Melhor apostila sobre mutação gênica!

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Genética Animal - Mutação 1
MUTAÇÃO GÊNICA 
 
Mutação é uma alteração súbita e herdável na estrutura do material genético. 
Esta alteração pode levar a uma mudança correspondente no fenótipo do indivíduo. 
As mutações são fontes extremamente importantes de variabilidade genética 
nas populações, pois fornecem novas informações genéticas. A recombinação – 
mistura de genes paternos durante a meiose por meio de crossing over -, que é 
outra fonte de variabilidade, apenas rearranja informações genéticas já existentes 
em novas combinações. 
Sem a mutação, todos os genes ocorreriam apenas em uma forma, pois não 
existiriam alelos. Portanto, os organismos não seriam capazes de evoluir e adaptar-
se às mudanças ambientais. 
Tradicionalmente, as mutações envolvem alterações na molécula de DNA, 
podendo ocasionar mudanças no fenótipo. No entanto, as alterações 
cromossômicas numéricas e estruturais também podem induzir alterações 
fenotípicas herdáveis. 
Simplificadamente, uma mutação gênica ocorre em decorrência de 
substituições em pares de bases. Tais substituições originam mutações pontuais. 
Como conseqüência da substituição de um par de bases, a seqüência de 
aminoácidos de uma proteína pode ser alterada. Caso essa mudança altere a 
atividade bioquímica da proteína, poderá interferir no fenótipo. Esse é o caso da 
hemoglobina na anemia falciforme e da insulina na diabete, em que um aminoácido 
da proteína foi trocado devido à substituição de um par de bases de um gene. Além 
disso, a substituição do par de bases pode mudar o códon original para um códon 
finalizador, resultando em término precoce da síntese de uma proteína. 
Sempre que bases forem 
adicionadas ou deletadas, ocorre 
uma mudança de matriz de leitura, 
alterando a composição dos 
aminoácidos de toda a proteína. 
Deleção 
Por outro lado, devido à 
redundância do código genético, 
nem todas as alterações de pares de 
Leitura da fita 
bases levam a um aminoácido alterado na proteína. Logo, quando as mutações não 
promovem efeitos no fenótipo são chamadas de mutações silenciosas. Elas 
podem ser identificadas através da comparação de seqüências de pares de bases 
entre genes normais e mutantes. 
 
▪ Exemplo de mutação pontual → Anemia Falciforme ou Siclemia: 
 
Causada por uma alteração na cadeia β da hemoglobina, decorrente da 
substituição de uma adenina por uma timina (transversão) no sexto códon do gene. 
Através dessa mutação pontual, o códon GAA transforma-se em GTA, provocando 
substituição do ácido glutâmico pela valina na cadeia polipeptídica. Essa simples 
substituição de nucleotídeos e de um único aminoácido na cadeia polipeptídica leva 
a hemoglobina a assumir uma configuração espacial diferente, que causa a 
deformação das hemáceas. A hemoglobina alterada em forma de foice é 
denominada hemoblobina S (de sickle cell anemia). 
 
 
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→ Classificação das mutações: 
 
1) Mutação somática: 
 Aquela que ocorre em genes de células somáticas. Portanto, permanece 
restrita ao indivíduo que a porta, não sendo transmitida aos descendentes através 
dos gametas. 
 Exemplo: 
◦ Heterocromia de íris: 
Condição na qual as duas íris são de cores 
distintas ou apenas uma porção da íris é de cor 
diferente do restante. 
Se ambas as íris apresentarem coloração 
distinta, a mutação ocorreu na primeira célula que 
originou as demais. Caso a mutação surja em um 
estágio mais avançado do desenvolvimento da íris, 
o indivíduo apresenta apenas uma mancha em uma 
das íris. 
 
 
 
 
 
 
 
 Genética Animal - Mutação 3
2) Mutação germinativa: 
 Aquela que ocorre em células que originam gametas, sendo portanto 
natureza sem uma causa aparente. Podem ser devidas a erros na replicação do 
DNA ou a mutagênicos químicos e físicos. 
 Exemplo: 
◦ Carneiros da raça Ancon: 
O primeiro registro de mutação germinativa dominante em animais domésticos 
foi feito por Seth Wright em 1791. Wright notou um carneiro com pernas 
incomumente curtas no rebanho de carneiros de sua fazenda. Ocorreu a ele que 
seria vantagem ter um rebanho inteiro de carneiros com essa característica, pois 
impossibilitaria que os animais pulassem os baixos muros de pedra de sua 
vizinhança em New England. Wright, então, cruzou seu novo carneiro de pernas 
curtas com 15 ovelhas na estação seguinte. Nasceram 15 carneiros dos quais 2 
tinham pernas curtas. Estes foram cruzados, dando origem a uma nova linhagem na 
qual a característica expressava-se em todos os indivíduos. 
 
→ Agentes mutagênicos: 
 
I) AGENTES FÍSICOS: 
 
 - Temperatura: 
O aumento da temperatura promove a quebras das ligações entre os átomos. 
 
 - Radiações: 
Incluem radiações ionizantes de alta energia, tais como raios X, raios gama, 
nêutrons, e partículas beta e alfa, bem como radiação não-ionizante de baixa 
energia, luz ultravioleta, cada uma induzindo mutações por sua ação sobre o DNA. 
 
◦ Radiação Ionizante: 
 
O espectro de radiação eletromagnética é muito amplo e estende-se desde 
longas ondas de rádio até os raios cósmicos, que podem ter 10-14 cm. Quanto menor 
o comprimento de onda, maior a energia dos fótons eletromagnéticos, resultando 
em penetração nas células e tecidos. Nesse processo, os fótons podem colidir com 
um dos elétrons do átomo e fazê-lo mudar de órbita. Assim, um átomo previamente 
neutro torna-se carregado positivamente, pois existe maior carga positiva no núcleo 
do átomo do que cargas negativas nos elétrons orbitais. Então, esse átomo, agora 
carregado positivamente, e o elétron formam um par de íons. Os raios X de alta 
energia e os raios gama produzem trilhas de pares de íons em sistemas biológicos. 
Átomos ionizados e as moléculas em que eles ocorrem 
são quimicamente muito mais reativos do que os neutros. Além 
disso, os elétrons perdidos por um átomo nesse processo se 
movem em alta velocidade, fazendo com que outros átomos 
também se tornem ionizados. Cada elétron perdido por um 
átomo é ganho por outro, tornando-o negativamente carregado. 
O resultado desse repetido processo de ionização é uma 
cadeia de pares de íons ao longo da trilha de fótons de alta 
energia. Os efeitos mutagênicos resultam das reações químicas 
sofridas pelos íons à medida que suas cargas são 
neutralizadas. 
 Genética Animal - Mutação 4
Um resultado do processo de ionização é a quebra das 
ligações açúcar-fosfato do DNA. Caso a quebra do filamento 
ocorra em dois ou mais pontos próximos, pares de nucleotídeos 
podem ser perdidos e a matriz de leitura do mRNA transcrito é 
alterada. O resultado final pode consistir em proteínas ou 
enzimas com capacidade funcional reduzida ou mesmo 
inoperantes. Este último evento pode ser letal, particularmente 
em homozigotos. 
As radiações ionizantes podem causar: 
 
● Formação de tautômeros raros: 
Tautômeros são formas alternativas das purinas e pirimidinas no DNA e no 
RNA. A tautomerização ocorre pelo rearranjo de elétrons e prótons na molécula. Os 
tautômeros raros de adenina, citosina, guanina e timina diferem das formas comuns 
pelas posições de átomos de hidrogênio e, como resultado, algumas ligações 
simples tornam-se duplas. 
 
T/UA
G C 
● Substituição de uma base por outra: 
Consistem em transição e transversão. A 
transição é a substituição de uma purina (A e G) por 
outra ou de uma pirimidina (T e C) por outra. Já a 
transversão é a troca de uma purina por uma 
pirimidina. 
 
● Deleção ou adiçãode uma base em uma 
das fitas de DNA: 
Adições e deleções são referidas coletivamente como frameshift mutations, 
porque alteram a estrutura de leitura de todas as trincas de pares de bases no gene 
a partir do ponto em que surgem. Isso ocorre porque o trecho deixa de ser múltiplo 
de 3, mudando a leitura do segmento de DNA, o que resulta em aminoácidos 
alterados a partir daquele ponto e, freqüentemente, no aparecimento de um códon 
de terminação. 
 
● Inversão da seqüência de pares de bases de nucleotídeos dentro da 
molécula de DNA. 
 
● Formação de peróxidos. 
 
 
◦ Radiação não ionizante: 
 
A radiação ultravioleta, embora não possua energia suficiente para ionizar o 
DNA, é capaz de causar mutações na molécula. O comprimento de onda específico 
que é absorvido pelo DNA é de 254nm e, embora não seja profundamente 
penetrante no tecido, é eficiente para matar bactérias, fungos e aumentar a 
incidência de câncer de pele em animais. A mais conhecida ação da UV no DNA é a 
formação de dímeros de pirimidina, ligações carbono-carbono entre pirimidinas 
adjacentes, sendo comum com a timina. Isto resulta na distorção da molécula ou 
ligação entre moléculas adjacentes, cessando a replicação do DNA 
temporariamente. 
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→ Mecanismos de reparo do DNA: 
 
1) Mecanismo de reparo por fotorreativação: 
 
Uma enzima fotorreativadora é ativada na presença de luz. Ela liga-se aos 
dímeros de pirimidina e utiliza a energia da luz para quebrar as ligações que formam 
o mesmo, restaurando a estrutura original da molécula. 
 
 
2) Mecanismo de reparo por excisão: 
 
Consiste em um processo multienzimático 
dividido em 4 etapas. Inicialmente, uma enzima 
endonuclease reconhece a distorção causada 
pelo dímero e corta um dos filamentos próximo ao 
mesmo. Esta é chamada etapa de incisão. Em 
seguida, a DNA-polimerase I sintetiza um novo 
filamento, deslocando o filamento velho que 
contém o dímero. Esta é chamada síntese de 
reparo. Em uma terceira etapa, denominada 
excisão, um segundo corte além do dímero é feito 
pela exonuclease, removendo-o da molécula de 
DNA. Finalmente, o filamento recém sintetizado é 
unido ao original pela DNA-ligase. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3) Mecanismo de reparo por recombinação pós-replicativa: 
 
Quando a replicação chega a um dímero, ela é bloqueada devido à distorção 
da molécula. Eventualmente a replicação continua, mas pulando a região do dímero. 
Isto resulta em falhas no filamento filho correspondentes ao dímero no filamento 
parental. Essas falhas podem ser fechadas por síntese de reparo. O dímero não é 
excisado ou quebrado, mas sim retido na molécula de DNA parental. 
 
II) AGENTES QUÍMICOS: 
 
 - Análogos de bases: 
Consistem em moléculas com estrutura parecida com uma base nitrogenada 
natural e que às vezes são incorporadas ao DNA durante a replicação. Então, o 
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análogo pareia-se com a base “errada”, induzindo uma mutação por substituição de 
bases. 
 
 -Reagentes para purinas e pirimidinas: 
São substâncias que reagem com o DNA e alteram diretamente a estrutura da 
base, em vez de se incorporar à molécula. Esses reagentes desaminam adenina, 
citosina e guanina, resultando em mutações por pareamento errado ou substituição 
de pares de bases. O ácido nitroso (HNO2) é uma dessas substâncias mutagênicas. 
Ela causa alterações nas bases do DNA por substituir um grupamento amina (-NH2) 
por uma hidroxila (-OH). 
 
 -Corantes acridínicos: 
Classe de substâncias químicas que se intercalam entre as bases do DNA. 
Isso aumenta a rigidez e altera a conformação da dupla hélice, distorcendo a 
molécula e rompendo o alinhamento e o pareamento das bases. Devido a isso, 
ocorrem deleções ou adições de pares de base durante a replicação. 
 
 -Agentes alquilantes: 
Reagem com o DNA adicionando grupamentos etil ou metil às bases. Isto tem 
como conseqüência o mau pareamento ou total perda da base afetada, criando uma 
fallha. A principal base afetada é a guanina, embora outras também possam ser 
alquiladas. Exemplos: EMS (etilmetanossulfonato), DES (dietilsulfato), enxofre 
nitrogenado e gás mostarda. Este último foi um dos primeiros grupos de 
mutagênicos químicos descobertos através de estudos envolvendo operações 
militares durante a Segunda Guerra Mundial. 
 
 
→ Referências bibliográficas: 
 
▫ Genética – George W. Burns e Paul J. Bottino – Editora Guanabara Koogan – 
1991 
 
▫ Concepts of genetics – William S. Klung e Michael R. Cummings – Editora 
Prentice Hall – 1997 
 
▫ Modern genetic analysis – Anthony J. F. Griffiths, Willian M. Gelbart, Jeffrey H. 
Miller e Richard C. Lewontin – Editora W. H. Freeman and Company - 1999 
 
▫ Genética – Eldon J. Gardner e D. Peter Snustad – Editora Guanabara Koogan 
– 1986 
 
▫ Dicionário Médico – Blakiston - Editora McGraw-Hill Book Company - 1982