Mutação e Reparo

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MUTAÇÃO E REPARO 
DO DNA 
Mutação DNA Proteína ????? 
DNA 
Precisão no processo 
 de replicação 
Herança Genética 
Transmissão de genes dos genitores para a prole 
Mutação 
Mutação 
Mecanismo que provoca mudanças 
no Material Genético (DNA) 
Fenótipo novo resultante de uma 
mutação é chamado mutante 
Mutação é essencial para dar variabilidade 
genética e permitir a adaptação dos organismos a 
novo ambientes - EXTINÇÃO 
 
Maioria das mutações tem efeitos prejudiciais e 
são a fonte de muitas doenças humanas 
Mutação 
Alteração na síntese proteica, 
produção de maior/menor quantidade 
Transcrição 
DNA-RNA e 
tradução em 
proteínas 
Sequência de aa, 
aumentando, 
diminuindo ou 
anulando a 
atividade da 
proteína 
Mutações Somáticas = Células Somáticas 
Mutação 
Mutações Germinativas = Células Germinativas 
CATEGORIAS DE MUTAÇÕES 
- Células somáticas 
- Proliferação por divisão celular 
- Clone de células 
- Câncer 
• SOMÁTICAS 
• GERMINATIVAS 
- Células Gaméticas - HERDÁVEL 
- Dominante – Prole 
- Recessiva – Diplóides – Gerações - Prole 
- Único Gameta – 1 membro prole afetado 
- Células Primordiais – ovário ou testículo - vários gametas 
membros afetados na prole 
CARACTERÍSTICAS DAS MUTAÇÕES 
Mutação 
Erros Replicação DNA 
Mudanças Químicas 
Mutágenos 
Espontâneas 
Induzidas 
CAUSAS DAS MUTAÇÕES 
 99,9% dos erros de replicação do DNA são corrigidos 
•DNA - Purinas (AG) Pirimidinas (TC) 
•Pareamento DNA – AT GC 
Erros na Replicação do DNA 
•TAUTÔMEROS 
MUDANÇAS TAUTOMÊRICAS 
1. Deselicoidização do DNA – Replicação 
2. T -G em vez de A – Erro incorporado - mutação de transição 
3. Próxima etapa replicação: 
 – T irá se parear com A – sequência original 
 – G irá se parear com C – MUTAÇÃO PERMANENTE 
4. Erro de replicação – todos os pareamentos de bases estão corretos 
e não há como o sistema de reparo detectar o erro !!!!!! 
Mudanças Químicas Espontâneas 
Depurinação – perda uma purina através da 
ruptura da ligação covalente entre açúcar e a base 
nitrogenada 
1. G é perdida formando um sítio apurínico. Na replicação não tem uma base 
complementar para a nova fita DNA 
2. A (base incorreta) é inserida na nova fita de DNA 
3 e 4 . Próxima etapa replicação é incorretamente incorporada e serve como 
molde para a nova fita – MUTAÇÃO PERMANENTE 
5. Um nucleotídeo é incorporado a nova fita oposto ao sítio apurínico 
Desaminação – perda de grupo amina (NH2) 
• Desaminação de Citosina Uracila 
• Uracilas não reparadas (enzimas que removem uracil 
do DNA) Adenina Mutação 
Mudanças Químicas Espontâneas 
• Próxima etapa replicação – AT em vez CG 
Mutações Induzidas 
• Mutágenos Agentes Químicos Ambientais ou 
Radiação Aumento da taxa de mutação 
Mecanismos de Indução de Mutagênese 
• Incorporação de Análogos de Base 
• Agentes Alquilantes e Intercalantes 
• Luz Ultravioleta 
• Radiação Ionizante 
 Incorporação de Análogos de Base 
• Estruturas similares a qualquer base do DNA 
• Incorporados durante a replicação do DNA 
1. 5-bromouracil é incorporado no lugar da T 
2. 5-bromouracil pareia errado com G 
3. Na próxima etapa da replicação G pareia com C - MUTAÇÃO PERMANENTE 
4. 5-bromouracil pareia com A não ocorrendo erro de replicação 
Agentes Alquilantes 
• Adicionam Grupo Etil ou Metil a base nitrogenada 
• Malpareamento específico 
Etilmetanossulfato 
Agentes Intercalantes 
• Intercalam-se entre as bases nitrogenadas da dupla fita 
do DNA – Distorção da estrutura tridimensional 
• Inserções e deleções = mudanças na matriz de leitura = 
efeito fenotípico grave 
Luz Ultravioleta (UV) 
• Formação de Dímero de Pirimidina (Timina) 
• Intercalam entre bases do DNA 
• Perda de Pareamento Específico – Bloqueio da Replicação – célula 
morre – Esterilização para bactérias 
• Altamente mutagênica 
• Reparados por reversão direta da lesão 
Radiação Ionizante 
• Formação de Moléculas Ionizadas – alteram as estruturas das 
bases e promovem quebra das ligações fosfodiéster ou quebras 
bifilamentares no DNA 
• Alta taxa de energia - penetração nos tecidos 
• Tentativa reparo – produz mutações cromossômicas 
CHERNOBYL - Ucrânia - 1986 
Iodo 131 – 100 milhões de curies 
31 pessoas – morte por radiação aguda imediata 
5.000 trabalhadores – mortes por radiação 
400.000 pessoas – efeitos à exposição ao Iodo ??????? 
LEGADO GENÉTICO 
Malformações Congênitas 
13.000 crianças – expostas ao Iodo - 400 vezes 
Aumento Taxa de Câncer 
10 vezes 
TIPOS DE MUTAÇÃO 
Mutações de 
Ponto 
Sequência 
de DNA 
Gênica 
Estrutura 
Cromossomos 
Cromossômica 
Novos Arranjos 
Cromosômicos 
Translocações 
Aneuploidias 
Número de 
Cromossomos 
Genômica 
90% Abortos 
Incompatível 
 MUTAÇÕES GÊNICAS 
 
EFEITOS DEPENDEM DE QUAL GENE FOI ALTERADO 
E DA ALTERAÇÃO PROVOCADA NA EXPRESSÃO 
DESSE GENE 
Mutação em um único nucleotídeo codificante de um determinado 
gene: 
 Perda completa de expressão desse gene 
 Formação de uma proteína variante com funções alteradas 
 Não provocar nenhuma alteração funcional 
Tipos de Mutações Gênicas 
Substituição de bases – Mutação Pontual 
Inserção 
 Deleção 
MUTAÇÃO PONTUAL 
 (substituição de um nucleotídeo) 
TAC CAC GCG GAC TGA GGA CTC 
AUG GUG CGC CUG ACU CCU GAG 
MET VAL ARG LEU THR PRO GLU 
DNA 
RNA 
PROTEÍNA 
ALTERADA 
MUTAÇÃO MISSENSE 
TAC CAC GTG GAC TGA GGA CTC 
AUG GUG CAC CUG ACU CCU GAG 
MET VAL HIS LEU THR PRO GLU 
DNA 
RNA 
PROTEÍNA 
NORMAL 
FITAMENTO DE DNA NORMAL 
TAC CAC GTG GAC TCA GGG CTC 
AUG GUG CAC CUG ACU CCC GAG 
MET VAL HIS LEU THR PRO GLU 
DNA 
RNA 
PROTEÍNA 
NORMAL 
MUTAÇÃO SILENCIOSA 
MUTAÇÃO PONTUAL 
 (substituição de um nucleotídeo) 
TAC CAC GTG GAC TGA GGA CTC 
AUG GUG CAC CUG ACU CCU GAG 
MET VAL HIS LEU THR PRO GLU 
DNA 
RNA 
PROTEÍNA 
NORMAL 
FITAMENTO DE DNA NORMAL 
MUTAÇÃO PONTUAL 
 (substituição de um nucleotídeo) 
MUTAÇÃO NONSENSE 
FITAMENTO DE DNA NORMAL 
TAC CAC GTG GAC TGA GGA ATC 
AUG GUG CAC CUG ACU CCU UAG 
MET VAL HIS LEU THR PRO TERM 
DNA 
RNA 
PROTEÍNA 
ALTERADA 
CTC CTC 
TAC CAC GTG GAC TGA GGA CTC 
AUG GUG CAC CUG ACU CCU GAG 
MET VAL HIS LEU THR PRO GLU 
DNA 
RNA 
PROTEÍNA 
NORMAL 
CTC CTC 
GAG GAG 
GLU GLU 
• Mutação Missense (sentido trocado) - pode levar a 
produção de uma proteína alterada, com redução ou perda da 
atividade biológica, ou ainda, uma proteína semelhante a normal mas 
sem efeito funcional – + 50% de todas as mutações que causam 
doenças genéticas 
EFEITO DA MUTAÇÃO PONTUAL 
 
• Mutação Nonsense (sem sentido) - muda um códon com 
sentido, que especifica um determinado aminoácido para um stop códon 
(terminal), ocorre o término prematuro da tradução - 12% de todas as 
mutações que causam doenças genéticas 
•Mutação silenciosa (sinônima) - altera um códon, mas devido 
á redundância do código genético ela ainda especifica o mesmo 
aminoácido 
DELEÇÃO OU INSERÇÃO 
PERDA OU GANHO DE ALGUNS ATÉ MILHARES 
PARES DE BASE 
 
ALTERA TODA A LEITURA DO CÓDIGO GENÉTICO 
 
 MUDANÇA NA MATRIZ DE LEITURA 
 
EFEITOS DRÁSTICOS NO FENÓTIPO 
Mudança na Matriz de Leitura 
TAC CAC GTG GAC TGA GGA CTC 
AUG GUG CAC CUG ACU CCU GAG 
MET VAL HIS LEU THR PRO GLU 
DNA 
RNA 
PROTEÍNA 
NORMAL 
FITAMENTO DEDNA NORMAL 
DELEÇÃO 
TAC CAC GTG GAC TGA GGA CTC 
AUG GUG CAC CUG AUC CUG AGG 
MET VAL HIS LEU ILE LEU ARG 
DNA 
RNA 
PROTEÍNA 
ALTERADA 
TAC CAC GTG GAC TAG GAC TCC DNA 
G 
Mudança na Matriz de Leitura 
TAC CAC GTG GAC TGA GGA 
AUG GUG CAC CUG ACU CCU 
MET VAL HIS LEU THR PRO 
DNA 
RNA 
PROTEÍNA 
NORMAL 
TAC CAC GTG GAC TGA GGA C 
AUG GUG CAC CCU GAC UCC U... 
MET VAL HIS PRO ASP SER ...... 
DNA 
RNA 
PROTEÍNA 
ALTERADA 
INSERÇÃO 
G 
TAC CAC GTG GGA CTG AGG A... DNA 
FITAMENTO DE DNA NORMAL 
 
Distrofias Musculares de Duchenne e Becker 
 
• Deleção 2,3 milhões de pb no Gene DMD no Xp21 – 1% tamanho 
total do cromossomo - Proteína Distrofina 
• Deleções nos primeiros 20 exons e no centro do gene exons 45 a 
93 
 
• Doença degenerativa 
MUTAÇÃO POR REPETIÇÕES DE 
TRINUCLEOTÍDEOS 
 Número de Copias Extras = Excesso da Proteína - Gravidade e 
Início da doença 
TCC CGG CGG CGG ACG CGG CGG 
60 cópias 
GENE FMR-1 
TCC CGG CGG CGG ACG CGG CGG CGG CGG CGG CGG 
200 - 1300 cópias 
Síndrome 
X frágil 
ARG ALA ALA ALA CYS ALA ALA ALA ALA ALA ALA 
EXCESSO PROTEÍNA 
Doença de Huntington 
• Incidência 1/20.000 
• Gene da huntingnina (HD) – repetição de trinca CAG – 4p16.3 
• Neurodegeneração progressiva 
• Manifestação após 40 anos – transmissão para a prole 
• Teste genético para os filhos de pais que desenvolveram a doença 
Reparo das Mutações 
• Dano no DNA deve ser reparado 
• Deletério para as células 
• Reparo é mais efetivo antes da replicação do DNA 
Reparo de Mau Pareamento 
Reversão Direta da lesão do DNA 
Reparo por Excisão – nucleotídeos ou bases 
3 Tipos 
Reparo de Mau Pareamento 
1. G é pareada errada com T 
2. Grupo metil é adicionado a uma adenina (enzima DAM metilase) e o complexo de 
proteínas de mau pareamento reconhece a sequência metilada GATC 
3. MutS liga-se a base pareada errada e MutH liga-se 
a sequência metilada e MutL liga-se entre MutS e 
MutH e ocorre um dobra do DNA 
d. DNA polimerase substitui os nucleotídeos e DNA 
ligase fecha o corte na sequência de DNA 
4. Exonucleases removem nucleotídeos no filamento 
novo entre GATC e G mau pareada 
Reversão Direta da lesão do DNA 
•Remoção das Bases Nitrogenadas Danificadas 
Dímeros de Timina 
induzidos por UV 
Processo onde a energia da luz 
visível quebra as ligações dos 
dímeros de timina 
Falhas nos Sistemas de Reparo de DNA 
 Xeroderma Pigmentosum = sensibilidade aguda a luz UV 
 Falha no reparo dos dímeros de pirimidina que são 
formados diariamente em devido ao efeito da luz do sol na 
pele 
 Predisposição ao câncer de pele = 1000 a 2000 X 
 Manchas e tumores nas áreas expostas à UV 
Reparo por Excisão – Base Danificada 
b. Enzima DNA glicosilase reconhece o dano no DNA 
tirando a base danificada 
c. Enzima endonuclease AP corta a ligação fosfodiéster 
no lado 5´ e remove o açucar desoxirribose 
a. Dano no DNA 
d. DNA polimerase adiciona o novo nucleotídeo 
e. DNA ligase fecha os espaços e restaura a sequência 
de DNA 
 Estratégias de Reparo 
Dano DNA 
Reparo de mau pareamento 
Reversão direta da lesão do DNA 
Reparo por excisão (base ou nucleotídeo) 
 
MORTE 
CELULAR 
Replicação DNA 
Reparo Pós Replicação 
 
Sistema SOS 
Mecanismos de 
reparo sujeitos a 
erros 
1. Oque é mutação? Quais as duas categorias de 
mutação? 
2. Quais as causas da mutação? 
3. Defina mutação: missense (sentido trocado), 
silenciosa e nonsense (sem sentido) e o efeito da 
produção da proteína. 
4. Quais os tipos de mutações que causam mudança na 
matriz de leitura dos aminoácidos? Exemplifique. 
5. Quais os 3 tipos de reparo das mutações? 
 
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 
MUTAÇÃO E REPARO DO DNA