/dia/célula
q Desaminação: 100 bases C >U/dia/célula
q Replicação
q DNA pol: 1 base errada na cadeia filha/10 milhões pb
q Revisão (Proofreading): corrige 99,9% dos erros de replicação
q Taxa de mutação (erros de replicação): muito baixa 10-10 por 
pb/divisão
q Genoma humano diplóide:
q~ 6x109 pb do DNA → menos 1 mutação de pb/divisão
Lesões espontâneas: Erros de replicação do DNA
Mutações induzidas
Agentes químicos:
•Análogos de bases: 5-BrdU
•Alcilantes: EMS
•Intercalantes: acridina laranja 
Agentes físicos:
•Radiação UV
•Radiação ionizante: raios X, gama
Agentes biológicos:
•Vírus Þmutação insercional
Radiação ultravioleta 
Absorção da luz UV
ØExcitação de bases (púrica ou pirimídica)
ØLigação covalente entre duas pirimidinas adjacentes
Anel ciclobutano:
ØDímeros de timina: TT ➟mais estável
ØDímeros menos estáveis: CT, CC, TU e UU
Tipos de mutações
Ø Aberrações Cromossômicas
Ø Mutações de Ponto
Tipos de mutações
Ø Aberrações Cromossômicas
Ø Mutações de Ponto
Base molecular das Mutações
Ø Pareamento normal
Ø Formas tautoméricas
Ø Alteração da afinidade de pareamento de bases
Timina-Adenina Citosina-Guanina
Timina (enol)-Guanina Citosina-Adenina
Base molecular das Mutações
Forma tautomérica
Replicação
Ø Malpareamento de bases > Mutação
Base Molecular das Mutações
Mutação de Ponto: 
ØSubstituição de Bases
Ø Mutação de sentido trocado (missense)
Ø Mutação sem sentido (nonsense)
Ø Mutação de processamento de RNA:
ØCriação de sítios crípticos: códons finalizadores
ØMutações reguladoras: afetam o controle transcricional
A
T
G
C
Purinas
Pirimidinas
Transição
Transverão
Tipos de mutações
ØAdição/deleção: poucas bases
ØDeleções maiores
ØInserção 
ØDeleção/Duplicação (recombinação)
ØCrossing-over desigual
ØExpansão trinucleotídeos repetidos
ØRepetições
Alteração do Quadro de Leitura (Frameshift)
Código original para a sequência de aminoácidos
Alteração de apenas uma base na cadeia de leitura: sequência alterada
Aminoácido
Bases 
do 
DNA
Deleção
Código original para a sequência de aminoácidos
Aminoácido
Bases 
do 
DNA
Deleção de um único 
nucleotídeo 
Sequência de aminoácidos incorreta > proteína alterada
Inserção
Código original para a sequência de aminoácidos
Aminoácido
Bases 
do 
DNA
Inserção de um único 
nucleotídeo 
Sequência de aminoácidos incorreta > proteína alterada
Sentido Trocado (Missense)
Código original para a sequência de aminoácidos
Aminoácido
Bases 
do 
DNA
Substituição de um 
único nucleotídeo 
Sequência de aminoácidos incorreta 
Sem Sentido (Nonsense)
Código original para a sequência de aminoácidos
Aminoácido
Bases 
do 
DNA
Substituição de um 
único nucleotídeo 
Sequência de aminoácidos incorreta > parada da síntese proteica 
Expansão de Repetição
Aminoácido
Bases 
do 
DNA
Repetição de um 
trinucleotídeo (CAG)
Adição de um aminoácidos (glutamina) 
Código original para a sequência de aminoácidos
3. Polimorfismos Genéticos
“Existência, em uma população, de dois ou mais alelos, 
nenhum dos quais ocorre em frequência menor do que 1%”
Variantes alélicas
¤ Alelo selvagem
Alelos original ou
de maior frequencia
¤ Alelo polimórfico
Alelo selvagem 
acumula mutação - ≥ 
1%
Genes funcionalmente polimórficos 
Variantes alélicas: existem de forma estável na população
Polimorfismo x Mutação
qOcorrência de dois ou mais alelos relativamente comuns para 
um único lócus.
q Variação do DNA na qual cada sequência possível está 
presente em pelo menos 1% da população.
qOcorre comumente e está associado a um fenótipo normal.
Ø SNPs - “single nucleotide polymorphisms”
Ø Variações do número de pequenas sequências repetidas
Ø Mudanças deletérias em aminoácidos
Ø Sítios de reconhecimento de substrato
Ø Anulação de sítios de “start” transcricionais
Ø Códons de parada ( proteína prematura)
Ø Deleção completa ou parcial do gene
Ø Alterações de “splicing”
genes de metabolismo, proliferação celular, 
transporte, resposta inflamatória, reparo do DNA
Polimorfismos Proteicos
§ Grupos sanguíneos ABO e RH
§ Sistema de alfa1-antitripsina (a1-AT): doença pulmonar, vários 
alelos (frequência de 10-75%)
§ Proteínas de detoxificação de xenobióticos: CYP, GST, NAT
§ Proteínas de reparo do DNA: XPD, XRCC1, XRCC2, XRCC3
Polimorfismo em sequência codificadora 
(5% DNA): 
Variante protéica → fenótipos distintos
Polimorfismo em sequência não 
codificadora
Ø 95% do genoma
Ø Intergênica
Ø Sem consequência para o funcionamento gênico
Ø Sem alterar proteínas
Ø ESTIMATIVA DE BASES POLIMÓRFICAS: 1:1000 pb
Tipos de Polimorfismos Genéticos
Polimorfismos genéticos
SSLP
Microssatélite
STR
Minissatélite
VNTR
SNP RFLP CNV
SSLP – Polimorfismo de comprimento de sequência 
simples
¤ MINISSATÉLITES (VNTR): 
número variável de 
repetições em tandem
¤ Unidades repetidas de 
DNA com 10-100 pb 
(30pb),
¤ MICROSSATÉLITES (STR): 
repetições em tandem 
curtas
¤ Unidades repetidas de 
2-4 pb
Ø Arranjos de sequências 
repetidas com variação no 
comprimento devido diferentes 
números de unidades repetidas 
(multi-alélicos).
Ø DNA satélite > 100kb a Mb
VNTRs - Minissatélites
¤ Unidades repetidas de DNA com 10-100 pb (30pb)
¤ Resultam de inserção em tandem
¤ Erros durante a replicação
¤ Regiõe teloméricas 
¤ Não transcritas
¤ → sítio p/ recombinação homóloga
¤ Instáveis (ou seja) muito mutaveis)
¤ Cada variante age como alelo herdado
AT
AT
AT
AT
AT
CA CA CA CA
 
CCG CCG
CCG
CCG
CA CA
CA CA
CA
CA CA CA CA CA
CA CA CA CA CA CA
CA


Alelo 1
Alelo 2
Alelo 3
STRs Microssatélites 
q Unidades repetidas de 2-10 pb:
q CACA...CA
q CAACAA...CAA
q AAATAAAT...AAAT
q Regiões intrônicas
qGenoma humano
q 6,5x105 microssatélites
q Lócus de microssatélite é multi-alélico
q Alta heterzigose (70%)
q Perfis genéticos únicos
SNP - Polimorfismo de nucleotídeio único
Ø Mudanças de um único 
nucleotídeo distribuídas por 
todo o genoma.
Ø Aproximadamente 1:1350 pb 
no genoma
Ø Cerca de 1.42 milhões de 
SNPs no genomaØ Polimorfismos com dois alelos
RFPL - Polimorfismo de comprimento de 
fragmentos de DNA
Endonucleases de restrição 
EcoRI
¯
5’ ....AACTGC G AATTC CTTAGACT....3’
3’....TTGACA CTTAA G GAATCTA....5’
Reconhecem sequências de restrição
ØDois alelos possíveis: com e sem sequência de restrição
CNV – Variações número de cópias
Ø Duplicações e deleções de longos segmentos do DNA
com 1 Kb a 3 Mb
Ø > 3000 CNVs; 800 com frequência na população > 3%
Ø Outros segmentos variáveis constituídos por translocações e
Ø Inversões de longos segmentos
Ø Variantes estruturais: 15% do genoma