Genética - Mutações e Polimorfismos

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Genética
Aula 1 – 10/09/2019
Mutações e Polimorfismo
MUTAÇÕES
É uma mudança na sequência dos nucleotídeos ou no arranjo de DNA (nuclear ou mitocondrial). 
Ocorrem aleatoriamente, não são direcionadas e podem ter um efeito benéfico, prejudicial ou neutro (as consequências são vistas depois).
Mutações genômicas:
Alterações que envolvem o número de cromossomos intactos.
44, 45, 47, 48 cromossomos em um cariótipo;
Aneuploidias: alteram 1 ou 2 cromossomos para mais ou para menos. 
É o tipo de mutação mais frequente.
Causa: não segregação meiótica (ou seja, erro na meiose – não ocorre separação dos cromossomos homólogos ou das cromátides irmãs).
Taxa de erro: 1:25 ou 50 divisões celulares;
Relacionado diretamente com a idade materna (acima de 35 anos é uma gravidez considerada de risco).
Ex. Síndrome de Down:
-Trissomia do cromossomo 21 (3 cópias dele no cariótipo);
-Indivíduo tem 47 cromossomos;
-Afeta tanto o sexo masculino quanto o sexo feminino;
-Incidência geral: 1:800 nascidos vivos;
-Quanto maior a idade materna, maior é a frequência de ter um filho com síndrome de Down. 
Fenótipo:
-Aspectos faciais dismórficos (prega epicantal, ponte nasal baixa, língua protusa, e boca sempre aberta);
-Hipotonia;
-Estrutura baixa;
-Prega simiesca. 
Mutações cromossômicas:
Alteram a estrutura de cromossomos específicos.
O número de cromossomos no cariótipo não sofre alterações (continuam 46 cromossomos).
É a mais rara.
Incidência: 1:700
Tem 4 tipos:
Duplicações:
Ocorre uma duplicação em uma região de um cromossomo;
Aumenta a quantidade de genes e não o número de cromossomos. 
Deleções:
-Ocorre uma perda de uma região de um cromossomo;
-Perda de genes;
-Deleção é sempre pior que a duplicação;
-2 tipos:
 Deleção terminal: deleção de um fragmento / região da extremidade do cromossomo;
 Deleção intersticial: deleção de uma região central do cromossomo. Tem uma posterior união das partes onde essa deleção estava.
Inversões:
-O cromossomo sofre 2 quebras. A região entre as quebras sofre um giro de 180º e se insere novamente no cromossomo;
-2 tipos:
 Inversão pericêntrica: centrômero faz parte da região entre as quebras;
 Inversão paracêntrica: centrômero não faz parte da região entre as quebras.
Translocações:
-Pareamento entra cromossomos não homólogos na meiose, acontecendo a troca de material genético entre esses cromossomos não homólogos;
-Ex. Cromossomo com a maior quantidade de genes do cromossomo 4 é chamado derivado do 4. Cromossomo com a maior parte do 20 (com a maior quantidade do cromossomo menor) é chamado de derivado do 20.
Mutações gênicas:
Alteram a sequência de DNA dos genomas nucleares ou mitocondriais.
Causas:
-Erro na replicação do DNA (bases pareadas erradas, DNA polimerase não corrige o erro na revisão – cerca de 0,01% de erro);
-Lesões do DNA (naturais ou fatores mutagênicos do ambiente) e falha no sistema de reparo (alteração permanece no DNA):
 Depurinação: perda de uma base púrica (A ou G);
 Desaminação: perda de um grupo amino (NH2 / NH3);
 Desmetilação: perda de um grupo metil (CH3).
Tipos:
Substituição de nucleotídeos (ocorre mutação pontual - troca de um nucleotídeo por outro):
-Mutação de sentido errado:
Na figura: ocorreu uma mutação de ponto na qual houve uma troca de A por C. Com isso, ao invés de formar uma valina, formou-se uma glicina na proteína final. Ocorreu a troca de aminoácidos, alterando a proteína (que não desempenha a função que deveria);
Produzo uma proteína diferente da que eu queria produzir;
Ex. Hemoglobinopatias (anemia falciforme).
-Mutação de término de cadeia:
Na figura: A mudou para T. Na hora de produzir o RNAm, a mutação de ponto criou um stop códon prematuro, produzindo uma proteína menor; ou depois, destruindo um stop códon e produzindo uma proteína maior;
RNAm é menor, instável e é destruído.
-Mutação no processamento de RNA:
Mutações que ocorrem no splicing;
A região da junção éxon-íntron é reconhecida por enzimas e é uma região de sítio de quebra para a retirada dos íntrons;
Se ocorrer uma mutação de ponto nessa junção éxon-íntron, a enzima não reconhece mais esse sítio;
Na figura: GG virou GC, as enzimas não reconhecem mais o sítio de quebra, com isso a sequência fica maior e com íntron no meio dela (não vai ser funcional);
Pode ocorrer uma substituição de bases no meio do íntron também, podendo criar um sítio de quebra.
-Hotspots:
Pontos quentes de mutação;
Transição: troca entre bases nitrogenadas da mesma classe;
Transversão: troca entre bases nitrogenadas de classes diferentes;
Na teoria, a transversão deveria ser mais frequente, porém na prática é a transição;
A mutação do par CG compreende 30% de todas as mutações do DNA:
 >Quando tenho um par CG (citosina seguida de guanina) na fita de DNA, esse par é um ponto quente de mutação;
 >A C sofre um processo de metilação, ou seja, adiciona-se um grupo metil e ela se transforma em 5-metilcitosina;
 >A 5-metilcitosina perde o grupo amino e se transforma em uma timina.
Deleções e inserções:
-Pequenas deleções e pequenas inserções:
Mutações por mudança da matriz de leitura;
Deleção ou inserção não múltiplo de 3, levando a uma leitura errada da fita, pois sempre tem que ler de 3 em 3 bases;
Se ocorrer uma deleção ou inserção múltiplo de 3, é menos prejudicial, pois altera uma trinca só.
-Grandes deleções e grandes inserções:
Muitos pares de base deletados ou duplicados;
Ex. Deleções dentro do gene da distrofina (maior gene dentro do nosso corpo):
 >Distrofia muscular de Duchenne: gene DMD – distrofina localizada no cromossomo X;
 >Fenótipo: hipotonia, hipertrofia da panturrilha (por gordura), 1/3 dos pacientes podem ter comprometimento intelectual. 
-Efeito de recombinação / crossing over:
Envolve deleção ou duplicação mediada por recombinação entre sequências de DNA idênticas ou similares;
Ex. Recombinação de membros da família Alu no gene LDLR. Quando genes LDLR vão se parear e tem muitos membros da família Alu, eles se pareiam errado (membro 1 da família Alu pareia com o membro 3 da família Alu, por exemplo) e ocorre o crossing-over, e depois um cromossomo tem deleção e o outro cromossomo tem uma duplicação desse gene (erro no crossing-over);
Causa hipercolesterolemia familiar (aumento hereditário do colesterol).
Mutações dinâmicas:
Amplificação de sequências de repetição de trinucleotídeos;
Alguns genes são formados por trinucleotídeos. Com isso, tenho que ter a quantidade exata, se tiver uma quantidade maior, pode levar a uma doença;
Correlaciona-se o número de sequências e a gravidade do fenótipo, ou seja, quanto mais sequências repetidas, maior é o agravo da doença;
Tende a aumentar de tamanho de uma geração para outra;
Tem outras doenças que a idade da manifestação da doença depende diretamente da quantidade de sequências repetidas;
Para cada doença tem um tipo de trinucleotídeos;
-Ex. Síndrome do X frágil:
Gene FMR1 – tem o trinucleotídeos CGG (normal);
Principalmente na gametogênese paterna, ocorre uma amplificação da sequência CGG;
Normalmente com 50 cópias, a pessoa desenvolve essa doença;
Afeta mais meninos do que meninas;
Todo X frágil tem autismo, deficiência intelectual e não são sociáveis. 
POLIMORFISMO GENÉTICO
A mutação se torna um polimorfismo genético quando uma variante é tão comum que é encontrada em mais de 1% de cromossomos na população geral/mundial. 
Quando a mutação surge, mas não atinge esse 1% ela é chamada de variante rara. 
São classificados de acordo com a sequência de DNA que varia entre os diferentes alelos. 
Polimorfismo de nucleotídeo único (SNP):
É o tipo mais comum e simples. 
Possui 2 alelos: um normal/selvagem e um alelo que surgiu por mutação do alelo normal. A única coisa que muda entre eles é uma base nitrogenada. 
Causado por uma mutação de substituição de nucleotídeos. 
Polimorfismo por inserção-deleção (indels):
Causado por deleção ou inserção/adição de 2 a 100 nucleotídeos. 
Dividido em:
Indels simples: tem 2 alelos; presença ou ausência do segmento inserido ou deletado. 
Indels multialélica: tem vários alelos; dentro dessa classe tem um número variáveldo segmento de DNA que é repetido em tandem. É dividido em microssatélites (STRP – polimorfismo por curtas repetições em tandem) e minissatélites (VNTR – polimorfismo por número variável por repetições em tandem). 
Análise por microssatélite por PCR:
Polimorfismo no número de cópias (CNPs ou CNVs):
É uma variação do número de cópias de grandes segmentos (de 200 a 2 mil pares de bases).
Não da para ser visto por sequenciamento e nem por cariótipo.
Podem ter 2 ou múltiplos alelos, dependendo da quantidade de cópias presentes.