Mutações Genéticas: Bases e Consequências

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MUTAÇÕES GÊNICAS
Bases moleculares
Mutações são alterações herdáveis que ocorrem no material genético
FONTE DE VARIABILIDADE
NOVOS ALELOS
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MUTAÇÃO
NOVOS ALELOS
Ausência de função
Diminuição da função
Ganho de função
Nova
função
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MUTAÇÕES
morfológicas
bioquímicas
condicionais
letais
somáticas
germinativas
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Transcrição: mutação na região promotora ou enhancer pode
 impedir a transcrição do gene, ou alterar os níveis, época
e/ou local da expressão 
Estabilidade do RNAm e tradução: Mutações que 
afetem a poliadenilação afetam a estabilidade e podem 
impedir a tradução. Códons de parada prematuros, 
mudança de matriz de leitura, mutações que afetem o
 splicing. 
Estabilidade da proteína: estrutura secundária anormal
Função da proteína
Consequências Funcionais
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MUTAÇÕES ESPONTÂNEAS
Erros de replicação ou lesões no DNA
Taxa de mutação: 1 nucleotídeo em cada 109 em cada replicação 
Genoma Humano  3 X 109 pares de nucleotídeos  mudança em cerca de 3 nucleotídeos a cada divisão celular
Eficiência dos mecanismos de reparo do DNA
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Human DNA repair genes
Mutat Res. 2005 Sep 4;577(1-2):275-83 
Wood, Mitchell e Lindahl:
150 genes
Mutações nesses genes estão relacionadas a doenças 
Review:Human DNA repair genes
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Metabolis-mo
Raios
UV
Radiação
ionizante
Agentes
químicos
Erros
Replic.
danos
Pontos de checagem do ciclo celular
Mecanismos de reparo
Apoptose
Transcrição
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 TAUTOMERIZAÇÃO
CAUSAS DE MUTAÇÕES
ESPONTÂNEAS
Forma ceto estável
Forma enol instável (rara)
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TAUTOMERIZAÇÃO
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CAUSAS DE MUTAÇÕES ESPONTÂNEAS
 Desaminação
Lesão espontânea
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CAUSAS DE MUTAÇÕES ESPONTÂNEAS
 Despurinação : perda de purinas  sítios apurínicos
Lesão espontânea mais comum
Células de mamíferos perdem 10.000 purinas em 20h a 37o
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TRANSIÇÃO
Substituição de uma purina por outra purina (A, G)
ou
Substituição de uma pirimidina por outra pirimidina (T, C)
Transversão
Substituição de uma purina por uma pirimidina ou vice-versa
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Código genético
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Degeneração do Código Genético
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Mutação de ponto
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Mutações:
Deleções, microdeleções
Inserções
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Mutações
Sinônima
Sentido trocado
Sem sentido
Mudança na matriz
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Mutação de sentido trocado
(missense)
Substituição de aminoácido na proteína
Alteração na estrutura e função
ANEMIA
FALCIFORME
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ANEMIA 
FALCIFORME
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Substituições de aminoácidos na Hemoglobina
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Mutação no gene da amelogenina: substituição de aminoácido (amelogênese imperfeita)
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Mutação silenciosa
Alteração no DNA produz um códon sinônimo o mesmo aminoácido
CGC = Arginina
CGA = Arginina
PROTEÍNA NÃO ALTERADA
Detecção apenas por análise molecular
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Mutação sem sentido
Mudança para um códon que codifica término de cadeia
UAC  UAG
Códon de parada prematuro
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Mutação Neutra
Há mudança para um que significa um aminoácido diferente, mas funcionalmente equivalente
AAA  AGA
Lys básica para Arg básica
Proteína com função normal
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Mutação por adição ou deleção de um só par de nucleotídeos
ou
Mutação por adição ou deleção de pares de bases em número que não seja múltiplo de 3
Mudança na matriz de leitura
Proteína com toda a sequência de aa alterada - perda de função
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Mudança na matriz de leitura por inserção ou deleção
Correto
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Mudança na matriz de leitura
Sequência original
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Expansão de trinucleotídeos
Doenças neurodegenerativas
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Doença de Huntington
Distrofia miotônica
Síndrome do X frágil
Neurológicas
Antecipação
Limiar
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MUTAÇÕES INDUZIDAS
Provocadas por agentes mutagênicos  agentes físicos ou químicos capazes de elevar a taxa de mutação
Mutagênicos agem de 3 maneiras:
*Substituem bases no DNA
*Alteram bases, de modo que há pareamento incorreto
*Danificam bases impedindo o pareamento normal
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Análogos de Bases
Compostos muito similares às bases do DNA que são incorporados em lugar das bases comuns
Ex.: 5- Bromouracil = análogo da Timina
Mudança
Tautomérica
é
mais 
frequente
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2- aminopurina (2-AP)
Análogo da Adenina
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Agentes Alquilantes
Alterações nas bases inserção de grupamentos
Etilmetanossulfato (EMS) e nitrosoguanidina (NG)
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Agentes Intercalantes
Modificações no DNA
Proflavina e acridina-laranja
Inserção entre as bases do DNA
(mimetizam um par de bases)
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AGENTES INTERCALANTES
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Ácido nitroso (HNO2)  provoca desaminação
Etil-etano-sulfonato  agente despurinizante
Hidroxilamina (NH2OH)  modifica a citosina, aumentando a tendência à mudança tautomérica
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Radiação Ionizante
 Excitação de grupamentos químicos do DNA, provocando alterações
 Produção de radicais reativos na água, causando hidratação da T, desaminação da C, etc
Quebras na cadeia do DNA
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Radiação UV
Formação de dímeros de pirimidinas adjacentes
Interfere na transcrição e replicação
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Reparo por excisão
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Reparo por excisão
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Xeroderma pigmentoso
H. autossômica recessiva
Mutação em gene de enzima relacionada ao reparo do DNA
Reparo por excisão
Remoção de dímeros de pirimidinas formados pela ação da UV
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Mutagênicos 
Conservante de alimentos AF-2
Pesticida de uso agrícola etileno dibrometo
Aflatoxina
CARCINOGÊNESE
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Cigarro e câncer
Mais de 60 carcinógenos (ex.: hidrocarbonetos policíclicos – benzopireno)
Fumo na gestação: aumento de mutações no gene HPRT e aumento de translocações cromossômicas
Aumento de gametas aneuplóides em homens
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Cigarro e câncer
Diminuição da capacidade de reparo do DNA
Transversões no gene TP53
Câncer de pulmão e da cavidade oral
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De interesse para a Odontologia
Estudos in vitro
Estudos com modelos animais
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Clastogenic activity of seven endodontic medications 
used in dental practice in human dental pulp cells
H Someya, Y Higo, M Ohno, TW Tsutsui, T Tsutsui –
 Mutat Res, 2008 
Numerous and varied chemical agents are used for 
endodontic treatments in dental practice. Endodontic medications are administered 
directly to the teeth in relatively high concentrations and chemical agents applied to enamel or dentin can penetrate the dental pulp tissue and circulate through the body in the bloodstream 
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Genotoxicity of dental resin polymerization initiators 
in vitro 
Y. Nomura1        , W. Teshima2, T. Kawahara3, N. Tanaka3, H. Ishibashi4, M. Okazaki1 and K. Arizono5
Journal of Materials Science: Materials in Medicine, vol 17, 2006
Study of DNA damage induced by dental bleaching 
agents in vitro (Estudo de danos no DNA induzidos
 por agentes clareadores dentais in vitro) 
 
Daniel Araki Ribeiro; Mariângela Esther Alencar Marques;
 Daisy Maria Fávero Salvadori
Braz. Oral Res. vol.20 no.1,2006
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Cytotoxicity of dental composite (co)monomers and the
 amalgam component Hg2+ in human gingival fibroblasts 
Reichl e cols, 2006 -
Archives of Toxicology 
In vitro embryotoxicity assessment with dental restorative
 materials.  
Journal of Dentistry, Volume 33, Issue 1, Pages 49-55, 2005
S. Schwengberg, H. Bohlen, N. Kleinsasser, K. Kehe, M. Seiss, 
U. Walther, R. Hickel, F. Reichl
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Assessment of genotoxicity of 14 chemical agents 
used in dental practice: Ability to induce chromosome
 aberrations in Syrian hamster embryo cells 
Makoto Hagiwara, EikoWatanabea, J. Carl Barrett,
 and Takeki Tsutsuia
Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis Volume 603, February 2006, 
cells with polyploidy or endoreduplication were enhanced by formocresol, 
sodium arsenite, p-chlorophenol, p-phenolsulfonic acid, sodium hypochlorite,
 erythrosine B, prilocaine hydrochloride, and procaine hydrochloride in the
 absence or presence of exogenous metabolic activation. Our results indicate
 that the chemical agents that had a positive response in the present study
 are potentially genotoxic to mammalian cells.
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