Genética 2ºBim - Mutações Gênicas - Genética Aula

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Genética básica
Mutações gênicas
· Mutação: mudança na sequência de nucleotídeos ou no arranjo do DNA.
	Mutações
	Definição
	Origem
	Genômicas
	Número de cromossomos alterados
	Não disjunção cromossômica (trissomia do 21) ( aneuploidias (mutação mais comum em humanos)
	Cromossômicas
	Alteram a estrutura dos cromossomos
	Podem ocorrer espontaneamente (mutação nova) ou por erros de segregação durante a meiose (crossing-over desigual) que resultam em
duplicações, inversões e deleções
	Gênicas
	Alteram genes individuais (mudança de nucleotídeos na sequência de DNA)
	Caudas endógenas (mutações de ponto) e causas exógenas
· Uma mutação genômica que deleta ou duplica um cromossomo inteiro altera a dosagem e, portanto, os níveis de expressão de centenas ou milhares de genes. Da mesma maneira, uma duplicação ou deleção, em mutação cromossômica, também pode afetar a expressão de milhares de genes. Mesmo uma pequena mutação pode resultar em grandes efeitos, dependendo da importância da alteração na expressão gênica.
· Algumas mudanças no DNA, contudo, podem não ter efeito fenotípico. Uma mutação cromossômica pode não afetar uma parte crucial do DNA e, portanto, não vai ter nenhum fenótipo ou uma mutação gênica, com alteração de nucleotídeo, que não muda a sequência de aminoácidos ou não altera a função do polipeptídeo produzido. Ou seja, nem todas as mutações têm consequências clínicas.
· Mutações na linhagem germinativa são herdáveis, enquanto que mutações na linhagem somática geralmente ocorrem em um sub-grupo de células e resultam no mosaicismo somático. As mutações somáticas não podem ser transmitidas para as próximas gerações.
Origem das mutações
· Mutações genômicas: erros de segregação dos cromossomos na meiose, resultando em aneuploidias (mutação mais comum em humanos), que geralmente levam ao aborto na fase inicial da gestação e, por isso, muitas vezes não são detectáveis. São muito comuns em células cancerosas e possuem taxa de segregação de 25 a 50 divisões de células meióticas.
· Mutações cromossômicas: ocorrem espontaneamente ou por erros de segregação cromossômica, com crossing-over desbalanceado. São menos frequentes, mas altamente letais, pois as alterações geralmente são incompatíveis com a vida. Também são vistas em células cancerosas e possuem taxa de rearranjo a cada 1700 divisões celulares.
· Mutações gênicas: ocorrem substituições de pares de bases, inserções e deleções. Podem se originar por erros na replicação do DNA (taxa de mutação = 10-10 por par de base a cada divisão celular) ou mutação em mecanismos de reparo do DNA ("ckeck-points"), além de serem induzidas por agentes físicos ou químicos (mutágenos).
· Processos químicos espontâneos: depurinação, desmetilação ou desaminação;
· Substâncias químicas: agentes alquilantes, agentes intercalantes;
· Causas exógenas ou induzidas: radiações ionizantes (α,β,ω) ou não-ionizantes (UV).
Tipos de mutações
· Descrever os tipos de mutações auxilia no conhecimento da diversidade da genética humana, mas também serve como mecanismo de detecção e triagem de doenças genéticas.
Substituição de nucleotídeos
· Mutação de ponto: troca de nucleotídeos na sequência de DNA. Podem resultar de:
· Mutação de sentido trocado: a troca de nucleotídeos codifica um aminoácido diferente à cadeia polipeptídica. 
· Contribuem para mais da metade de todas as mutações causadoras de doenças genéticas em humanos.
· Mutações reguladoras: afetam fatores de transcrição, controle transcricional ou outros aspectos que regulam a expressão gênica.
· Mutações sem sentido: cria um códon finalizador que pode levar ao término prematuro da tradução ou destrói um códon finalizar prolongando a tradução até o surgimento do próximo. Em geral tem efeito na tradução, mas quando ocorre na transcrição torna o mRNA muito instável, podendo ser degradado. 
· Mutações de recomposição de RNA: mutações que podem afetar ou não as bases nitrogenadas no sítio doador ou aceptor de sequências de nucleotídeos. Criam-se sítios doadores e aceptores alternativos que competem com os sítios normais durante o processamento do RNA. Assim, pode-se conter, no mRNA íntrons indevidamente processados. Nessas mutações ocorrem mudanças na matriz de leitura dos códons.
· "Pontos quentes" de mutação: envolvem transições e transversão.
· Transição: substituição de bases púricas entre si e de bases pirimidinas entre si;
· Transversão: substituição de uma base púrica por uma pirimidina ou vice-versa.
· Essas substituições não são aleatórias ou espontâneas, há uma frequência maior de ocorrência de transições ( é um processo mutagênico que leva a substituição de um tipo preferencial de nucleotídeos.
· Causa das mutações: Desaminação espontânea de 5-metilcitosina em timina no par CG.
· Responde por 30% das causas de substituições de nucleotídeos.
· Deleções e inserções: podem promover a mutação de poucos nucleotídeos e serão identificados pelo sequenciamento de nucleotídeos, ou resultar de mutações em áreas maiores ou genes inteiros, sendo reconhecidos pelo PCR ou pelo nível de transferência de Southern.
· Síndrome de genes contínuos: deleções removem mais de um gene.
· Pequenas deleções ou inserções: afeta poucos pares de base.
· Par de bases não é múltiplo de três e ocorre em regiões codificantes: alteração da matriz de leitura;
· Par de bases é múltipo de três: não há alteração na matriz de leitura ( geram a deleção ou a inserção de um aminoácido na cadeia polipeptídica resultante.
· Grandes deleções e inserções: em alguns casos a causa para a deleção é bem compreendida, em outros, não. A frequência das deleções ou inserções varia entre as doenças genéticas. As inserções são muito mais raras que as deleções.
· Exemplos de doenças de grandes deleções: Distrofia muscular de Duschenne e α-talassemia;
· Exemplos de doenças de grandes inserções: hemofilia A (adição de sequências L1 de DNA repetitivo em éxons do gene do fator VIII).
· Deleções e duplicações causadas por recombinação: as deleções ou duplicações serão mediadas por recombinações entre sequências de DNA similares ou idênticas. Ocorre por meio do cromossomos ou cromátides mal pareados, que podem resultar em deleção ou duplicação, por crossing-over desigual; ou por meio da recombinação entre sequências de homólogos invertidos, que ao se parear promovem a inversão dos éxons.
· A recombinação entre sequências de DNA homólogas não codificantes também pode causar doença genética ( Família Alu causando duplicação de éxons em genes de LDL na hipercolesterolemia familiar.
· Uma repetição na região codificante também é causa de doença genética, como ocorre na doença de Huntington (região transcrita e traduzida) e na síndrome do X-frágil (região transcrita, mas não traduzida).
EStimativas das taxas de mutações gênicas germinativas em humanos 
· Taxa de mutação de um gene ( expressa pelo número de novas mutações por locus, a cada geração.
· A melhor forma de analisar a taxa de mutação é contabilizar todos os nascimentos em um certo período, destacando aqueles nas quais há fenótipo distinguível de doença genética autossômica dominante ou ligada ao X, desde que totalmente penetrantes. Ex: acondroplasia.
· A taxa de mutação é contabilizada para vários distúrbios herdados. mutações/locus, por geração. Diferenças nessa média podem ocorrer devido ao tamanho dos genes, presença ou ausência de pontos quentes, etc.
· Distrofia muscular de Duschenne e neurofibrimatose ( genes muito grandes;
· Acondroplasia ( mutação em pontos quentes.
· As estimativas são feitas com base em mutações bem visíveis e deletérias, bem como por meio da utilização de eletroforese com a tiragem de proteínas. Apesar das limitações destes e outros métodos para determinar a taxa de mutação gênica, esses valores médios ficam entre 10-4 e 10-6 por locus, a cada geração.
Mutações herdadas nas diferenças sexuais humanas
· Mutações novas podem ocorrer na linhagem germinativa durante a divisão mitótica ou durante a divisão meiótica na espermatogênese e ovogênese. Existem, entretanto,diferenças marcantes entre os sexos tanto no número quanto na época das divisões, o que pode afetar a frequência e o tipo de mutações que ocorrem nos gametas.
· Mulheres: quanto maior a idade, maior o número de ovócitos parados em prófase I, esperando a ovulação para que possam continuar o processo de divisão celular. Acredita-se, pois, no envelhecimento dessas células, o que propiciaria a maior incidência de erros de segregação cromossômica por não disjunção, levando a mutações genômicas. 
· Homens: passam, para a formação dos gametas, por sucessivas mitoses, nos quais ocorre replicação de DNA. Durante esse processo ocorrem erros que geralmente, atingem porções não codificantes. Contudo, quanto maior a idade, maior a probabilidade dessas mutações atingirem uma área codificante e afetar os gametas, trazendo danos à prole. Maior risco de conceber filhos com doenças genéticas.
Mutações somáticas e câncer
· Mutações podem ocorrer tanto em células germinativas quanto em somáticas. Apenas as mutações na linhagem germinativa podem ser transmitidas de uma geração para outra (doenças hereditárias). 
· A maioria das mutações ocorrem em células somáticas e, portanto, não é herdável. 
· As mutações em genes somáticos são tidas como estando envolvidas na maioria das formas de câncer.
Defeitos generalizados no REparo do dna
· Mutações em enzimas que promovem o reparo do DNA durante a replicação provocam um aumento acentuado na frequência de mutações cromossômicas e gênicas, predispondo os portadores ao câncer.
Neurofibrimatose, acondroplasia e hemofilia B ( excesso de mutações gênicas de origem paterna.
Distúrbio de repetição de trinucleotídeos ( Doença de Huntington (origem paterna) e Síndrome do X frágil (origem materna).