AULA_5_MUTAÇÃO_REPARO_RECOMBINAÇÃO

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AULA_5 MUTAÇÃO, REPARO e RECOMBINAÇÃO do DNA
ACH4157 – Genética Molecular
DNA
• O DNA é uma molécula de excelência como material genético;
• A dupla hélice protege as regiões mais importantes (bases
nitrogenadas);
• E a complementaridade dos nucleotídeos garante a manutenção da
informação em cada uma das cadeias;
• Mas alterações no DNA ocorrem, gerando as mutações!
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MUTAÇÃO
• Qualquer alteração envolvendo modificações nas sequências de
nucleotídeos de uma molécula de DNA
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MUTAÇÃO
• As mutações podem ser
“consertadas” por sistemas de
reparo celular;
• Ou mutações podem se fixar
no genoma;
• Serem copiadas a cada
replicação e transmitidas para
as células filhas.
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MUTAÇÃO
• Pode acontecer em qualquer
região do cromossomo;
• Onde podem ter ou não ter
genes;
• Nas duas situações as
mutações podem;
• Desde não desencadear
nenhum efeito, até gerar
grandes problemas para a
célula e as células
descendentes desta célula
mãe.
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MUTAÇÃO
• Mutações na região codificadora do gene, têm chances maiores de
desencadear problemas...
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MUTAÇÃO
• Mas mesmo mutações na região codificadora dos genes, não
necessariamente geram uma proteína defeituosa (no caso de uma
mutação silenciosa).
• Mutações sentido
errado (missense).
• E principalmente sem
sentido (nonsense);
• São as responsáveis
pelos efeitos de
mutações nas
proteínas.
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MUTAÇÃO
• Consequências das mutações:
• No curto e longo prazo.
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MUTAÇÃO
• Efeitos das mutações dependem tb:
• Em que momento acontem em uma
linhagem celular;
• Do tipo celular onde acontecem;
• Da gravidade da mutação.
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MUTAÇÃO
• Mutações podem ser:
• Mutações somáticas: restritas ao indivíduo
• Mutações germinativas: transmitidas à prole
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MUTAÇÃO
• Mutações são aleatórias: qualquer região do DNA está sujeita
• Causas inerentes das próprias células:
• Replicação do DNA;
• Colisões químicas espontâneas;
• DNA sujeito à subprodutos metábólicos;
• Causas externas:
• Luz ultra-violeta.
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• A exposição aos raios ultravioletas;
• É uma das maiores geradoras de danos ao DNA;
• O mais recorrente é a formação de dímeros de pirimidina;
• Mutação que bloqueia transcrição e replicação;
MUTAÇÃO
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• As bases nitrogenadas estão sujeitas a desaminação (perda de um
grupo amino);
• Mais comum de acontecer com a citosina;
• Que é transformada em uracila;
• A consequência é a criação de um novo par;
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MUTAÇÃO
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• Perda de uma purina ou pirimidina pode acontecer;
• Sem a quebra da ligação fosfodiéster;
• A despurinação é mais frequente;
• A consequência é uma deleção;
MUTAÇÃO
TAXA DE LESÕES
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MUTAÇÃO
REPARO
• A estabilidade genética é uma necessidade para o bom
funcionamento da célula;
• Está caracterizada na fidelidade do processo de replicação;
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• Apesar disso, a replicação pela
complexidade do processo,
predispõe à mutações;
• Embora nesse caso, a atividade
corretiva da DNA polimerase é o
primeiro mecanismo de reparo
celular (de 1x107 para 1x109).
REPARO
• Eventualmente as mutações escapam da atividade revisora da
DNA polimerase;
• Além disso, o DNA celular está exposto à agentes mutagênicos
o tempo todo ao longo do ciclo celular;
• Para issue existem outros mecanismos moleculares que
vasculham o DNA procurando danos específicos e os corrigem;
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• A existência e a importância dos mecanismos de reparo
podem ser verificadas de várias formas:
• Pelo número de lesões no DNA e a taxa efetiva de mutação
(0,02% das alterações são efetivadas como mutação);
• A existência de mecanismos de reparo de bactérias até
mamíferos;
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REPARO
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• Pela quantidade de genes dedicados aos mecanismos de
reparo nos genomas (>120 genes no genoma humano);
• Pelo aumento da taxa de mutações quando há um
comprometimento (mutações) de um componente do sistema
de reparo.
REPARO
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REPARO
XERODERMA PIGMENTOSO
• Indivíduos afetados por essa doença
apresentam extrema sensibilidade aos
raios ultravioleta;
• Porque sistema de reparo para
fotoprodutos não é operante;
• Essa condição aumenta a taxa de mutação
dos tecidos mais expostos como a pele, e
as suscetibilidade aos tumores (1000x);
• Podem ter outros sintomas, porque são
vários genes envolvidos (excisão de
nucleotídeos);
• Doença genética autossômica recessiva
(1:200.000).
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REPARO
MECANISMOS DE REPARO
• Existem vários mecanismos de reparo celular;
• Que partilham características em comum:
• Escaneiam o DNA e localizam defeitos na sua estrutura;
• Removem o(s) nucleotídeo(s) lesionados;
• Restauram a sequência correta;
• Refazem as ligações covalentes na cadeia.
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MECANISMOS DE REPARO
• Importante:
• A maior parte dos mecanismos de reparo utiliza a informação
de uma das cadeias para corrigir alterações na outra cadeia.
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• As maiores diferenças entre os mecanismos de reparo estão na sua
fase inicial;
• Quando existem proteínas distintas para localizar alterações
específicas.
REPARO POR EXCIÇÃO DE BASE NITROGENADA
• Mecanismo que reconhece bases alteradas
no DNA, remove e as substitui;
• DNA glicosilases distintas reconhecem
alterações específicas;
• Cada uma delas sonda um tipo de
alteração particular na estrutura do DNA;
• A base responsável pelo erro é removida
pela glicosilase;
• Uma enzima endonuclease remove o
açúcar-fosfato da cadeia;
• Uma DNA polimerase de reparo acrescenta
o nucleotídeo adequado;
• E a DNA ligase sela a cadeia. 24
REPARO POR EXCIÇÃO DE NUCLEOTÍDEO
• Outro tipo de sistema de reparo vasculha por
alterações mais drásticas na estrutura do DNA;
• Alterações distintas são vasculhadas por diferentes
enzimas;
• Que ao localizar um trecho da cadeia contendo
uma alteração clivam em dois pontos pela atividade
de nuclease;
• Gerando um pequeno fragmento cortado que é
removido por DNA helicase;
• E então, DNA polimerase e DNA ligase refazem o
trecho removido. 25
REPARO DUPLA-FITA
• Radiações ionizantes, erros da replicação e agentes oxidativos podem gerar
quebra nas duas cadeias da molécula de DNA;
• A falta de reparo para a dupla fita é um problema sério para a célula, que não
teria como evitar a perda de trechos de DNA;
• E dando oportunidade para a degradação das fitas simples desprotegidas;
• As células apresentam dois mecanismos principais de reparo;
• Junção de extremidades não homólogas (nonhomologous end joining) ou
recombinação homóloga;
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REPARO JUNNÇÃO DE EXTREMIDADES NÃO-HOMÓLOGAS
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• Nesse caso, as extremidades quebradas são
simplesmente aproximadas e religadas;
• Tem a vantagem de ser um processo rápido, mas é
comum ocorrer a perda de nucleotídeos na região
religada;
• O que não é problema para a maior parte do
genoma dos mamíferos (onde é o principal
mecanismo);
• Mas é um processo que tb pode levar a rearranjos
pois a extremidade solta pode ser ligada em outra
região do genoma.
RECOMBINAÇÃO HOMÓLOGA
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• Esse é um processo de reparo muito mais acurado;
• Envolve a utilização de trechos de DNA de uma
molécula distinta (cromátide irmã) como fonte
para reparo;
• Por isso, ocorre após a duplicação, enquanto
cromátides ainda estão unidas;
• Processo conservado, de bactérias e levedura até
organismos mais complexos.
RECOMBINAÇÃO HOMÓLOGA
• A recombinação homóloga ocorre apenas entre moléculas de DNA que tenham
extensas regiões de sequências similares;
• A homologia possibilita o reconhecimento entre elas, o que é feito pelo correto
paramento dessas regiões;
• A formação de uma molécula híbrida (heteroduplex) durante o processo é
fundamental para a recombinação homóloga;
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RECOMBINAÇÃO HOMÓLOGA
• Em primeiro lugar uma nuclease atua nas
extremidades 5’ quebradas deixando as
extremidades 3’ salientes;
• Uma das fitas 3’ rompidas invade a dupla fita irmã,
desfazendo as pontes de hidrogênio originais e pareia
com regiões homólogas;
• Uma polimerase agora estende a fita 3’ a partir da
fita homóloga complementar;
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RECOMBINAÇÃO HOMÓLOGA
• A fita 3’ estendida é deslocada para o cromossomo
original;
• Possibilitando o reparo da outra fita irmã;
• Atuaçãode DNA polimerase e DNA ligase finaliza o
reparo nas duas fitas;
• Portanto, a recombinação homóloga utiliza como
molde uma cadeia complementar de uma molécula
distinta daquela que sofreu alterações (diferente do
mecanismo de junção das extremidades quebradas).
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RECOMBINAÇÃO HOMÓLOGA
• A recombinação homóloga é um processo versátil;
• Tb é a base crossing-over durante a meiose;
• Nesse caso, existe um processo deliberado envolvendo a interação
entre moléculas de DNA de cromátides homólogas;
• E são geradas moléculas híbridas a partir das moléculas parentais.
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	Número do slide 1
	DNA
	Número do slide 3
	Número do slide 4
	Número do slide 5
	Número do slide 6
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	Número do slide 14
	TAXA DE LESÕES
	REPARO
	REPARO
	REPARO
	REPARO
	REPARO
	XERODERMA PIGMENTOSO
	MECANISMOS DE REPARO
	MECANISMOS DE REPARO
	REPARO POR EXCIÇÃO DE BASE NITROGENADA
	REPARO POR EXCIÇÃO DE NUCLEOTÍDEO
	REPARO DUPLA-FITA
	REPARO JUNNÇÃO DE EXTREMIDADES NÃO-HOMÓLOGAS
	RECOMBINAÇÃO HOMÓLOGA
	RECOMBINAÇÃO HOMÓLOGA
	RECOMBINAÇÃO HOMÓLOGA
	RECOMBINAÇÃO HOMÓLOGA
	RECOMBINAÇÃO HOMÓLOGA