exercicios genetica molecular

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GENÉTICA MOLECULAR PROFESSORA: CRISTIANE BATASSINI
Atividade Aula 5 – Mutações
Replicação frequentemente produz mudanças na composição química do DNA. Muitas dessas mudanças são facilmente reparadas. No entanto, essas alterações na sequência de base do DNA, que não são reparadas, são designadas como mutações. Existem vários tipos de mutações, incluindo mutações de ponto, deleções e inserções. As mutações de ponto surgem quando um par de base é substituído por outro; eles são os tipos mais comuns de mutações. As mutações de ponto podem ainda ser subdivididas em 3 categorias: silenciosa, de sentido trocado e sem sentido. Mutações silenciosas não afetam o mRNA transcrito ou o produto final da proteína, por isso o nome silenciosa. O código genético é degenerado, que significa que a maioria dos aminoácidos são codificados por vários códons diferentes ou trincas de bases de DNA/RNA. Portanto, é possível trocar uma única base, mas não alterar o produto de proteína resultante. O traço falciforme é um resultado de uma mutação de sentido trocado. Esse tipo de mutação de ponto, na verdade não altera o produto proteico. No caso da anemia falciforme, a adenina é substituída por timina, causando a substituição de um aminoácido glutâmico hidrofílico por uma valina hidrofóbica resultante. Em uma mutação sem sentido, a mutação provoca uma parada prematura do gene de interesse, porque o códon alterado agora representa um códon de parada. Isso, geralmente é visto em distrofias musculares e em alguns casos de fibrose cística.
Outro tipo de mutação é uma deleção em que uma ou mais bases de DNA foram removidas, já uma inserção é uma mutação em que uma ou mais bases de DNA foram adicionadas. Esses dois tipos de mutações podem causar uma mudança na fase de leitura, denominadas mutações de mudança da fase de leitura de um gene, se a inserção ou a deleção é um múltiplo de 1 ou 2 bases . Em geral, uma mutação de mudança na fase de leitura irá resultar em doença como resultado de alteração do produto proteico, deixando-o não funcional, ou a produção de um códon de parada prematuro, que confere uma forma truncada da proteína alterada. Ambos os casos apresentam grandes problemas, pois a proteína alterada pode não ser capaz de desempenhar as funções normais. Uma vez que códons são lidos em múltiplos de 3, uma inserção ou uma deleção de 3 ou múltiplo de 3 podem ou não ser tão prejudiciais para o gene, como múltiplos de 1 ou 2. Neste caso, a proteína resultante pode incluir aminoácidos adicionais no caso de inserções ou perder aminoácidos no caso de deleções, o que pode prejudicar a proteína em seu funcionamento normal.
Muitas formas da síndrome do X frágil são exemplos de inserções em múltiplos de 3, quando o resultado é prejudicial não por causa da sequência de aminoácidos alterada, mas sim pela perda de expressão da proteína. É comum deleções e inserções ocorrerem em sequências altamente repetitivas e isso é exatamente o que é visto no X frágil. A síndrome do X frágil é a forma mais comum de retardo mental hereditário. Afeta cerca de 1 em cada
4000 indivíduos do sexo masculino e 1 em 8000 em indivíduos do sexo feminino. As mutações do cromossomo X ,
incluindo X frágil, podem ser responsáveis pelo maior número de pacientes do sexo masculino em instalações que abrigam deficientes mentais. O gene FMR1 é altamente conservado. Indivíduos normais têm 7 a 60 repetições (CGG) na região 5’ não traduzida e as repetições são, muitas vezes, interrompidas por AGG. Muitos indivíduos com X frágil têm um aumento no número de repetições CGG, que pode expandir-se para mais de 230 repetições, o que se denomina mutação completa. Repetições entre 60 e 230 são chamadas de pré-mutação. O portador de uma pré-mutação tem níveis normais da proteína, mas o gene é instável na sua transmissão para a prole.
O fenótipo do X frágil é causado principalmente pela perda da proteína codificada por FMR1. No entanto, algumas mutações de ponto e deleções no gene FMR1 mostram o mesmo fenótipo que a expansão de repetições. A alteração resultante da expansão de repetições trinucleotídicas dentro da região promotora do FMR1 leva a um aumento da metilação do local e, em última análise, silenciamento transcricional. Metilação do DNA causam saliências na hélice de DNA nas quais as citosinas metiladas interferem com a ligação do fator de transcrição. Isto é uma propriedade comum usada para a regulação do gene, contudo, no caso do X frágil, os sinais de metilação detêm toda a expressão da proteína. A perda da proteína codificada Por FMR1 confere as características
fenotípicas comumente observadas em pacientes com X frágil.
Questões de compreensão:
1. Menino de 6 anos é levado ao seu médico, porque os pais notaram comportamento autista e problemas de fala. A família da mãe tem história de retardo mental, por isso o médico sugeriu uma triagem de FMR1 para a síndrome do X frágil. A reação em cadeia da polimerase (PCR) revelou resultados limítrofes para síndrome do X frágil. Que situação mais provável explica esse resultado?
a. Perda total da FMRP (proteína codificada por FMR1)
b. Expansão de repetições CGG no gene FMR1 de 60 repetições com a metilação parcial do DNA
c. Expansão de repetições CGG no gene FMR1 de 230 repetições com pouca metilação do DNA
d. Expansão de repetições CGG no gene FMR1 de 280 repetições com a metilação completa do DNA
Usando o código genético abaixo, preveja o tipo de mutação que teriam que ocorrer para mostrar estas alterações no produto final de proteína para as perguntas 2 e 3
T C A G
T	Phe Phe Leu Leu
C	Leu Leu Leu Leu
A	Ile Ile Ile Met
G	Val Val Val Val
Ser Ser Ser Ser Pro Pro Pro Pro Thr Thr Thr Thr Ala Ala Ala Ala
Tyr Tyr STOP STOP His His Gln Gln Asn Asn Lys Lys Asp Asp Glu Glu
Cys T Cys C STOP A Trp G Arg T Arg C Arg A Arg G Ser T Ser C Arg A Arg G Gly T Gly C Gly A Gly G
2.

a. Mutação de sentido trocado b. Mutação sem sentido
c. Mutação silenciosa
d. Expansão de repetições
3.

a. Deleção de G no terceiro códon b. Deleção de A no segundo códon
c. Inserção de T entre o segundo e o terceiro códon d. Inserção de GT entre AC e A do segundo códon