Aula 5- divisao celular e mutacoes

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Griffits et al., 1999
Mitose
Interfase
Prófase inicial
Prófase
Metáfase
Anáfase
Telófase
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1. Prófase
Nucléolo desaparece (fim das síntese protéica).
Cromossomos começam a ficar evidentes.
Griffits et al. 1999
Enrolamentos sucessivos
DNA
Enrolamentos com histonas
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1. Prófase
 Duplicação dos centrossomos ou centro organizador dos microtúbulos e início da formação do fuso mitótico. 
 Fragmentação da membrana do núcleo
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Como as fibras do fuso se ligam aos cromossomos?
Cromatina
Cinetocoro – complexo de proteínas que reconhecem a sequencia de DNA do centrômero.
Cromatina centrômérica
Microtúbulos
placa externa
placa interna
Griffits et al. 2002
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interfase
prófase
prófase ou pró-metáfase
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2. Metáfase
Fase mais curta.
Cromossomos se movem para a placa metafásica (centro da célula).
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3. Anáfase
Cromátides-irmãs se separam pelo encurtamento do fuso.
Célula começa a alongar.
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microtúbulos astrais
microtúbulos do cinetocoro
microtúbulos do polares
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4. Telófase
Microtúbulos ligados ao cinetocoro desaparecem. Microtúbulos polares se alongam.
 Nucléolo reaparece.
Descondensação dos cromossomos.
Reaparecimento da membrana nuclear.
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Citocinese
Ocorre no final da telófase ou anáfase.
Ocorre por estrangulamento.
Divisão dos componentes citoplasmáticos. 
Alberts et al., 2002
anel contrátil 
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Citocinese
Meiose
Ocorre apenas em células germinativas.
É um tipo de multiplicação celular constituído por duas divisões celulares. A primeira é REDUCIONAL e a segunda é EQUACIONAL.
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2n=2
n=1
n=1
n=1
n=1
n=1
Divisão equacional
Divisão reducional
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2N gametas diferentes = 223 = 8,4 x 106
Alberts et al., 2002
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2n=2
permuta
4 (n=1)
separação das cromátides-irmãs na meiose II
separação dos cromossomos homólogos na meiose I
2 (n=1)
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Meiose I
1. Profase
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1. Prófase I
Constituí em um longo e complexo processo citológico durante o qual ocorre pareamento dos homólogos e troca entre as cromátides homólogas (Permuta ou crossing-over). 
Leptóteno – pareamento dos homólogos
Zigóteno – formação dos bivalentes (pareamento dos homólogos)
Paquíteno – crossing-over, permuta ou recombinação. 
Diplóteno – quiasmas evidentes
Diacinese- forma o fuso acromático
Período longo (12-16 semanas de vida intrauterina até a ovulação).
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quiasma
cromossomos
 homólogos
cromátides
recombinantes
•A recombinação leva ao aumento da variabilidade. Esta é produzida pela segregação aleatória dos homólogos somada ao crossing-over. 
Alberts et al., 2002
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Prófase I
Metáfase I
Anáfase I 
Telófase I
2. Metáfase I
3. Anáfase I
4. Telófase I
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Meiose II
É semelhante a mitose com número, que ocorre com células com número cromossômico haplóide (n).
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Prófase II
Metáfase II
Anáfase II
Telófase II
Meiose II
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Gametogênese
Célula primária
Puberdade: espermatogônias que 
passam por mitose
Espermatócito primário 
crescimento
Espermatócito secundário 
Meiose
Espermátide (n)
Espermatozóide
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Célula primária
Ovogônias 
Ovócito primário 
Crescimento
Ovócito secundário e 
corpúsculo polar
Meiose I
Meiose II
Ovogênese
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 3 a 5 meses de vida intrauterina 
 Para em Diacinese (formação do fuso)
Menstruação - Ovócito secundário
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Mutações
Ciclo celular
S: Replicação do DNA
M: mitose ou meiose. 
G2: Correção de erro, crescimento celular
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Estima-se que a DNA-polimerase III deixa um erro a cada 108 nucleotídeos replicados. 
Erros de incorporação
Erros de incorporação - Mutações
1) nas células somáticas – promove poucos problemas de funcionamento do organismo. Porém o acúmulo de mutações ou mutações em locais específicos poderá causar câncer. 
2) nas células embrionárias – altera tecidos e órgãos derivados da célula que sofreu a alteração. 
3) células gaméticas – se fecundada, gerará um indivíduo com a alteração. 
Pareamentos anômalos por mudanças tautoméricas
Desaminação 
Substituição por análogos: 5-bromouracil é análogo da Timina e pareia normalmente com a Adenina. Porém, na sua forma enólica, pareia com guanina. 
Alquilação da Guanina
Metilação da citosina
citosina
timina
citosina metilada
Dímeros de timina são formados por ligação covalente entre timinas adjacentes, induzido por radiação UV. 
Todas as incorporações erradas no DNA causam alteração fenotípica?
Mutações
Em sequências não codificantes, as alterações de nucleotídeos provavelmente não causam alterações fenotípicas.
Em sequências codificantes, podem ou não causar alterações fenotípicas.
2abase
U
C
A
G
U
UUU (Phe) Fenilalanina
UUC (Phe) Fenilalanina
UUA (Leu) Leucina
UUG (Leu) Leucina
UCU (Ser) Serina
UCC (Ser) Serina
UCA (Ser) Serina
UCG (Ser) Serina
UAU (Tyr) Tirosina
UAC (Tyr) Tirosina
UAA Parada /Stop
UAG Parada /Stop
UGU (Cys) Cisteína
UGC (Cys) Cisteína
UGA Parada /Stop
UGG (Trp) Triptofano
C
CUU (Leu) Leucina
CUC (Leu) Leucina
CUA (Leu) Leucina
CUG (Leu) Leucina
CCU (Pro) Prolina
CCC (Pro) Prolina
CCA (Pro) Prolina
CCG (Pro) Prolina
CAU (His) Histidina
CAC (His) Histidina
CAA (Gln) Glutamina
CAG (Gln) Glutamina
CGU (Arg) Arginina
CGC (Arg) Arginina
CGA (Arg) Arginina
CGG (Arg) Arginina
A
AUU (Ile) Isoleucina
AUC (Ile) Isoleucina
AUA (Ile) Isoleucina
AUG (Met) Metionina Início /Start
ACU (Thr)Treonina
ACC (Thr)Treonina
ACA (Thr)Treonina
ACG (Thr)Treonina
AAU (Asn) Asparagina
AAC (Asn) Asparagina
AAA (Lys) Lisina
AAG (Lys) Lisina
AGU (Ser) Serina
AGC (Ser) Serina
AGA (Arg) Arginina
AGG (Arg) Arginina
G
GUU (Val) Valina
GUC (Val) Valina
GUA (Val) Valina
GUG (Val) Valina
GCU (Ala) Alanina
GCC (Ala) Alanina
GCA (Ala) Alanina
GCG (Ala) Alanina
GAU (Asp) Ácido aspártico
GAC (Asp) Ácido aspártico
GAA (Glu) Ácido glutâmico
GAG (Glu) Ácido glutâmico
GGU (Gly) Glicina
GGC (Gly) Glicina
GGA (Gly) Glicina
GGG (Gly) Glicina
- Códon degenerado
- Alifático, com anel aromático, com enxofre, hidroxilado, básico, ácido. 
Mutações
De mesmo sentido- alteração para o mesmo códon.
Conservativa- alteração para aminoácido com mesma característica química e que, provavelmente não causará alteração na estrutura da proteína. 
De sentido errado ou trocado – troca de aminoácido.
Sem sentido- troca de aminoácido que gera um códon de parada. 
Mudança da matriz de leitura- por adição de 1 ou múltiplos de dois nucleotídeos.
Mutações na -globina que causam talassemias
Reduz transcrição.
Mutação para término de cadeia (sem sentido). 30% dos doentes da região Mediterrânea.
3 e 4) O íntron perde sinalização para a sua retirada. 
5) Cauda poli-A adicionada no local errado e o mRNA fica instável promovendo uma leve talassemia.
6,7 e 8) Altera a matriz de leitura. 
Sistema de reparo 
O sistema de reparo do DNA envolve proteínas que reconhecem erros: dímeros de pirimidina, alterações químicas das bases, ligações cruzadas...
99,9% das bases incorporadas de forma errada são corrigidas pelos mecanismos de correção de erro. 
Sistema de reparo de DNA
DNA polimerase I e II que possuem atividade de exonuclease. 
Reparo por 
fotorreativação
Reparo por
excisão de base
Reparo por 
excisão de nucleotídeos
(induzido por UV)
Reparo por recombinação
Recombinação homóloga
Algum dos sistemas de reparo do DNA conseguem distinguir quem é a fita recém-sintetizada, significando que esta deve ser corrigida.
Quando a fita complementar não pode ser usada como molde para a correção (perda de um pedaço da molécula de DNA), usa-se a informação do cromossomo homólogo. 
Um dos sistemas remove preferencialmente lesões que bloqueiam a transcrição (gene ativo) que de regiões não transcritas. 
Sistema de reparo sujeito a erro
Inserção de qualquer uma das bases A, T, C, G para evitar mutações de alteração do módulo de leitura ou parar a replicação. 
Falha no reparo dos dímeros de timinapor fotoativação
Xeroderma pigmentosa: lesões cutâneas induzidas pela luz solar. As lesões celulares provocam eritema e pigmentação irregular da pele.(obs.: a menina passou por várias cirurgias de remoção de cânceres. A doença pode ser controlada evitando a exposição solar. 
Enzima fotoliase age na presença de luz visível, num processo de fotorreativação, onde ela quebra as pontes formadas pelas timinas. A ausência deste reparo provoca a doença Xeroderma pigmentosa.
Xeroderma pigmentosa
Em alguns casos provocam anomalias neurológicas, incluíndo microcefalia e deterioração mental progressiva. 
Estudos sugerem a ação de nove enzimas diferentes no reparo dos dímeros de timina. 
Falha no reparo: Síndrome de Werner 
Defeito na helicase
Envelhecimento precoce, pele dura e espessa, arterosclerose, vários tipos de câncer, diabetes, osteroporose, catarata. 
Falha no reparo: anemia de Fanconi
Falha no reparo por excisão. Induzido por mutágenos químicos e UV. 
Possuem poucas células sanguíneas, baixa estatura, malformações nos membros, coração e rins, sardas, retardo mental, cânceres (leucemia), aberrações cromossômicas. 
Além dos genes que codificam as proteínas do mecanismo de reparo apresentar falhas, outros dois tipos de genes podem promover câncer: 
supressores de tumor
oncogenes 
É um processo que envolvendo acúmulo de alterações genéticas (mutações) nas células. 
Câncer
Doença genética de células somáticas. As células tem como características:
Não reagem ao sistema de retenção do crescimento;
Adquirem formas não-diferenciada, perdendo sua estrutura;
Se alastram e pressionam tecidos vizinhos. 
Tumores benignos permanecem no local
Tumores malignos sofrem metástase 
Quase sempre com cariótipo anormal (inversões, translocações, deleções)
Genes supressores de tumor
Cerca de 20 genes supressores de tumor foram estudados. 
Síndrome de Li-Fraumeni (100 famílias doentes no mundo): susceptibilidade a muitos tipos de câncer, sendo que aparece em crianças e adultos jovens. Mutação no gene p53. 
Gene p53 – 17p13.1
A proteína P53 monitora a integridade do genoma e auxilia o sistema no seu reparo, paralisando o ciclo nos checkpoints. 
É uma fosfoproteína que ativa genes transcricionalmente que atuam na parada do ciclo e no desencadeamento da rota da apoptose. 
Danos no DNA promovem a fosforilação da proteína P53 que fica presa no núcleo, atuando como fator de transcrição. 
		- ativa p21, cuja proteína P21 inibe a rota em G1 até o completo reparo do DNA, por inibição de CDKs. 
		- ativa gene GADD-45, cuja proteína corrige lesões no DNA. 
 Se as lesões foram muito extensas, a proteína P53 ativa a apoptose. 
Células com p53 mutado são instáveis, tendendo a acumular mutações
Gene p53 – 17p13.1
A superexpressão de p53 é indício de transformação maligna por dano persistente ao DNA.
A proteína P53 pode perder sua função por mutação, por interação com proteínas virais ou por interação desta com outras proteínas do ciclo celular. 
A mutação pela troca de nucleotídeo é a mais freqüente e ocorre principalmente nos hot spots120 e 290 (pontos quentes – onde há uma reincidência alta de mutação). Cinquenta por cento dos cânceres promovidos por p53 são decorrente da perda do alelo por quebras cromossômicas.
Retinoblastoma, Gene RB1
Retinoblastoma afeta crianças menores de 5 anos. Afeta os cones (células sensíveis a cor).
Se não for tratado alastra-se pelo nervo óptico e atinge o cérebro. 
Proteína RB1 auxilia na verificação em G1. Se não está fosforilada, o ciclo progride, quando fosforilada, ativa genes para proteínas necessárias em S.
Neurofibromatose tipo I ou Von Recklinghausen – supressor de tumor
Proteína neurobibromina auxilia a controlar divisões celulares, bloqueando sinais químicos que induzem a divisão celular.
Neurofibromatose tipo I
Inserção de sequencia Alu no íntron 5, promovendo deleção do éxon 6 e erro da matriz de leitura do éxon 7.
Protooncogenes
Mutações de RAS são encontradas em 1/3 dos tumores humanos (bexiga, pâncreas, pulmão e colo). Em camundongo, foi encontrada mutação por inserção de vírus. 
Rota de informações da superfície até os genes nucleares – transdução de sinal.
	- fatores de crescimento
 - receptores de membrana
 - fatores de transcrição