Mutação pontual e sistema de reparo

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Mutações Pontuais
Mutação
 Conceito: Um processo aleatório no qual qualquer alelo em qualquer célula pode mutar a qualquer momento. Essas mudanças podem ou não causar modificações leves ou graves às funções e estruturas do individuo.
Mutações pontuais
 Conceito: alteração de um único par de bases do DNA ou um pequeno número de pares de bases adjacentes.
Indel: inserção / deleção 
Mutação por deslocamento do quadro de leitura.
Mudança de matriz de leitura a deleção/adição de uma nova base mudarão todos os próximos códons. (Perda completa de estrutura e função normal).
** são causadas quando acrescentam/retiram um número de bases não divisível por três. As indels surgem por “pareamento deslocado”.
Substituição de base (um par é substituído por outro)
Transição 
Substituição de uma base por outra base da mesma categoria química.
Transversão
Substituição deu uma base de categoria química por uma base de outra.
Consequências da Mutação Pontual
 
Mutação silenciosa/sinônima
Muda um códon de um AA por outro códon do mesmo AA.
Nunca alteram a sequência de AA da cadeia polipeptídica.
Mutação de sentido trocado
Muda um códon de um AA para um códon de outro AA.
Conservativa
Substitui um AA por outro quimicamente similar. Alterações grave de estrutura e função são menos prováveis.
Não conservativa
Um AA é substituído por outro quimicamente diferente. Provavelmente produzirá uma grave mudança na estrutua e função da proteína.
 Mutação sem sentido
O códon para um AA é mudado para um stop códon. Ou seja, levarão a um termino prematuro da tradução. 
	Quanto mais perto da ponta 3’ mais provável que a proteína tenha alguma atividade biológica. 
	Muitas mutações sem sentido produzirão proteínas inativas.
Mecanismos Moleculares das Mutações Pontuais
 Mutações espontâneas
São mutações de ocorrência natural e surgem em todas as células.
São causadas por processos diferentes sendo erros de replicação e lesões espontâneas a maior causa das substituições. (Os erros também podem causar deleções).
Surgem porque o DNA é uma molécula frágil.
Erros na replicação de DNA 
Transição: 
Cada base apresenta-se em tautômeros, a mudança tautometrica pode causar um mau pareamento entre as bases.
Esses maus pareamentos levam a mutações de transição, nas quais uma purina é substituída por outra ou uma pirimidina por outra pirimidina.
**tautômeros – isômeros que diferem nas posições e ligações de seus átomos. É mais difícil uma base virar um tautomero que voltar a sua forma original.
** Normal: Ceto – amina (mais estável).
** Rara: Enol – guanina.
Tranversão :
A metilação da uracila resulta em timina (H3C-)Uma pirimídica substitui uma puirina e vice-versa. Irá requerer que em algum momento da replicação ocorra o pareamento errado de uma pirimidina com outra pirimidina ou de uma púrica com outra púrica.
Lesões espontâneas 
Resultam de depurinação e desaminação.
Bases danificadas oxidativamente representam outro tipo de lesão.
**Doenças de repetição de trinucloetídeos: repetição de três pares de base.
** UracilDNAglicosilase retira a uracila do DNA.
** 5-metilcitosina (tautomero) vira timina ao sofre desaminação.
 Mutações induzidas
Surgem por ação de alguns agentes (mutágenos), que aumentam a taxa de ocorrência das mutações. Ex: Aflatoxina (AFB1) e luz ultravioleta. A AFB1 pode causar depurinação induzida.
**Mutágenos induzem mutações por pelos menos três mecanismos diferentes. (Substituir uma base; Alterar uma base; Danificar uma base).
Análogo de base
Compostos químicos suficientemente similares às bases nitrogenadas normais do DNA, de modo que são ocasionalmente incorporados ao DNA no lugar das bases normais.
Têm propriedades diferentes das bases normais, assim, podem produzir mutações fazendo o pareamento de nucleotídeos incorretos na replicação. 
** 5-bromouracila substitui a timina na fita jovem. T 5BU ∴ G
** 2-aminopurina substitui adenina na fita jovem. A 2AP ∴ C 
Alteração de base (mal pareamento específico)
Não há incorporação de mutágenos no DNA, mas há alteração de uma base, tal que se forma um mau pareamento específico. 
Agentes alquilantes
Tais agentes adicionam grupos alquila (e um grupo etila em EMS e um grupo metila em NG) para muitas posições em todas as quatro bases.
Agentes intercalares
São moléculas planares que mimetizam pares de bases e são capazes de se inserir entre bases nitrogenadas. Nessa posição, pode causar inserção ou deleção de um único par de nucleotídeos.
** etilmetanosulfatano (EMS) e nitrosoguanidina (NG).
Danos à base
Um grande número de mutágenos danificam uma ou mais bases e, assim, não há pareamento. Isso resulta em bloqueio de replicação.
	
Reparo do DNA
Ação direta
A forma mais direta envolve enzimas que simplesmente revertem a modificação química que originou o dano, regenerando assim a base normal.
 → Exemplo: Fotoliase Tem como alvo dímero de pirimidina (formado pela radiação UV) se liga ao dímero e catalisa uma segunda reação fotoquímica, desfazendo o anel formado pela luz UV e refazendo as bases pirimídicas individuais. Esse processo é chamado de fotorreativação.
** Alquiltransferase e metiltranferase – enzimas que também revertem as lesões.
Excisão de base
Quando ocorre? 
No reparo por excisão, os danos 
não-volumosos
 são reconhecidos por enzimas denominadas DNA 
glicosilases
 que clivam as ligações e libertam as bases incorretas. O reparo consiste na remoção do sítio e inserção de uma base correta.Após a revisão do DNA pela DNA polimerase. Usado para remover bases incorretas ou danificadas.
	Ocorre a remoção da base defeituosa (DNA glicosidase corta ligação base-açúcar) feita pela clivagem da ligação base nitrogenada desoxirribose, seguida pelo preenchimento da região com a base correta por ação da DNA-polimerase. A DNA-ligase une o novo nucleotídeo ao arcabouço. 
 ** as 5-metilcitosinas geram timina ( que não é reconhecida pela enzima uracil-DNA),que não é reparada. Portanto, são pontos quentes para mutações.
Lesões pouco volumosas principal alvo.
 Exemplo: 
 Desaminação. 
A desaminação caracteriza-se pela perda do grupamento amino (–NH2) de uma das bases nitrogenadas.
Além disso, algumas bases se encontram metiladas, ou seja, adicionadas de um grupamento metil (–CH3), sendo que o estado de metilação de um gene consiste em um importante mecanismo de controle de expressão gênica
* Como a presença de timina não é reconhecida pela maioria dos sistemas de reparo, este mecanismo é uma causa comum de mutação.
Depurinação.
A depurinação consiste em perda de uma purina devido à quebra da ligação entre a base e a desoxirribose, gerando sítios apurínicos, conhecidos como sítios AP. Esta ausência de base na fita molde durante a replicação resulta em incorporação de qualquer uma das quatro bases, o que pode originar uma mutação, que se ratificará no segundo ciclo de replicação, caso o erro não seja reparado.
	- Alteração de base.
 - Substituição de base.
Quantos nucleotídeos?
Um nucleotídeo
Ocorre em 
5
 etapas:
 
1.
Reconhecimento da lesão por um complexo multienzimático;
 
2. Incisão da fita anormal em ambos os lados da lesão a alguma distância
 
desta;
 
3. Excisão do segmento contendo a lesão;
 
4. Síntese de um novo segmento de DNA u
tilizando a fita 
não-danificada
 
como molde, por ação da 
DNA-polimerase
;
 
5. Ligação/restauração da molécula de DNA por ação da
 
enzima 
DNA-ligase
.Excisão de nucleotídeo (NER)
Ocorre quando a remoção da base defeituosa é feita pela incisão endonucleolítica nos dois lados da lesão, com liberação dos nucleotídeos, seguida pelo preenchimento da região por ação da DNA-polimerase.
	É capaz de desfazer os bloqueios de replicação e transcrição e reparar o dano.
** reparo por excisão de nucleotídeo acoplado à transcrição (TC-NER) – repara regiões transcritas do DNA.
** reparo genômico global (GGR) – corrige qualquer partedo genoma.
Quando ocorre?
Lesões muito volumosas:
Exemplo:
 - Dímero de Pirimidina.
Quantos nucleotídeos? 
Vários nucleotídeos.
Reparo pós-replicação: reparo de mal pareamento
O sistema corrige erros na replicação que não são corrigidos na função de revisão da DNA polimerase replicativa. O reparo é restritivo ao filamento recém-sintetizado, que é reconhecido pela maquinaria de reparo em procariontes porque não tem marcador de metilação.
Referências 
ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 5a ed. Porto Alegre: Artes Médicas, 2007. 
 COOPER, G. M. A célula: uma abordagem molecular.3ª ed. Porto Alegre: ARTMED, 2005. GRIFFITHS, A.J.F., et al. Introdução à Genética. 9a ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001. 
SILVERTHORN, Dee Unglaub. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. 7ª. ed Barueri, SP: Manole, 2017. 930 p.
http://www.scielo.br/pdf/%0D/jbpml/v39n1/v39n1a10.pdf