Aula 4 - Mutação de Ponto

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Genética – Aula 4 – Mutação de Ponto
Uma molécula de DNA é transcrita em uma molécula de RNA e essa molécula de RNA então tem como função a expressão do nosso genoma em forma de proteína. Significa o que? Que um erro no DNA vai também transcrever uma molécula de RNA errada e, consequentemente, terá uma modificação na proteína. Se a proteína é resultado de uma junção de aminoácido referente dessa proteína ta na informação, que chamamos de códon do RNA e esse códon é uma referência do DNA da sequência de nucleotídeos do DNA, então significa que nucleotídeo no DNA errado, vai gerar também um RNA errado e que vai ocasionar então um aminoácido trocado ou stop-códon. Essa é a ideia de mutação.
 A gente não precisa modificar muita coisa no genoma para vermos essa mutação. Na anemia falciforme, por exemplo, a imunoglobulina S tem estrutura instável e acaba se polimerizando dentro da hemácia, essa proteína e nesse terço da polimerização da então essa forma de foice da hemácia. O que houve de alteração? Apenas um único aminoácido, o sexto aminoácido foi trocado, ou seja, para se observar uma mutação não precisa muita coisa acontecer. A gente lá na bioquímica que a sequência de aminoácido é responsável pela estrutura da proteína e a estrutura da proteína é responsável pela função da proteína, então se eu troco um aminoácido e esse aminoácido tem uma característica diferente do que era a original, eu posso modificar totalmente a estrutura da proteína. Modificando a estrutura da proteína, aquele sítio ativo, aquela região que recebe o ligante, pode não ter mais afinidade, então a proteína perde totalmente a sua função. O pensamento mais fácil é a gente pensar em aminoácidos de características hidrofílicas e hidrofóbicas, um aminoácido que tem radical de características hidrofílica, ele obrigatoriamente vai ficar exposto e em contato com superfície líquida, já o aminoácido com característica hidrofóbica ele vai estar internalizada com a proteína, então aquele aminoácido vai para dentro da proteína, ou então vai ser proteína de membrana plasmática, que vai interagir com lipídeos da membrana, formando poros na membrana. Então, a ideia de mutação busca essa bioquímica, estrutura de proteínas, porque se o nosso genoma é expresso no formato de proteína, então o erro acontece e pode ser visto na proteína.
Existem mutações no RNA? Existe uma troca, um erro no RNA, ele não vai fazer diferença, ir para frente, pois aquele RNA errado vai produzir meia dúzia de proteína errada, mas logo vão ser produzidos novos RNA’S e isso vai ser corrigido. Então a mutação obrigatoriamente no DNA, sendo a mais prejudicial. Se houve a troca no nucleotídeo no RNA, só no RNA, na hora da construção do RNA, isso não é importante para nós. O problema é quando essa alteração está no DNA, porque sempre vou construir errado.
MUDANÇAS NO GENOMA
As Mutações de ponto ocorrem em um ponto do genoma, então vai alterar um nucleotídeo ou poucos nucleotídeos, ou seja, é uma modificação bastante restrita, pequena. A mudança de ponto é uma mutação de pequena escala. Olhando no cariótipo não há alteração nenhuma, a alteração só é visível se você sequenciar o genoma, por exemplo, exames em busca de predisposição a tumores.
Para que eu consiga justificar que aquele genoma, que aquela fita tenha realmente uma mutação eu tenho que comparar com a fita correta, então sempre tem que ter uma fita original. Sempre comparar a primeira fita (original) com a mutante. 
 Exemplo: então comparando a fita selvagem (original) com o primeiro mutante, pode-se ver que no terceiro par de bases era guanina – citosina e passou a ser timina—adenina , então houve uma substituição do pareamento G--C com T- A, ou seja, houve uma mudança, mutação. Se for uma mutação em apenas um par de bases é uma mutação de ponto do tipo Substituição, porque substituiu G--C por T--A. A terceira fita é o nosso segundo mutante observa-se que sumiu um par de base, ou seja, tem um par de bases a menos e chamamos essa mutação do tipo Deleção. Quando isso pode acontecer? Quando você repara o genoma a região que vai ser reparada nunca é retirada apenas aquela base, aquele nucleotídeo que vai ser reparado, sempre retira a mais, dependendo do tipo de reparo, você tem que reparar as duas fitas, fazer translocação para conseguir um outro pareamento. Pode ser colocado um ou poucos pares de bases a menos e ocasiona o que chamamos de deleção de DNA. Então nós temos, por exemplo, as hemofilias principalmente a do tipo B (deficiência do fator 9) como exemplo de substituições, deleções e até mesmo inserções, que ocorreu no DNA. 
Então quando some uma ou poucas bases é chamada de mutação de ponto do tipo deleção. No ser eucarioto reparar uma célula não compensa, você manda a célula para apoptose e fim. Em um ser unicelular ou ele repara ou ele morre. Se ele não reparar o genoma ele não consegue resistir, então ele faz qualquer coisa para reparar seu genoma inclusive colocar bases sem ter nenhuma referência do que ele ta colocando. Um ser pluricelular isso é inviável, é mais fácil mandar para apoptose.
A terceira mutação é o oposto da deleção, é quando é inserido um ou poucos pares de bases a mais, conhecido como Inserção. Está inserido um ou poucos pares de vases a mais
O tipo de mutação mais prejudicial são os tipos de inserção e deleção, pois a partir do momento que eu retiro ou insiro um par a mais ou retiro um par a menos, todos os aminoácidos serão trocados.
Exemplo: eu tenho aqui um códon, dois códons que vai formar o terceiro códon que vai formar o quarto códon. Eu vou inserir um nucleotídeo a mais, o primeiro códon fica OK, dali em diante eu não vou ter mais a sequência de aminoácidos correta, porque eu mudo a matriz, a posição da minha leitura, ou inserido ou deletando. Então, são mutações mais prejudiciais, que a partir do momento que inserir um nucleotídeo a mais, esse nucleotídeo, muda totalmente a base dos aminoácidos. Isso não ocorre na substituição, se substituir um nucleotídeo, talvez esse aminoácido modifique, mas os outros não. A partir do momento que há deleção, todos os aminoácidos serão diferentes. Por mais prejudicial que seja ter um aminoácido a mais ou a menos, é melhor do que morrer (a célula).
Quando ocorre uma substituição nos podemos ainda classificar essa substituição, sendo do tipo transição ou do tipo transversão. Quando é trocado purina por purina (guanina e adenina) ou pirimidina por pirimidina (citosina, uracila e timina) a mutação é do tipo transição.
Se a mutação ocorre em uma base e essa base então, é trocada, por exemplo, uma guanina por uma adenina, eu tenho uma base purina trocada por outra purina, vou ter uma sequência toda correta. Houve uma mutação de ponto do tipo substituição, porque substituiu um nucleotídeo por outro nucleotídeo e foi uma substituição do tipo transição, pois mudou de guanina para uma adenina, de uma purina para outra purina.
Se num segundo caso eu comparo a fita original com a mutante e vejo que foi alterado T--A, foi trocado T para A, foi trocado uma pirimidina para uma purina. Nesse caso chama-se a substituição do tipo transversão. É uma mutação de ponto porque foi alterado um nucleotídeo. É do tipo de substituição porque substituiu T—A e transversão porque a substituição foi de uma pirimidina por uma purina.
Se a troca for feita pelo mesmo grupo das bases púrica por púrica; pirimidina por pirimidina- é uma substituição do tipo transição. Se a troca for feita por grupos químicos de bases diferentes púrica — pirimídica; pirimídica--- por púrica--- é uma substituição do tipo transversão. 
Há três tipos de mutação de DNA: substituição (substitui uma base por outra) deleção (genoma perde um par de bases ou poucos pares de bases) ou inserção/adição (inserem-se bases).
Os radicais livres (metil, etil) interagem com o genoma, modificando a estrutura química. Quando eu tenho um radical livre que interage com o genoma eu acabo modificando aquela estrutura e isso já desencadeia a reparo do genoma.
A classificação do genoma depende obrigatoriamentedo sequenciamento do DNA daquela célula ou daquele indivíduo, depende de como foi transmissão dessa mutação. Normalmente em teste classifica-se a mutação através de proteínas por ser mais barata e rápida. Ocorrem mais ou menos 10 mil mutações em 24/26 horas em todos nós, em todas as nossas células, são mutações espontâneas. 
Existem regiões no genoma como os íntrons que nós não transcrevemos, então podem ocorrer várias mutações nessa região e eu nunca vou ver essa mutação em ser pluricelular. Você tem a separação de atividade celular, por mais que toda célula tenha o mesmo genoma, não são produzidas enzimas digestivas nos neurônios, então, se a mutação do neurônio ocorrer em uma região do genoma que produz a enzima digestiva eu nunca vou ver aquela mutação, porque naquela célula eu não acesso. Aquela região do genoma tá silenciada por aquela célula, então pode codificar o quanto ela quiser que eu nunca vou expressar essa mutação. Assim, como na célula que produz enzima digestiva se houver uma mutação no local, onde ta a informação para produção de neurotransmissor, eu nunca vou ver aquela mutação, porque aquela célula nunca vai acentuar aquela informação. 
Por que não vemos a expressão dessa mutação? Porque a maior parte do nosso genoma está silenciada, então para eu ver essa mutação expressar eu tenho que modificar a região que aquela célula ativa e além de tudo tem que ter o número de células modificadas grandes, para que eu consiga expressar essa deficiência, isso é uma forma de proteger. Mas as mutações vão se somando e por isso então a gente ver casos de câncer, de tumores em pessoas de mais idade. Quando você vê um caso de tumor em uma pessoa mais jovem, esse caso normalmente tem uma predisposição genética.
Há três tipos de classificação na proteína:
 Mutação silenciosa: a gente tem vários códons para originar o mesmo aminoácido, então em um códon CUU houver a troca no mesmo genoma, que ao invés de originar uma uracila, originou uma guanina, então ao invés de ficar CU ficou CCG. Mudou o códon, só que a alteração do códon gerou o mesmo aminoácido, então, quando você tem a mutação e essa é uma substituição, e essa substituição leva a modificação do códon, mas esse códon modificado gera o mesmo aminoácido, então chamamos de mutação silenciosa, se você for rastrear o genoma do paciente você vai ver que ele é mutante, só que essa modificação no genoma “troca 6 por meia dúzia”, não expressa modificação nenhuma, porque eu tenho vários códons para o mesmo aminoácido e na substituição que ocorreu, houve uma substituição que trocou o nucleotídeo por outro mas que manteve dentro dos códons e gerando o mesmo aminoácido trocado.
Exemplo: eu tenho uma mutação e essa mutação lá no DNA vai ficar GGA, houve substituição de C para A, GGA vai dar para mim um códon CCU, tanto o códon CCG quanto o códon CCU gera prolina, então eu tenho a mutação só que essa mutação não foi suficiente para alterar o aminoácido, se não foi suficiente para alterar o aminoácido eu chamo essa mutação de silenciosa.
Mutação de sentido trocado: Exemplo: continuo com o meu original, agora eu tenho a mutação 2, meu original é GGC, eu tenho o mutante 2 que ta TGC, é uma mutação de ponto. Onde? Na timina (G--T). Deu um códon ACG responsável pela formação do aminoácido guanina, uma única mutação, um ponto mutante deu origem a um códon diferente e deu a um aminoácido diferente, uma mutação que vai de G—P essa mutação gerou um aminoácido diferente, essa mutação é chamada mutação de sentido trocado, pois houve a troca de um aminoácido.
Mutação sem-sentido: Exemplo: nosso original é GGC. Mutante 3 ATC, houve mutação em dois nucleotídeos ( mutação de ponto, por ser dois nucleotídeos) , houve uma mutação de G para A e de G para T. Essa mutação ATC gera um códon UAG. O códon UAG gera um stop códon. Quando a mutação gera um stop códon, chamamos de mutação sem sentido.
 Então, quando a mutação gera um códon e esse códon gera o mesmo aminoácido , mutação silenciosa. Quando a mutação gera um códon e esse códon troca o aminoácido, mutação de sentido trocado. Quando a mutação gera um códon e esse códon é um stop códon, mutação sem sentido.
As mutações, essas lesões que são espontâneas no DNA, elas ocorrem por interações químicas de outras moléculas com as bases nitrogenadas, principalmente. E na maioria das vezes ocorre a tautomeria, que são moléculas muito semelhantes que tem alterações apenas em posições de átomos. Mas uma modificação de posição de átomo pode transformar uma timina, por exemplo, em uma uracila, e isso modifica totalmente a replicação do DNA, bloqueia a replicação do DNA, necessitando ativar o sistema de reparo. 
Um dos tautomeros bem conhecido é o 5 bromuracil, ele acaba atingindo a timina. Então, temos originalmente a timina fazendo par com a adenina, elas formam duas pontes de hidrogênio. Quando o átomo de bromo se posiciona na molécula de timina, houve uma troca de radical pelo bromo. Quando há essa troca, modifica a molécula, quando modifica a molécula acaba pesando essa molécula e a timina que antes não fazia três pontes, passa a fazer. Então, eu tenho uma timina que parece uma citosina.
 Exemplo: esse aqui é o meu original, essa timina faz duas pontes com a adenina, ela recebe então o átomo de bromo, forma uma bromuracil, agora essa célula vai se dividir, TAG vai formar ATC e outra fita temos A , bromuracil e C.
Lembrando: a DNA- Polimerase não sabe que aqui tem um T e ela vai pegar um A. Como ela coordena isso? Pelo pareamento, se não parear corretamente ela vai e tira o nucleotídeo e coloca outro, até parear. Neste caso essa molécula que é timina modificada ela não faz duas pontes, ela tem capacidade de fazer três pontes. Então, ela não se parece com a timina e sim com a citosina, por isso DNA polimerase não vai por um A e sim um G. Sendo uma substituição de timina por citosina, uma substituição do tipo transição.
Timina com adenina, quando ela tem sua transformação, forma o tautomero, ela agora não vai parear coma adenina, vai parear com a guanina.
Tem 2 aminopurina que é a modificação da adenina e que acaba também modificando a adenina e transformando a adenina em uma guanina. A mesma coisa adenina com timina é do par inicial a adenina recebe o radical diferente e acaba permitindo que essa adenina ao invés de duas pontes faça três pontes de hidrogênio e então essa adenina perde sua característica e passa a ter características de guanina.
A guanina metilada ele perde a capacidade de fazer três pontes e passa a fazer duas pontes. Então eu tenho guanina pareando com a citosina, guanina metilada acaba não pareando com a citosina, ela perde a capacidade de fazer três pontes, fazendo duas pontes agora, pareando com timina.
Como agentes intercalares temos a radiação ultravioleta, ela acaba unindo as bases e quando ela faz essa união, ela transforma essas duas bases em apenas uma, então essa duas bases, essas duas timinas que faziam cada uma duas pontes,as duas bases juntas passam a fazer três pontes. Então ocorre uma deleção no meio de uma fita. Unindo essas bases, acabam interagindo com uma única base molecular.
Depurinação: é a retirada de uma purina e então de forma a reparar, tem que ser inserido uma nova purina.
Desaminação: é a retirada de base uracila.