Mutação e reparo do DNA

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BCM II
Mutação e reparo do DNA 
Conceitos 
• Mutação somática = ocorre uma alteração no 
próprio indivíduo (não provem dos pais) 
• A máquina de replicação insere 1 nucleotídeo 
incorreto a cada 107 nucleotídeos copiados, e o 
sistema de reparo por mau pareamento corrige 
99% desses erros, aumentando a precisão de 
correção total para um erro a cada 109 
nucleotídeos copiados.
• O câncer se desenvolve quando várias mutações 
nos genes relacionados à divisão, se acumulam na 
mesma célula
• Nem todo mundo tem câncer, mesmo quando 
exposto a agentes mutagênicos, pois o mecanismo 
de reparação do individuo que não tem câncer 
concertou todos os erros 
• Um dos mais importantes mecanismos de reparo 
são os complexos multienzimáticos
• Novas mutações são mais fáceis de serem 
remedadas do que mutações antigas 
• Novos tratamentos para o câncer = imunoterapia 
(linfócitos T modificados eliminam células 
tumorais), drogas que favoreçam a apoptose 
rápida (degradação e morte de células tumorais).
Mutação 
• É qualquer tipo de alteração na sequencia de 
bases do DNA 
• São mutações nas sequências de base do DNA 
• Podem levar à perda de função de um gene ou a 
uma nova função.
• Podem levar à formação de uma proteína 
variante, passível de propriedades distintas em 
consequência de sua estrutura alterada
Classificação 
• Quanto a origem : 
- Espontâneas = sem intervenção intencional do 
ambiente
- Induzidas = agentes mutagênicos
• Quanto ao tipo células :
- Somáticas (mosaicismo) = formação de tumores
- Germinativas = transmitidas hereditariamente 
(alteração passa para os gametas) 
• Quanto a adaptibilidade :
- Benéficas = ex a mutação das prostitutas de 
Nairóbi (gene HIV) 
- Neutras = ex dente do siso 
- Deletérias = ex doenças genéticas, câncer, 
alergia
• Quanto ao nível :
Genicas 
- Alteração num único gene, devido a pequenas 
modificações nos nucletideos
- Ex : mutações de ponto, silenciosa, sentido 
trocado (missense-muda 1 aminoácido), sem 
sentido (nonsense- stop codon), alteração janela 
de leitura (inserção ou deleção)
Cromossômicas 
- Alteração da estrutura dos cromossomos ou do 
seu número, afetando muitos genes
- Ex: deleção, duplicação, inversão e translocação 
Agentes mutagênicos/carcinógenicos (causam 
mutações) 
Físicos 
- Radiação UV (xeroderma
- pigmentoso), radiação ionizante (césio 137) 
Químicos 
- Alimentação industrial, agrotóxicos, 
medicamentos, álcool, tabagismo, drogas ilícitas, 
produto químico/petroquímico
Agentes mutagenicos biológicos 
• Principais infeções associadas ao câncer 
• Papilomavírus humano (HIV) = carcinoma cervical
• Helicobacter pylori (HP) = carcinoma gástrico, 
linfoma gástrico 
• Vírus da hepatite B (HBV) e vírus da hepatite C 
(HCV) = hepatocarcinoma 
Tipos de mutação 
Desaminação hidrolítica de bases 
- Ocorre a perda de um grupo amino (-NH2) como 
resultado de reações de hidrólise
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- Só ocorre nas bases do DNA (adenina, guanina e 
citosina)
- Citosina vira uracila
- Ocorre através de ex: ácido nitroso pode causar 
a retirada do grupo amino (transformando um 
base nitrogenada em um produto desconhecido) 
Perda de bases 
- Nucleotídeos sofrem quebras espontâneas em 
suas ligações N-glicosídicas, ligações que unem a 
base nitrogenada ao açúcar causando a perda 
da base.
- Perda de bases púricas é mais comum
- A perda de uma base púrica (A ou G) é 
denominada despurinação
- A perda de base pirimídica (C ou T) é 
denominada despirimidinação
- Ocorre através de ex : calor/temperatura 
Formação de diversos de timina 
- Ocorre através da quebra de pedaços da base 
nitrogenada 
- Os pedaços quebrados vão formar dimeros
- O dimero de tiamina é o mais comum 
- Dimeros de pirimidina na cadeia molde bloqueiam 
a ação das polimerases do DNA, impedindo assim 
a síntese de uma nova cadeia
- Ocorre atraves de ex : luz UV e agressão ao 
DNA 
Mecanismos de reparo do DNA 
1- Revisão pela DNA polimerase 
- Insere desoxirribonucleotideos na fita mãe 
- Promove as novas ligações 
- Faz a revisão da base nitrogenada para verificar 
se esta tudo OK 
2- Reparo em erros de emparelhamento de 
bases (mismatch)
- Detecção de erro no emparelhamento (ex: C-A 
ou T-G)
- A base errada será eliminada e restaura-se a 
sequência original. Se a base errada não for 
eliminada a mutação se mantem.
- Mecanismo que evita a correção errada: em um 
G-T a tendência é a substituição do T, pois em 
geral os pares G-T surgem por transformação de 
C em T, decorrente da desaminação da citosina.
3- Reparo direto
- Só ocorre em bactérias 
- Ocorre a reversão ou remoção da lesão (ex: 
remoção de dimeros de pirimidina) 
- Tem atuação de uma enzima ativada pela luz 
visível que reconhece a distorção na hélice do 
DNA, se liga a molécula e catalisa a quebra dos 
dímeros de pirimidina
4- Reparo por excisão de bases 
- Tem ação de enzimas glicosilases 
- As bases modificadas no DNA são detectadas por 
enzimas glicosilases.
- As enzimas glicosilases catalisam a quebra da 
ligação N-glicosídica que liga o açúcar à base 
alterada e a eliminam do DNA
- A ação das glicosilases gera sítios apúricos ou 
apirimídicos reconhecidos por uma endonuclease 
que quebra a cadeia portadora da lesão, 
removendo a desoxirribose-fosfato que perdeu a 
base nitrogenada
*As glicosilases sinalizam e as endonucleases 
fragmentam e retiram a base nitrogenada da 
ligação com desoxirribose (agem em conjunto, uma 
ativa a outra) 
5- Reparo por excisão de nucleotídeos
- 1o passo = reconhecimento enzimático de uma 
base danificada ou de uma alteração na 
estrutura da hélice.
- 2o = excisão da sequência de nucleotídeos que 
contém a lesão. Nucleases de reparo hidrolisam 
as ligações fosfodiéster que unem os resíduos de 
nucleotídeos alterados ao resto da cadeia.
- 3o = ficam espaços na cadeia do DNA que 
apresentava o erro.
- 4o = as polimerases de reparo do DNA usam a 
extremidade 3’OH livre da borda da falha como 
primer para a síntese de um novo segmento de 
DNA, tendo como molde a cadeia complementar 
correta.
- 5o = Após o espaço ter sido preenchido, uma 
ligase sela o nick deixado pela polimerase do 
DNA.
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6- Reparo recombinacional ou reparo de 
quebras de dupla-fita 
- Só ocorre em células animais
- A fita complementar não danificada é utilizada 
como molde na substituição do fragmento lesado.
- Algumas vezes, porém, esse molde não está 
disponível.
- A DNApolimerase, então é forçada a passar pela 
lesão sem replicar aquela região. Uma lacuna 
com um tamanho considerável é deixada na fita 
recém- sintetizada.
- Somente pode ser recuperada pela utilização de 
uma outra molécula idêntica de DNA.
- Como as células de organismos superiores são 
geralmente diplóides, elas possuem a mesma 
seqüência, ou praticamente a mesma, em cada 
um dos cromossomos homólogos.
- Sobre os mecanismos de reparo do DNA 
- Alterações em sequências de bases devem ser 
evitadas.
- Erros na replicação e danos no DNA acontecem o 
tempo todo. Na maioria das vezes são detectados 
e corrigidos.
- Se o dano não pode ser corrigido, a célula 
sofrerá apoptose para evitar a propagação do 
erro.
Patologia associada 
Xeroderma pigmentoso
• É uma doença genética causada por uma mutação 
somática
• Ocorre uma alteração de bases que compõem o 
gene
• Não há tratamento para a origem da mutação 
• A mutação ocorre durante a replicação 
• É causado por sensibilidade a luz UV 
• É um carcinoma de pele
• Possui deficiência no reparo de nucleotídeos do 
DNA
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Exercícios 
1- Menino 10 anos, é levado ao dermatologista, 
pois apresenta muitas manchas na face, braços e 
pernas. Após testes de diagnóstico molecular os 
médicos confirmaram que o paciente era portadora 
de xeroderma pigmentoso.
A)Qual a principal orientação para o paciente e os 
pais?
Explicar que se trata de doença genética causada 
por uma mutação somática. Ocorre uma alteração 
de bases que compõem o gene
B)Por que ocorre esta doença? 
Ocorre através de uma alteração induzidas por 
agentes mutagênico ou espontâneosC)Qual o seu maior risco?
Não há tratamento para a origem da mutação
D)Em qual fase no Dogma central da biologia 
molecular ocorre o problema?
Na replicação