AULA_6_BIOMOL_Mutação_Reparo

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Mutação e Reparo
HISTÓRICO:
• Uma paciente jovem desenvolve muitas
pequenas lesões semelhantes a sardas pré-
cancerosas na pele, e é extremamente sensível à
luz do sol;
• Uma história familiar é colhida, e a paciente é
diagnosticada com uma doença recessiva
autossômica chamada xeroderma pigmentoso;
• Durante sua vida, ela estará propensa a
desenvolver cânceres pigmentados de pele;
• Vários genes diferentes podem ser mutados para
gerar esse fenótipo de doença.
• Em uma pessoa sem a doença, cada um desses genes
contribui para processos bioquímicos na célula que
respondem a danos químicos ao DNA e os reparam antes que
leve à formação de novas mutações;
• Veremos como as mutações no sistema de reparo acarretam
doenças genéticas como o xeroderma pigmentoso;
• As pessoas com essa doença são exemplos de variantes
genéticas – indivíduos que apresentam diferenças fenotípicas
em uma ou mais características específicas.
Como surgem as variantes 
genéticas?
Qual a importância da mutação???
Dois processos importantes são responsáveis pela
variação genética: mutação e recombinação.
• A mutação é uma mudança na sequência de DNA de
um gene.
• A mutação é especialmente significativa porque é
fonte primária da mudança evolutiva;
• Novos alelos surgem em todos os organismos, alguns
espontaneamente e outros resultantes de exposição à
radiação ou substâncias químicas no ambiente.
Os novos alelos produzidos por mutação tornam-se
a matéria- prima para um segundo nível de
variação, efetuado por recombinação.
Para usar uma analogia, a mutação ocasionalmente
produz uma nova carta de baralho, mas é a
recombinação que as embaralha e distribui de
maneiras diferentes.
TIPOS DE MUTAÇÕES...
• Variam de uma simples troca de um par
de bases por outro até o desaparecimento
de um cromossomo inteiro (Citogenética
Humana).
• As células desenvolveram sistemas sofisticados
para identificar e reparar DNA danificado,
impedindo assim a ocorrência da maioria das
mutações, mas não de todas.
Mutação e Reparo
Escape de revisão
• Maquinaria de replicação
 Precisão elevada (exonuclease 3’ – 5’);
 Aumento da fidelidade (100x);
• Problemas:
 Se o erro não for detectado e corrigido...
 ALTERAÇÃO PERMANTE NO GENOMA!
 A alteração que foi incorporada estará presente na
fita recém sintetizada.
Consequências fenotípicas das 
mutações no DNA
• Mutação de ponto (mutação pontual)
Refere-se à alteração de um único par de bases do
DNA ou de um pequeno número de pares de bases
adjacentes.
• Principais tipos de mutação de ponto no DNA:
a) Substituições de bases - um par de bases é
substituído por outro.
b) Inserções
c) Deleções
a) Substituições de bases - um par de bases é
substituído por outro.
• Transições-
Substituição de uma base por outra da mesma categoria 
química;
(Uma purina é substituída por outra purina (A por G ou G por A) 
ou uma pirimidina é substituída por outra pirimidina (C por T ou 
T por C).
• Transversões-
Substituição de uma base de uma categoria química por
uma base de outra categoria.
(Tanto uma pirimidina é substituída por uma purina (C por A, C
por G, T por A ou T por G) quanto uma purina é substituída por
uma pirimidina (A por C, A por T, G por C ou G por T).
a) Substituições de bases
b) Inserções
c) Deleções
• Coletivamente, são chamadas de mutações indel
(abreviatura de inserção-deleção);
• A mais simples dessas mutações é a adição ou
deleção de um único par de bases;
 Existem ainda mutações mais drásticas caracterizadas
por:
Inserções extensas
Deleções e rearranjos grosseiros
Erros de recombinação
• Mutações sinônimas.
A mutação muda um códon de um aminoácido por outro códon
desse mesmo aminoácido.
(mutações silenciosas)
• Mutações de sentido trocado.
O códon para um aminoácido é trocado por um códon para outro
aminoácido.
• Mutações sem sentido.
O códon para um aminoácido é mudado para um códon de
término de tradução (fim).
Consequências moleculares das mutações de
ponto em uma região codificadora
• Mutações de sentido trocado:
1. Primeira situação:
Uma mutação de sentido trocado pode substituir um aminoácido
por outro aminoácido quimicamente similar, sendo chamada de
substituição conservativa;
Nesse caso, é menos provável que a alteração afete
significativamente a estrutura e a função da proteína.
2. Segunda situação:
Um aminoácido pode ser substituído por um aminoácido
quimicamente diferente em uma substituição não conservativa;
Esse tipo de alteração tem maior probabilidade de induzir uma
mudança importante na estrutura e na função da proteína.
• Mutações sem sentido
 Levarão a um término prematuro da tradução;
 Têm um efeito considerável no funcionamento da proteína;
 Muitas mutações sem sentido produzem proteínas 
completamente inativas.
Base molecular das mutações 
espontâneas
• As mutações gênicas podem surgir espontaneamente
ou ser induzidas;
As mutações espontâneas são aquelas de ocorrência
natural e surgem em todas as células;
As mutações induzidas surgem pela ação de alguns
agentes, chamados de mutagenos, que aumentam a
taxa de ocorrência das mutações.
Mutações espontâneas -
Mecanismos
1. Processo de replicação do DNA
(Embora a replicação do DNA seja um processo muito
acurado, são cometidos erros na cópia de milhões (e
mesmo bilhões) de pares de bases em um genoma).
2. DNA é uma molécula frágil, e o próprio ambiente celular
pode danificá-la
3. Podem ser causadas pela inserção de um elemento de
transposição de outro local do genoma.
(elementos de transposição)
Base molecular das mutações 
espontâneas
Duas das mais frequentes lesões
espontâneas resultam de:
Despurinação e Desaminação
Despurinação –
Mais comum;
Perda de uma base purina (???);
Perda de uma guanina ou uma adenina do
DNA.
Desaminação -
Mutações espontâneas em humanos:
doenças de repetições de trinucleotídios
• Um mecanismo comum responsável por várias doenças
genéticas é a expansão de uma repetição de três pares de
bases;
Doenças
Nos seres humanos...
Expansões de trincas que se repetem;
A cada geração  Doença progressivamente mais
grave;
• Síndrome do X frágil
• Doença de Huntington
Síndrome do X frágil
Um exemplo é uma doença humana chamada de síndrome do X
frágil;
A síndrome do X frágil resulta de mudanças no número de uma
repetição (CGG)n em uma região do gene FMR-1 que é transcrita
mas não traduzida;
FENÓTIPO:
• Forma de retardo mental hereditário mais comum;
• Ocorre em cerca de 1 em 1.500 homens e 1 em 2.500
mulheres;
• Se manifesta citologicamente por um sítio frágil no
cromossomo X, que resulta em quebras in vitro;
• A prole com os sintomas da doença tem enorme número de
repetições, variando de 200 a 1.300;
• O mecanismo proposto para a geração dessas repetições é o
deslize na replicação que ocorre durante a síntese de DNA;
• Nas células humanas, após um limiar de cerca de 50 repetições,
a maquinaria de replicação não consegue replicar fielmente a
sequência correta...
• Ocorrem grandes variações no
número de repetições.***
Síndrome do X frágil
• Na doença de Huntington, por exemplo, o gene do tipo
selvagem HD inclui uma sequência repetida, em geral na
região codificadora da proteína;
• A mutação está correlacionada com uma considerável
expansão dessa região repetida (códon - CAG);
• A gravidade da doença está correlacionada com o número de
cópias repetidas.
Doença de Huntington
Doença de Huntington
CAG - Repetições
Excesso de resíduos de 
Glutamina
Proteína mutante
Alteração da transcrição 
neuronal
Degeneração
• Raios X
• Origina substâncias mutagênicas Câncer
***Agentes clastogênicosRadiação ionizante
Moléculas de DNA intactas para replicação
A radiação induz quebras
Difícil correção 
Terapia  Degradação de células cancerosas
Luz UV
• Formação de dímeros
• Parada da DNA polimerase