mutações e reparo

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Prof°. MSc. João Marcelo Castro 
Genética e Biologia molecular 
j.marcelo@ufpi.edu.br 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ 
CURSO: BACH. EM NUTRIÇÃO 
DISCIPLINA: GENÉTICA 
MUTAÇÃO 
Uma mutação é definida como uma mudança herdada na 
informação genética; os descendentes podem ser células ou 
organismos 
MUTANTE 
todo organismo que exibe uma forma diferente 
da de seus ascendentes, a qual é resultado da 
presença de uma mutação 
genômica (adição ou perda de cromossomos); 
cromossômica (adição, perda ou mudança de local/orientação de 
segmentos cromossômicos); 
gênica (alteração em um único gene). 
 
A mutação é a fonte básica de toda variabilidade genética, fornecendo 
a matéria-prima para a evolução 
Mutação: Bom ou Ruim? 
Processo Evolutivo 
1. Recombinação: Rearranjos  Novas combinações 
2. Seleção Natural  Preserva as combinações mais adaptadas 
3. Ausência de Mutação  Genes com apenas uma forma 
Mutação como fonte de variabilidade 
1 2 3 
CATEGORIAS 
DE MUTAÇÕES 
germinativas 
somáticas 
Alterações no DNA 
Células germinativas (gametas) 
São passadas para a próxima geração afetam 
todo o organismo que a herda. 
 
 
 
Células somáticas 
Afetam apenas algumas células do próprio 
indivíduo onde ocorrem. Podem ter 
consequências como o câncer. 
 
Mutação somática ou germinativa: 
Mutações 
Classificação Geral 
 Mutação Cromossômica: Número ou Estrutura 
 Mutações Gênicas: Genes individuais 
 QUANTO A SUA NATUREZA MOLECULAR 
 Mutação pontual (um nucleotídio) 
 Mutação sinônima 
 Mutação não sinônima 
 Mutação sem sentido (nosense) 
 
 Mutação por deslocamento da fase de leitura 
 Mutação por Inserção 
 Mutação por Deleção 
TIPOS DE MUTAÇÕES 
GÊNICAS 
UUA GUA 
UUC 
UUG 
UUU 
UAA UGA UCA 
AUA 
CUA 
Leu 
Phe 
Leu 
Phe 
Leu 
Val 
Ile 
Ser Stop Stop 
Mutações Pontuais 
MUTAÇÕES GÊNICAS 
MUTAÇÃO SILENCIOSA/SINÔNIMA 
Substituição resulta em um novo códon que codifica o 
MESMO aminoácido 
MUTAÇÃO NÃO SINÔNIMA / SENTIDO TROCADO 
Substituição resulta em um novo códon que codifica um 
aminoácido DIFERENTE 
MUTAÇÃO SEM SENTIDO (nonsense) 
Códon que especifica um aminoácido é substituído por 
um códon de terminação 
Inserções e Deleções 
SUBSTITUIÇÕES DE 
BASES 
envolvem a substituição de, normalmente, 
uma única base 
casos raros: várias bases são substituídas 
TRANSIÇÃO a substituição de uma purina por outra ou de uma pirimidina 
por outra; 
 
 
 
 
 
TRANSVERSÃO a substituição de uma purina por uma pirimidina ou vice-
versa. 
A – T T – A 
C – G G – C 
A – T T – A 
 
C – G G – C 
Transição 
Transversão 
Mutação em Nível Molecular 
Expansão de Repetição 
Conseqüências das mutações: 
 
• A maioria das mutações é neutra: 
 
– A maior parte do genoma não está relacionada a 
codificação e regulação gênica. 
 
• Mutações em regiões gênicas e/ou 
regulatórias: 
 
– Podem alterar o fenótipo. 
– Quando alteram o fenótipo, geralmente são 
deletérias e recessivas. 
Mutações espontâneas 
Mutações induzidas 
agentes mutagênicos 
As mutações são causadas por vários fatores 
diferentes naturais e não naturais 
Mutações espontâneas: 
 Formas tautoméricas 
As posições dos prótons 
nas bases do DNA 
mudam. 
Pareamento de bases não padrão 
podem ocorrer como resultado 
de flexibilidade na estrutura do 
DNA 
MUDANÇAS QUÍMICAS ESPONTÂNEAS 
DEPURINAÇÃO 
DESAMINAÇÃO 
Embora muitas mutações surjam espontaneamente, vários 
agentes ambientais são capazes de danificar o DNA. Qualquer 
agente ambiental que aumente significativamente a taxa de 
mutação acima da taxa espontânea é chamado de mutágeno. 
Análogos de bases 
MUDANÇAS INDUZIDAS QUIMICAMENTE 
MUDANÇAS INDUZIDAS QUIMICAMENTE 
Mutações induzidas: 
 Radiações ionizantes e não-ionizantes: causam distorções na 
hélice de DNA. 
Dímeros de pirimidina 
UV: não-ionizante Raio X: ionizante 
Mecanismo Indireto exitação 
reparo correto 
Mecanismo Direto 
E 
1014 células 
H2O ----H + OH 
DNA alvo 105 genes 
DNA 
lesado 10-6 mutações / gene / divisão celular 
não reparo reparo errôneo 
DNA 
restaurado 
DNA 
mutado 
célula 
normal 
célula 
mutada 
viável 
morte 
celular 
apoptose 
ionização 
célula 
somática 
célula 
germinativa 
Catarata 
Malformações 
Síndromes da radiação 
Diminuição da longevidade 
Envelhecimento precoce 
Indução do câncer 
Doenças hereditárias 
(transmissíveis) 
efeitos determinísticos efeitos estocásticos 
O que acontece quando o DNA é 
danificado? 
Mecanismos de Reparo 
• Mecanismos de defesa extremamente 
eficientes  garantem a estabilidade do 
genoma 
• A compreensão destes mecanismos auxilia a 
entender como agentes genotóxicos podem se 
tornar mutagênicos e como identificá-los, de 
modo a reduzir os riscos associados a eles 
Classificação 
• Reversão da lesão (formas de reparo direto) 
• Reparo por excisão 
• Reparo de quebras de dupla fita 
• Reparo SOS (tolerância a lesões) 
 
 Tais vias atuam em conjunto nas 
células de modo a garantir a 
manutenção genética e a 
sobrevivência dos organismos 
Reversão da Lesão 
• Características: 
– Uma única enzima é suficiente para a retirada da 
lesão 
– Não há necessidade de substituição da base 
lesada  estrutura original da molécula de DNA é 
recuperada com a reversão da lesão 
– Os mecanismos conhecidos são: fotorreativação, 
alquiltransferência e reparo direto oxidativo 
Reversão direta do DNA danificado 
Reverte diretamente a lesão, regenerando a base original 
Ex: fotorreparo: 
 Dímeros de pirimidina 
são formados pelos raios 
UV. 
 Atuação da enzima 
fotoliase. 
Reparação do DNA 
Reparação por Fotorreatividade Enzimática 
 Fotorreativação 
1. Fotoliase reconhece e se liga ao dímero 
2. Absorção de luz  Conversão em monômeros 
• Sistemas que requerem a ação coordenada e 
seqüencial de várias enzimas no DNA lesado 
• Classificados de acordo com o tipo de 
alteração que ocorre no DNA e como ela é 
removida: 
– Reparo por excisão de bases (BER) 
– Reparo por excisão de nucleotídeos (NER) 
– Reparo de bases mal emparelhadas (Mismatch 
Repair - MMS) 
 
Mecanismos de Reparo por Excisão 
• Repara modificações de bases causadas por 
reações simples como desaminações 
espontâneas, oxidações e alquilações do DNA 
• Estas lesões causam pequenas distorções na 
estrutura em hélice do DNA, sendo 
reconhecidas e removidas por enzimas de 
reparo específicas, as quais compõem a via de 
reparo por excisão de bases (BER) 
Reparo por Excisão 
Reparo por excisão de bases (BER) 
 
Reparo por Excisão 
Reparo por excisão de bases (BER) 
 
REPARO DE PAREAMENTOS INCORRETOS 
(EXCISÃO) 
Nos dois casos o intervalo deixado na 
hélice de DNA é preenchido pela ação 
da DNA polimerase e DNA ligase, 
utilizando a fita não danificada como 
molde. 
EXCISÃO DE NUCLEOTÍDIOS: 
Remove uma seqüência de nucleotídeos, 
dentre eles esta o nucleotídeo 
incorretamente pareado 
Endonucleases realizam cortes na fita entre 
nucleotídeos antecessores e precessores ao 
nucelotídeo malpareado. 
 
Exonucleases removem o segmento 
 
Polimerase e Ligase 
 
XERODERMA PIGMENTOSO