mutação e reparo do DNA

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Conf 9 – Mutação e reparação do DNA 
→ Mutação 
- Alteração permanente da sequência de 
nucleotídeos em um organismo 
- Pode ser hereditário 
- Causas: espontâneas, erros de replicação 
do DNA, danos ao DNA 
- As mutações acontecem, e são 
transmitidas para as células filhas, apenas 
quando esses mecanismos falham 
 
O câncer ocorre quando as células 
dividem-se de forma descontrolada, 
ignorando os sinais normais de "pare" e 
produzindo um tumor. Esse mau 
comportamento é causado pelo acúmulo 
de mutações, ou mudanças permanentes 
de sequência no DNA das células. O câncer 
se desenvolve apenas quando várias 
mutações nos genes relacionados à divisão 
se acumulam na mesma célula 
 
- Mutações de ponto: quando ocorre a 
substituição de um único par de base, seja 
por substituição, adição ou deleção devido 
ao mal funcionamento do sistema de 
replicação ou de reparo, ou também 
devido a inteferência química em uma das 
bases. 
 
1. Substituição de bases: troca de uma 
base nitrogenada por outra 
a)Transição: mesmo grupo químico 
Ex: uma purina por outra purina/ uma 
pirimidina por outra pirimidina) 
b) Transversão: grupo químico 
diferente 
Ex: uma purina por uma pirimidina 
 
2. Inserções ou deleções: inserção ou 
deleção de um par de bases 
 
- Mutações cromossômicas: não 
modificam a quantidade de cromossomos 
de uma célula, mas determinam o 
aparecimento de cromossomos anormais. 
 
 
 
- Deleção: um pedaço de cromossomo é 
perdido 
- Duplicação: a sequência gênica é 
duplicada 
- Inversão: pedaço do cromossomo se 
quebrou, fez uma rotação de 180° e 
conectou-se novamente numa posição 
invertida 
- Translocação: troca de pedaços de 
cromossomos não homólogos 
 
→ Consequências moleculares das 
mutações 
- Quando a mutação gênica ocorre por 
adição ou perda de bases ela modifica o 
código genético e define uma nova 
sequência de bases 
- Regiões codificantes - genes: a nova 
sequência poderá modificar o tipo de 
aminoácido presente na cadeia proteica, 
alterando a função da proteína. 
- Regiões não codificantes do DNA: 
modifica a eficiência da tradução e reduz 
ou invativa a expressão fenotípica 
 
→ Mutações somáticas X germinativas 
 
1. Somáticas: qualquer célula do 
corpo, com excessão das 
germinativas 
- Não são transmitidas às futuras gerações 
- Maiores consequências quando são 
dominantes ou ligadas ao X nos machos 
 
2. Germinativas: células que 
originam os gametas 
- Podem ser expressar em todas as células 
da prole 
 
→ Sequência codificante 
- Determina o gene a ser expresso e 
proteína a ser produzida 
- Start-codon: codón de iniciação 
- Stop-codon: codón de parada 
- Sequência terminadora: marca o fim de 
um gene durante a transcrição 
→ Mutação dentro dos genes 
- Podem alterar o código genético 
- Proteína com menor ou sem 
atividade/função 
MUTAÇÃO COM PERDA DE FUNÇÃO 
- Proteína com maior atividade/função 
MUTAÇÃO COM GANHO DE FUNÇÃO 
- Podem bloquear a tradução da proteína 
 
→ Blad 
- Deficiência de Adesão Leucocitária Bovina 
- Mutação no gene de CD18 
- Animais homozigotos - crescimento 
retardado, perda de dentes, 
comprometimento do sistema imune e 
morrem ainda jovens, geralmente de 
pneumonia 
 
- Terapia gênica: substituição do gene 
defeituoso por um gene saudável 
→ Mutações sinônimas ou silenciosas 
- Ocorre a troca de um par de nucleotídeos 
no DNA que pode não modificar o 
aminoácido a ser encorporado 
→ Mutações de sentidos trocados 
- Substituição de um único nucleotídeo em 
uma sequência de DNA sendo capaz de 
alterar o código em uma trinca de bases, e 
assim causa a substituição de uma 
aminoácido por outro 
- Conservativa: características semelhantes 
do aminoácido 
- Não- conservativa: não tem 
características semelhantes 
→ Qualidade do leite 
- Principal proteína: caseína 
- A1: beta-caseína (mais encontrada no 
leite de vaca) 
- Leite A1- síndrome de intolerância ao 
leite não relacionada com a lactose 
 
- Pode estar associado a: 
-Diabetes 
-Danos cardíacos 
-Desconforto intestinal 
- A2: beta-caseína (direcionado a pessoa 
que tem alguma reação de 
hipersensibilidade a proteína A1) 
 
→ Mutações sem sentido 
- O códon do aminoácido é substituído por 
um códon de parada 
→ Mutações em regiões não codificantes 
• Mais dificil prever 
consequências 
→ Mutações em regiões variáveis (teste de 
paternidade) 
- Microssatélites: sequências com muitas 
repetições de 
 
→ Causas das mutações 
1. Espontâneas 
- Replicação do DNA 
- Deslize na replicação 
- Mudanças tautoméricas 
- Depurinação e desaminação 
- Dano oxidativo 
- Ocorrem ao acaso 
• Erros na replicação do DNA 
- Substituição (transição ou transversão) 
- Inserções ou deleções 
2. Induzidas 
- Incorporação de análogos de bases 
- Mal pareamento específico 
- Agentes intercalares 
- Danos à bases 
→ Deslizes na replicação 
- DNA se desenlaça da DNA Polimerase 
- Inserções e deleções que ocorrem 
quando as polimerases "deslizam" 
perdendo seu local de inserção na fita 
molde 
→ Mudanças tautoméricas 
- As purinas e as pirimidinas podem existir 
em formas tautoméricas – isto é, em 
formas químicas alternativas que diferem 
em um único próton na molécula 
→ Lesões espontâneas 
* Depurinação 
- Perda de G ou A 
- Milhares por dia 
- Reparo do DNA 
* Desaminação: 
- C convertida em U 
- Altera o pareamento 
* Oxidação 
- Lesões por oxigenios reativos gerado na 
respiração normal 
- Riscos constantes 
- Mais de 100 tipos de lesões ao DNA 
→ Mutações induzidas 
- Agentes mutagênicos: com potencial para 
danificar o DNA e causar mutações 
- 4 mecanismos: 
- Incorporação de análogos de bases: 
compostos semelhantes às bases 
incorporados; pareiam de modo errado 
- Mal pareamento específico: não se 
incorpora no DNA mas altera a base 
- Agentes intercalares: intecalam-se ao 
DNA, podem causar inserções ou deleções 
- Danos à bases: 
Espectro eletromagnético: desordenam as 
moléculas orgânicas 
Impedem pareamento das bases 
Luz UV – dímeros de pirimidina (mais 
frequente Timina) 
→ Reparo do DNA 
- DNA é a única molécula que não é 
substituída e sim reparada 
 
 
Revisão: a maioria das DNA polimerases 
"verificam seu trabalho" a cada base que 
acrescentam. Esse processo é chamado 
revisão 
 
→ Reparo por malparemento 
- Acontece logo após o novo DNA ter sido 
feito, e sua função é remover e substituir 
as bases malpareadas (aquelas que não 
foram corrigidas durante a revisão) 
Funcionamento: 
- Primeiro, um complexo de proteínas 
(grupo de proteínas) reconhece e liga-se à 
base malpareada 
- Um segundo complexo corta o DNA 
próximo ao malpareamento e mais 
enzimas cortam o nucleotídeo incorreto e 
um pedaço do DNA que o envolve. 
- Uma DNA polimerase substitui a parte 
que falta com os nucleotídeos corretos, e 
uma enzima chamada DNA ligase fecha a 
lacuna 
Onde repara? 
- Em bactérias, fitas de DNA originais e 
recém produzidas podem ser identificadas 
por uma característica chamada estado de 
metilação. Uma fita antiga de DNA terá 
grupos metil (-CH3) ligados a algumas de 
suas bases, enquanto uma fita recém 
produzida ainda não terá conseguido seu 
grupo metil. 
- Nos eucariontes os processos que 
permitem à fita original ser identificada no 
reparo de malpareamento envolve o 
reconhecimento de entalhes (quebras na 
fita única) encontrados apenas em DNA 
recém sintetizado. 
 
→ Mecanismo de reparo de danos do DNA 
- Danos ao DNA podem ocorrer em quase 
qualquer ponto do tempo de vida da 
célula, não apenas durante a replicação. 
- O DNA sofre danos todo o tempo, por 
fatores externos como luz UV, produtos 
químicos e Raios X, sem falar nas reações 
químicas espontâneas que acontecem 
mesmo sem agressões ambientais 
- Reversão direta: Algumas reações 
químicas danosas ao DNA podem ser 
diretamente "desfeitas" por enzimas na 
célula 
- Reparo por excisão: Dano a uma ou a 
umas poucas bases do DNA é 
frequentemente corrigido por remoção 
(excisão) e substituição da região 
danificada. No reparo por excisão de base, 
apenas a base avariadaé removida. No 
reparo por excisão de nucleotídeo, como 
no reparo do malpareamento que vimos 
acima, é removido um retalho de 
nucleotídeos. 
 
- Reparo de quebra de dupla fita: Duas vias 
principais, a de união das extremidades 
não homólogas e a recombinação 
homóloga são utilizadas na correção de 
quebras de dupla fita de DNA (isto é, 
quando um cromossomo inteiro se divide 
em duas partes) 
→ Reversão de danos 
- Em alguns casos, a célula pode reparar a 
avaria do DNA pela simples reversão da 
reação química que a causou 
- A "avaria do DNA" frequentemente 
envolve apenas um grupo extra de átomos 
ligando-se ao DNA através de uma reação 
química 
Ex: A guanina (G) pode sofrer uma reação 
que une um grupo metil (CH3) a um átomo 
de oxigênio na base. Se a guanina 
contendo o grupo metil não for corrigida, 
irá parear com timina (T) ao invés de 
citosina (C) durante a replicação do DNA. 
- O organismo têm uma enzima que pode 
remover o grupo metil, revertendo a 
reação e retornando a base ao normal^. 
→ Reparo por excisão de bases 
- Mecanismos usado para detectar e 
remover certos tipos de bases danificadas. 
- Um grupo de enzimas chamado 
glicosilases desempenha um papel 
importante no reparo por excisão de base. 
Cada glicosilase detecta e remove um tipo 
específico de base danificada. 
→ Reparo por excisão do nucleotídeo 
- Outra via usada para remover e substituir 
bases danificadas 
- O reparo por excisão de nucleotídeo 
detecta e corrige tipos de avarias que 
distorcem a dupla hélice de DNA 
- O reparo por excisão de nucleotídeo 
também é usado para corrigir alguns tipos 
de danos causados por radiação UV, por 
exemplo, quando você fica queimado de 
sol. 
- No reparo por excisão de nucleotídeo, 
o(s) nucleotídeo(s) danificado(s) são 
removidos junto com um retalho 
circundante de DNA. 
- Nesse processo a helicase (enzima de 
abertura do DNA) abre o DNA para formar 
uma bolha, e as enzimas de restrição de 
DNA cortam a parte danificada dessa 
bolha. 
- Uma DNA polimerase substitui o DNA que 
falta e a DNA ligase fecha a lacuna na 
coluna do filamento. 
 
 
 
→ Reparo por quebra de fita dupla 
- Alguns tipos de fatores ambientais, como 
radiação de alta energia, podem causar 
quebras na dupla hélice do DNA 
O reparo pode ser feito de duas formas: 
- União de extremidades não homólogas: 
as duas pontas quebradas do cromossomo 
são simplesmente coladas juntas 
novamente 
- Recombinação homóloga: a informação 
do cromossomo homólogo que 
corresponde ao danificado (ou da 
cromátide irmã, se o DNA foi copiado) é 
usada para reparar a quebra. Nesse 
processo, os dois cromossomos homólogos 
se juntam e a região não danificada do 
homólogo ou da cromátide é usada como 
modelo para substituir a região danificada 
do cromossomo quebrado.