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Aparecida Maria Fontes
Genética e Genes do Reparo no dia a dia:
Pesquisadores da Universidade de Cambridge utilizam o sistema
CRISP (edição do genoma) para corrigir o alelo do gene CFTR em
células-tronco primárias adultas de pacientes portadores de fibrose
cistica. New York Times 3 March, 2014.
Radiation therapy for brain cancer may be improved by Blocking DNA
repair mechanisms. Medical News Today, 10 April 2014.
Gene Ring1b – proteína de reparo de DNA da região telomérica
também envolvida no processo de fusão dos cromossomos. Medical
News Today, 26 May, 2014.
Novel cancer cell DNA damage repair mechanism unvewiled. Science
Daily, December 10, 2013.
Roteiro:
Tipos de Mecanismo de Reparo
1- Reversão Direta
2- Reparo por excisão de bases
3- Reparo por excisão de nucleotídeos
4- Reparo por pareamento errôneo
5- Reparo por recombinação homóloga
6- Reparo por ligação das extremidades não homólogas
Tipos de Reparo
Tipos de Reparo
 (1) Reparo Direto:
 a. Reparo por fotorreatividade enzimatica:. Dímeros de pirimidina:
fotoliase (ausente em mamíferos placentários).
 b. Reversão ativa da lesão: a enzima O6 metilguanina-metiltransferase
reconhece o grupo metil e transfere para seu sítio ativo, sem retirar a
base danificada.
 (2) Reparo de excisão de bases: a glicosilase reconhece a base alterada
no DNA e catalisa sua remoção por hidrólise.
 (3) Reparo por excisão de nucleotídeos: Remoção de adutos no DNA
(distorção na dupla-hélice). É o principal mecanismo de reparo.
 (4) Reparo por pareamento errôneo (MMR – mismatch repair): reparo
após a replicação do DNA. Remove bases incorporadas erroneamente
durante a replicação
Tipos de Reparo
 (5) Reparo por Recombinação Homóloga (HR): Pareamento com o
cromossomo homólogo intacto. A cromátide-irmã serve como molde para
síntese de DNA .
 (6) Reparo de ligação das extremidades não-homólogas (NHEJ): re-
ligação direta das extremidades quebradas. Ocorre a ligação das
extremidades não homólogas
Lesão Causa Mecanismo de 
Reparo
Troca de bases, estruturas em 
forquilhas e em alças
Falha na replicação ou em 
uma recombinação
NER
BER
Deaminação/depurinação Calor
NER
BER
Oxidação de bases
Radiação ionizante
Metabolismo oxidativo
BER
Alquilação/acilação/adutos Agentes químicos
NER
BER
DR
Ligação cruzada dentro da fita de 
DNA
Radiação ionizante
Agentes químicos
NER
Ligação cruzada entre fitas
Radiação ionizante
Agentes químicos
NER
HR
Quebra da dupla fita
Radiação ionizante
Agentes químicos
Estresse oxidativo
NHEJ
HR
Quebra em fita simples
Radiação ionizante
Agentes químicos
Estresse oxidativo
NHEJ
 Primeiro mecanismo de reparo descrito, simultaneamente por Kelner
(1949) e Dulbecco (1949).
(1a.) Reparo Direto
 Reparo por Fotorreatividade enzimática: Reparo por Fotorreatividade enzimática:
(1a.) Reparo Direto
 Reparo por Fotorreatividade enzimática: Reparo por Fotorreatividade enzimática:
Menck, Nature Genetics 32, 338 - 339 (2002) 
(1b.) Reparo Direto
 Reversão ativa da lesão: Reversão ativa da lesão:
 Não ocorre a remoção da base danificada
 Ocorre a remoção do grupo metil que modificou a base
 Essa reação é realizada pela enzima: O6 metilguanina-
metiltransferase
 É uma reação de alto custo energético → uma molécula
da enzima é inativada para cada lesão corrigida
 O grupo metil é transferido para o aminoácido cisteína
do sítio ativo da enzima.
(1b.) Reparo Direto
 Reversão ativa da lesão: Reversão ativa da lesão:
Inativação do MGMT: tumores responsivos a 
agentes terapêuticos
 Metilação da região promotora do gene MGMT em gliomas confere
uma boa resposta a agentes alquilantes
 Metilação da região promotora do gene MGMT em gliomas confere
uma boa resposta a agentes alquilantes
Reparo por excisão de base ou nucleotídeo:
 Definição: – é responsável por reparar as lesões mais prevalentes no
DNA, as quais podem ser geradas por fatores endógenos ou exógenos,
como produto da desaminação, depurinação, depirimidinação, alquilação,
oxidação e decomposição espontânea.
 Taxa: – fatores ambientais ou processos metabólicos normais da célula
causam danos no DNA com uma taxa de 1.000 a 1 milhão de
lesões/célula/ dia.
 Reparo por excisão apresentam 3 características comuns:
 Etapa 1 = incisão (endonuclease) e excisão (exonuclease) Etapa 1 = incisão (endonuclease) e excisão (exonuclease)
 Etapa 2 = ressíntese do DNA (DNA polimerases β, δ, ε) Etapa 2 = ressíntese do DNA (DNA polimerases β, δ, ε)
 Etapa 3 = ligação das extremidades (DNA ligases) Etapa 3 = ligação das extremidades (DNA ligases)
(2) Reparo por excisão de bases
 Etapas: Etapas:
 Remoção da base danificada (DNA glicosilase)  sítio AP
 Incisão do sítio AP na porção 5’ (endonuclease)
 Excisão do terminal 5’ e remoção (exonuclease)  gerando lacuna
de 1 nucleotídeo (via curta) ou 2-13 nucleotídeos (via longa)
 Síntese DNA (DNA polimerase)
 Ligação da cadeia (DNA ligase)
(2) Reparo por excisão de bases
 Ação da enzima: glicosilase Ação da enzima: glicosilase
Reparo de excisão de base: glicosilase
 Reparo: – 1) formação de um filamento formando pares de bases
errôneas AU no lugar GC; 2) a enzima uracil-DNA-glicosilase cliva
a ligação base-açucar liberando a base incorreta;
Reparo de excisão de bases: glicosilase
 Reparo: – 3) a proteina XRCC1 traz a nuclease APE1 ao sítio de dano e
cliva a extremidade 5´; 4) fator de replicação C recruta PCNA e DNA
polimerase;
Reparo de excisão de bases: glicosilase
 Reparo: – 5) DNA polimerase desloca de 2 a 8 nucleotídoeos do sítio de
dano e ao mesmo tempo polimeriza por complementariedade de base; 6)
FEN1 é uma endonuclease que é recrutada por RFC que cliva e desloca o
oligonucleotídeo e 7) uma ligase sela os nucleotídeos novos incorporados
Síndrome associada ao Reparo de Excisão de Base
 Cancer de cólon e pólipos adenomatosos : – risco aumentado em
indíviduos com mutacoes em MUTYH
G
C
O
C
O
C
Oxidative stress
Replication
Repair
Repair
O
A
Replication
T
A
G
C
OGG1
MUTYH
David et al 2007 Nature 447: 941 
Síndrome associada ao Reparo de Excisão de Base
Glicosilases Genes Substrato
Uracil DNA glicosilase
UNG1/UN
G2
SMUG1
Uracil de ss e dsDNA
Uracil de ss e dsDNA, 
hidroximetiluracil, formuracil
3-metiladenina DNA 
glicosilase
Aag 3-metiladenina hipoxantina
Endonuclease III/Timina
glicol DNA glicosilase
NTH1 Lesões guanina oxidada
Endonuclease VIII
NEIL1
NEIL2
5-hidroxiuracil; 5-hidroxicitosina; 5,6 
dihidrouracil, timina glicol, 
formamido-pirimidinas (FapyA/G)
5-hidroxiuracil e 5-hidroxicitosina
Fapy/8-oxoguanina
DNA glicosilase
hOGG1 8-hidroxiguanina, Me7-
formamidopirimidina -G
Tipos Glicosilases
Tipos Glicosilases
Glicosilases Genes Substrato
A-G-mismatch DNA 
glicosilase
MYH Adenina de G:A. 8-oxoG:A.2-
hidroxiadenina
G-T-mismatch DNA 
glicosilase
MBD4 (MED1)
TDG
Timina de T:G
Reconhece um G:T mal pareado na 
sequência CpG
Formiluracil DNA 
glicosilase
MBD4 Formiluracil mal pareado com G
http://www.youtube.com/watch?v=72oT6N90iWc&l
ist=PLA570AD41B24F551F
http://www.youtube.com/watch?v=g4khROaOO6c Sistema BERSistema BER
Sistema BERSistema BER
(3) Reparo por excisão de nucleotídeos
 Etapas: Etapas:
 Reconhecimento da lesão no DNA (complexo XPA-XPC)  ligam-se
ao DNA danificado
 Abertura da dupla hélice  atividade de helicase  XPB e XPD
 Dupla incisão na cadeia danificada: 3’ (XPG) e 5’ (XPF)
 Síntese DNA (DNA polimerase)
 Ligação da cadeia (DNA ligase)
(3) Reparo por excisão de nucleotídeos
(3) Reparo por excisão de nucleotídeosReparo por excisão de nucleotídeo em humanos
https://www.youtube.com/watch?v=bg
UH9NfO2QM
Sistema BERSistema BER
Reparo por excisão de nucleotídeo
Reparo por excisão de nucleotídeo
Sindromes associadas ao Reparo por excisão de nucleotídeo
 Xeroderma Pigmentosum: – descrita em 1874
 Sindrome de Cockayne:
 Tricotiodistrofia
 Sindrome cérebro- óculo-fácio-esquelética
 Síndrome XP com deSanctis-Cacchione
 Síndrome UV-sensível
XP e Câncer SC e envelhecimento precoce
(4) Reparo por pareamento errôneo
 Reparo durante replicação do DNA: bases incorporadas
erroneamente no DNA durante a replicação (DNA pol: 1 base
errada na cadeia filha/10 milhões pb)
 REVISÃO DE PROVA “PROOFREADING”: corrige 99,9% dos
erros de replicação
 Eliminação de bases mal pareadas e alças de deleção/inserção
 Atua na cadeia recém-sintetizada
 Genes MSH, MLH e PMS → as proteínas formam complexos
(heterodímeros)
(4) Reparo por pareamento errôneo
 Mutações em genes MMR segregam com a síndrome de
predisposição ao câncer colorretal não polipose (HNPCC)
 Maioria dos pacientes são heterozigotos para mutações
recessivas na linhagem germinativa em genes MMR (MLH, MSH,
PMS)
 Células tumorais sofrem perda do alelo normal e exibem
instabilidade de microssatélites → números variáveis de
repetições de microssatélites nas células tumorais
 Câncer de cólon não-poliposo familial:
- manifestação <45 anos
- pelo menos 3 parentes afetados
- mutações em MLH1 e MSH2 são mais comuns
- 70 a 85% de risco
(4) Reparo por pareamento errôneo
Reparo de Pareamento Errôneo X Idade
Kenyon et al 2012 Blood 120: 3229
Reparo de Pareamento Errôneo X Idade
Kenyon et al 2012 Blood 120: 3229
(4) Reparo por pareamento errôneo
Li et al, Cell 153, 590 (2013) 
Síndrome associada ao Pareamento Errôneo e 
Diagnóstico
 Síndrome de Link: – com susceptibilidade aumentada a
câncer coloretal, endometrial e ovariano por mutações em um
dos genes: MSH2, MLH1, MSH6 e PMS2.
Síndrome associada ao Pareamento Errôneo e 
Diagnóstico
(5 e 6) Quebras de fita de DNA
(5 e 6) Quebras de fita de DNA
(5 e 6) Quebras de fita de DNA
(5) Reparo por Recombinação Homóloga
 Etapas: Etapas:
 Reconhecimento da quebra e pareamento do cromossomo
homólogo intacto com o cromossomo que apresenta a quebra
dupla.
 A cromátide-irmã serve como molde para síntese de DNA
 restaura a sequência original
 Ligação das extremidades
 Degradação das extremidades danificadas
 Deslocamento da cromátide-irmã intacta para o sítio a ser
reparado
(5) Reparo por Recombinação Homóloga
(5) Reparo por Recombinação Homóloga
(5) Primeira família câncer de mama (1852)
Pierre Paul Broca, 1852
Genes BRCA1 e BRCA2
(6) Reparo de ligação das extremidades não-
homologas (NHEJ) 
Ligação das extremidades não-homologas 
(NHEJ): variações no número de cópias 
 CNV: – forma de diversidade genômica que envolve
sequencias de DNA >1kb e estão presentes no genoma em
número variável de cópias.
CNV nos genes CCL3L1 e DEFB4 está associada com
susceptibilidade aumentada a infecção por HIV e Doença de
Crohn.
CNV nos genes CCL3L1 e DEFB4 está associada com
susceptibilidade aumentada a infecção por HIV e Doença de
Crohn.
Microdeleção de 520 kb na região 16p12.1 está associada com
predisposição a doenças neuropsiquiátricas.
Microdeleção de 520 kb na região 16p12.1 está associada com
predisposição a doenças neuropsiquiátricas.
Bibliografia
 EMERY Genética Médica - Peter Turnpenny e Sian Ellard (2009)
13ª Edição. Editora Elsevier – Churchil Livingstone
 Jorde LB, Carey JC, Bamshad MJ – Genética Médica (2010) 4ª
Edição. Editora Elsevier – Mosby
 Rimoin, Pyeritz and Korf (2013) Emery and Rimoin’s Principles and
Practice of Medical Genetics – Sixth Edition – Ed AP
 Cox MM, Doudna JA, O´Donnell M (2012) – Biologia Molecular:
Princípios e Técnicas – Primeira Edição – Ed. Artmed.
 Pinto NS (2013) – Curso: Lesões no DNA: mecanismos de reparo 
e mutagênese – 59ª Renião da Sociedade Brasileira Genetica.