7 Aula Reparo DNA

Prévia do material em texto

Mutações, Agentes Mutagênicos e Sistemas de Reparo 
Processos moleculares e genéticos
Prof. Ramon Bossardi Ramos
Relembrando...
O que é uma mutação?
mutação
reparo
Tipos de mutação gênica
Tipos de mutação gênica
As mutações surgem de forma espontânea durante a replicação ou induzidas por agentes externos!
Quando e como surgem as mutações???
Mutações
Podem ser espontâneas ou induzidas (agentes físicos ou químicos)
Radiações ionizantes – alteram as bases e quebram a molécula de DNA
Radiações não-ionizantes: UV (dímeros de pirimidina – T+T)
Agentes químicos: Agentes desaminantes; Agentes alquilantes; Agentes intercalantes.
Mutação por Radiação
Radiação não-ionizante (luz ultravioleta) → não possui energia suficiente para induzir ionizações. 
# são absorvidos por purinas e pirimidinas (tornando-se mais reativas).
○ multicelulares → atingem apenas camadas de células superficiais.
○ unicelulares → potente agente mutagênico
Formação de hidratos de pirimidina e dímeros de pirimidinas.
# a relação entre a taxa de mutação e a dose de UV é muito variável, dependendo do tipo de mutação do organismo e das condições empregadas. 
8
 Vários tipos de radiação são mutagênicos. A radiação ultravioleta de cerca de 260 nm de comprimento de onda é absorvida pelas purinas e pirimidinas e pode causar alterações estruturais, principalmente a forma- ção de dímeros ciclobutil entre pirimidinas adjacen- tes em um polinucleotídeo, mais freqüentemente en- tre timinas (Fig. 12.15). A dimerização faz com que as bases se juntem e originem deleções durante a re- plicação do DNA.
Mutação por Radiação
9
Existem proteínas capazes de frear ciclo celular produzidas por GENES SUPRESSORES DE TUMOR
A proteína p53 é capaz de reconhecer danos ao DNA e frear o ciclo celular. 
Bloqueia o avanço para a fase M!
Previne o surgimento de MUTAÇÕES!
+70% câncer intestino e pulmão 
Existem gene que codificam proteínas capazes de ESTIMULAR a divisão celular
Proto-oncogenes 
Estimula o avanço para a fase M!
Certas mutações nesses genes aumentam atividade da proteína!
Proto-oncogene
ONCOGENE
Proteína mutada
MAIS ATIVA
Ex. RAS
Os proto-oncogenes codificam proteínas que ajudam a regular o crescimento e a diferenciação celular
Surgimento das células tumorais
Termos com o sufixo -plasia
(Ana)plasia - desdiferenciação
(Hiper)plasia - proliferação fisiológica
(Neo)plasia - proliferação anormal
(Dis)plasia - maturação anormal
(Meta)plasia - conversão de tipo celular
Plasia -  é a formação de um tecido que compõe um órgão.
Relativo a desenvolvimento celular
Surgimento das células tumorais
Quando a célula perde o controle da sua divisão, dizemos que ela se tornou uma célula tumoral
Maligno
Se o tumor invade os tecidos adjacentes (câncer)
Benigno
Se o tumor não tem efeito sobre os tecidos adjacentes
Metastático
Se as células conseguem colonizar outros tecidos e o tumor se desenvolve
(cancerosa)
Surgimento das células tumorais
Mutação em gene supressor de tumor – perde atividade
Mutação em proto-oncogenes – oncogenes – ganha atividade
Mutação em genes que produzem proteínas responsáveis pelo reparo de DNA – as mutação surgem e se acumulam
Múltiplas mutações são necessárias para gerar uma célula tumoral
CÂNCER – relação com idade
http://science.education.nih.gov/supplements/nih1/cancer/activities/activity2_animations.htm
								(Animation #5)
Reparo do DNA
Reparo do DNA
Cada célula por dia = 5 mil “mutações”
O DNA é lesado por:
 espécies reativas de oxigênio; produtos químicos; radiação solar etc. 
Doença causadas por falha no mecanismo de reparo:
Xeroderma Pigmentosum
Pontos possíveis de danos no DNA
A radiação UV pode produzir dímeros de pirimidina
Dímeros de pirimidina (T/C) causa distorção na dupla-hélice que bloqueia a trascrição e replicação
Desaminação
Metilação e Desaminação Sequencial (CT)
Por que a U do RNA foi trocada pelo T no DNA?
Reparo do DNA
Reparo é importante para manter a integridade da informação (celular e/ou herdada)
Taxa de mutações aumentam quando um mecanismo de reparo é desativado (doenças, câncer)
Apenas 1 em 1x1010 eventos de danos ao DNA não é evitado. Mecanismos de reparo são eficientes.
Grande variedade de mecanismos sugere a sua importância. Investimento celular é alto, proporcional à importância do processo.
O DNA possui cópia para reparo imediato. A fita complementar é o molde para o reparo (dupla-hélice)
Vírus de DNA simples e RNA são mais sucetíveis à mutações. Sucesso evolutivo pela quantidade e adaptabilidade
Mutações derivadas de erros no DNA
Mecanismos de Reparo do DNA
Fita simples 
Fotorreparo (reparo direto), 
excisão de base, 
excisão de nucleotídeos
Fita dupla 
não homólogo, 
homólogo
Mecanismo de reparo: Fotorreparo
DNA fotoliases revertem a dimerização de timinas (Reparo Direto)
Mecanismo de reparo: DNApol
Maioria das DNA polimerases “verificam seu trabalho” a cada base que adicionam (revisão)
Se escapam da revisão, entram em ação outros tipos de reparo.
Se a polimerase detecta um nt errado foi adicionado, ela irá removê-lo e substituí-lo imediatamente antes de continuar a sintese de DNA
27
Reparo por excisão de base
DNA glicosilases reconhecem e retiram as bases mal pareadas, clivando a ligação glicosídica;
A ausência de base (ponto apurínico ou apirimídico) é reconhecida pela AP endonuclease que cliva a ligação fosfodiéster (fosfodeoxirribose);
A DNApol adiciona o novo nucleotídeo e a DNA ligase sela o espaço
As depurinações iniciam a correção no passo 2
Etapa 1: DNA-glicosilases (catalisam remoção hidrolítica de bases alteradas)
Etapa 2: AP endonuclease (reconhece e remove o nucleotídeo)
Etapa 3: DNA polimerase e ligase corrigem a lesão.
28
Mecanismo de reparo: Reparo por excisão de nucleotídeos
Reparo por excisão de nucleotídeos
Complexo multi-enzimático verifica o DNA a procura de alterações e distorções na dupla hélice. 
Encontrada a lesão, a ligação fosfodiéster da fita anormal é clivada nos dois lados da distorção (clivagem dependente de ATP na sétima e quarta base na extremidade 5’ e 3’ do dano);
O oligonucleotídeo contendo a lesão é retirado pela DNA helicase;
O intervalo produzido na hélice é reparado pela DNApol I e ligado pela DNA ligase.
Defeito neste sistema de reparo gera a Xerodermia pigmatosa
Reparos de quebras na fita dupla de DNA
Se não forem corrigidas resultam na degradação dos cromossomos
Como corrigir?
Melhor perder um pedaço ou todo o cromossomos?
Quem servirá de molde?
Reparos de quebras na fita dupla de DNA
Existem dois mecanismos de correção:
Síndromes hereditárias relacionadas a defeitos no reparo de DNA
Mutações em genes relacionados a reparo do DNA
Link acesso:
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-72032006000500006
Caso clínico XP
http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0325-00752007000500011&lng=pt&nrm=iso
O paciente era o caçula de nove filhos (nenhum com sintomas da doença), filho de pais consanguíneos. Diagnóstico realizado aos 8 meses de idade, aparecendo lesões hiperpigmentadas no rosto e áreas expostas à luz solar, com secreções lacrimais diminuídas. O tratamento preventivo foi iniciado com proteção UV (cremes) e lágrimas artificiais (Fig. 1 ).
Com o passar do tempo lesões elevadas apareceram em seu rosto, as quais apresentavam repetidos sangramentos ( Fig. 2 ).O diagnóstico patológico foi: epiteliomas espinocelular e basocelular. A cada 4-5 meses, a partir de 8 anos de idade, foram realizadas enxertos cirúrgicos e autólogos de pele sobre as lesões.
A partir dessa idade começou com perda progressiva da visão, o que dificultou a sua aprendizagem e frequência escolar. Estava cego aos 11 anos. Até os 14 anos frequentou uma escola para cegos e nessa idade apresentava retardo psicomotor leve, déficit nutricional grave, e possuíaas seguintes características faciais...
 
Submetido a várias internações emergenciais por conta dos processos infecciosos (sepse) e sangramento abundante de lesões faciais, o que causou anemia grave. As lesões mudaram radicalmente sua qualidade de vida devido à dor intensa e insônia.
O paciente era o caçula de nove filhos (nenhum com sintomas da doença), filho de pais consanguíneos. Diagnóstico realizada aos 8 meses de idade, aparecendo lesões hiperpigmentadas no rosto e áreas expostas à luz solar, com secreções lacrimais diminuídas. O tratamento preventivo foi iniciado com proteção UV (cremes) e lágrimas artificiais. Com o passar do tempo lesões elevadas apareceram em seu rosto, as quais apresentavam repetidos sangramentos. O diagnóstico patológico foi: epiteliomas espinocelular e basocelular. A cada 4-5 meses, a partir de 8 anos de idade, foram realizados enxertos cirúrgicos e autólogos de pele sobre as lesões. A partir dessa idade começou com perda progressiva da visão, o que dificultou a sua aprendizagem e frequência escolar. Estava cego aos 11 anos. Até os 14 anos frequentou uma escola para cegos e nessa idade apresentava retardo psicomotor leve, déficit nutricional grave, e possuía graves lesões tumorais faciais. Submetido a várias internações emergenciais por conta dos processos infecciosos (sepse) e sangramentos abundantes de lesões faciais, o que causou anemia grave. As lesões mudaram radicalmente sua qualidade de vida devido à dor intensa e insônia.
 
Xeroderma pigmentosum
Distúrbio genético autossômico recessivo
Enzimas envolvidas com sistema de reparo de DNA estão mutadas
Se não há reparo e os PROTO-ONCOGENES SÃO MUTADOS – célula tumoral!!!
Genes que codificam proteínas envolvidas em apoptose e crescimento celular
Mutações em genes relacionados a reparo do DNA
XP - tipos
http://en.wikipedia.org/wiki/Xeroderma_pigmentosum
Atividades de sala de aula
O uso de protetor solar é um importante aliado contra o câncer de pele. Isso porque, os raios UV presentes na luz solar são agentes mutagênicos e podem causar alterações permanentes na estrutura e fisiologia das células. A respeito das mutações causadas por raios UV nas células da pele é correto afirmar que:
a) Podem ser transmitidas aos descendentes através da reprodução.
b) Contribuem para o aumento da variabilidade genética e para a evolução.
c) Alteram aminoácidos e, consequentemente, interferem na síntese proteica.
d) Modificam o DNA, o que pode levar a alterações nas proteínas celulares.
e) Alteram o processo de tradução e com isso modificam os RNAs mensageiros.
D
46
Os povos nativos das Américas e seus descendentes apresentam uma característica peculiar: uma mutação genética que, no passado, permitiu-lhes a sobrevivência, mas, nos últimos quarenta anos, vem contribuindo para que adoeçam. Essa mutação aumenta a reserva de energia das células e, em tempos de calorias fartas, favorece o desenvolvimento dos problemas de saúde que mais crescem no mundo: a obesidade, o diabetes e os danos cardiovasculares. A variação genética afeta o gene ABCA1 situado no cromossomo 9 humano. A substituição de um único nucleotídeo tem como consequência a modificação da estrutura de uma proteína da membrana celular que controla o nível de colesterol nas células. Como resultado, as células acumulam 30% mais colesterol. Um dos produtos dessa mutação seria um efeito protetor contra doenças infecciosas, como febre amarela, dengue e malária, o que levou a uma seleção positiva dessa mutação em tempos passados e à permanência dela na espécie até os dias atuais. Internet: <http://revistapesquisa.fapesp.br&gt; (com adaptações). Acesso em 6/5/2011.
A respeito desse assunto, julgue os itens a seguir, assinalando (V) para os verdadeiros e (F) para os falsos, justifique os falsos.
0 – O fato de a substituição de um único nucleotídeo do gene ABCA1 levar à modificação na estrutura da proteína significa que houve uma alteração em um códon, que passou a codificar um aminoácido distinto do original.
1 – De acordo com o texto, doenças infecciosas, como febre amarela, dengue e malária, fizeram que ocorresse uma mutação com efeito protetor a essas doenças no gene ABCA1.
2 – As pessoas que apresentam obesidade, diabetes e danos cardiovasculares manifestam uma mutação no gene ABCA1.
3 – Cada cromossomo, como o 9 humano, é composto por uma única molécula de DNA linear na interfase.
4 – A seleção positiva dessa mutação nos povos nativos das Américas levou ao aumento da frequência do alelo com a mutação nessas populações.
VFFFV
47
03 A figura seguinte representa um modelo de transmissão da informação genética nos sistemas biológicos. No fim do processo, que inclui a replicação, a transcrição e a tradução, há três formas proteicas diferentes denominadas a, b e c.
Depreende-se do modelo que
a) A única molécula que participa da produção de proteínas é o DNA.
b) O fluxo de informação genética, nos sistemas biológicos, é unidirecional.
c) As fontes de informação ativas durante o processo de transcrição são as proteínas.
d) É possível obter diferentes variantes proteicas a partir de um mesmo produto de transcrição.
e) A molécula de DNA possui forma circular e as demais moléculas possuem forma de fita simples linearizadas.
D
48
Fotorreparo, excisão de bases e de nucleotídeos
Podem ser mecanismos co-transcricionais
Reparo pós replicação (procariotos)
Reparo por excisão de base dependente de metilação
Reparo pós replicação (eucariotos)
Reparo por excisão de nucleotídeos