Alterações gênicas ou pontuais

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Marianna Lopes – Genética, 4° semestre FTC 
A L T E R A Ç Õ E S 
genicas/pontuais 
MUTAÇÕES CURTAS NO DNA 
Cada par de dupla hélice do DNA tem a possibilidade 
de mutar, fazendo pequenas alterações na sequência 
de bases 
• Substituição de bases (SNPs) 
o Transição: Substituição de uma base por 
outra da mesma categoria química 
(purina por purina ou pirimidina por 
pirimidina) 
o Transversão: Substituição de uma base 
por outra, porém de outra categoria 
quimica (purina por pirimidina) 
• Inserções ou deleções de bases (indels): Altera 
matriz de leitura, mudando toda a leitura 
posterior à mutação, além de poder formar 
uum STOP códon, interrompendo a matriz de 
leitura 
CONSEQUÊNCIAS MOLECULARES 
Depende do local onde a mutação ocorre 
Regiões codantes (éxons) 
Mutação em regiões codificantes de proteínas (mais 
fácil de determinar o efeito) podem formar vários 
resultados e todos são consequência direta da 
redundância do código genético e da existência de 
códons de finalização da tradução 
Mutações sinônimas (silenciosas) 
A mutação altera um códon de um aminoácido por 
outro códon desse mesmo aminoácido devido à 
redundância do codigo genético 
• Nunca alteram a sequência de aminoàcidos da 
cadeia polipeptidica 
Mutações não-sinônimas (missense) 
O códon para um aminoácido é trocado por um códon 
para outro aminoácido, mas, para isso acontecer, os 
novos aminoácidos formados devem ser carregados 
positivamente a fim se ligar no DNA (fosfato negativo) 
• Substituição conservativa: Troca similar 
(provalvelmente não altera a estrutura e a 
função proteica) 
• Substituição não-conservativa: O aminoácido 
é trocado por outro quimicamente diferente 
(mudança na estrutura e função da proteína, 
como ácido glutâmico por valina – anemia 
falciforme) 
o Ácido glutâmico e valina são carregados 
positivamente 
Mutações sem sentido (nonsense) 
O códon para um aminoácido é mudado por um STOP 
códon (UAG, UGA, UGG), levando ao término 
prematuro da tradução 
• Quanto mais próximo da região 3’ (fim) do 
mRNA, menor é o impacto de função da 
proteína resultante, podendo ter alguma 
atividade biológica 
o Muitas dessas mutações produzem 
proteínas completamente inativas 
• Evolução: São formadas novas proteínas 
(outro mecanismo também envolvido na 
geração de diversidade são os indels e os 
frameshift) 
Mutações de matriz de leitura (frameshift) 
A adição ou deleção de um único par de bases de DNA 
muda a matriz de leitura no processo de tradução, 
fazendo com que toda a sequência de aminoácidos 
após o sítio mutante seja independente, isto é, não 
tenha relação com a sequência original de 
aminoácidos e isso leva à perda completa da estrutura 
e função normal da proteína a depender da altura 
codificada 
Regiões não-codantes (íntrons) 
Regiões sem função, mas que são regulatórias, isto é, 
têm RNAs funcionais (promotores, enhancers/ 
estimuladores e silencers – regiões de ligação da RNA 
polimerase ou de fatores de transcrição), e, por isso, 
pode-se determinar o efeito da mutação em cada área 
Marianna Lopes – Genética, 4° semestre FTC 
• Maior probabilidade de mutação (97% do 
genoma humano é formado por íntrons) 
• Consequências: Os impactos são mais dificeis 
de prever, podendo perturbar (ou criar) um 
sítio de ligação para fatores de transcrição, o 
que leva à alterações na quantidade do 
produto gênico (regulam níveis de expressão 
da proteína), mas não afetam a estrutura da 
proteína 
SURGIMENTO DAS MUTAÇÕES PONTUAIS 
• Espontâneas: Têm ocorrência natural e 
surgem na sequência de DNA de qualquer 
célula aleatoriamente e a qualquer momento 
• Induzidas: Surgem pela ação de alguns 
agentes mutagênicos, que aumentam a taxa 
com a qual as mutações ocorrem 
naturalmente 
Mutações espontâneas 
Surgem a partir de fontes endógenas (compostos 
estáveis, ROS, superóxido, H2O3 e hidroxilas) ou 
externas (luz UV, raio X, drogas, etc), atuando no 
principalmente do processo de replicação do DNA, 
que, apesar de ser preciso, tem erros cometidos pela 
DNA polimerase III 
• Todos os organismos podem reparar seu 
material genético eficientemente através de 
uma variedade de mecanismos 
Erros na replicação do DNA (épsilon) 
Pareamento errado de nucleotídeos (transição ou 
transversão) durante a replicação ou adição/deleção 
de uma ou mais bases (pareamento deslocado ou 
slliped), que não foram corrigidos pelos sistemas e 
reparo 
• Atividade exonucleásica da DNA polimerase III 
ou I: Reconhece mal pareamento e os remove, 
reduzindo o nímero de mutações observadas 
no DNA, mas alguns desses erros ainda 
escapam da correção 
• Excisão de bases: Enzimas DNA-glicosidases 
cortam as ligações base-açúcar, liberando as 
bases alteradas e gerando sitios apurínicos ou 
apirimidínicos para que a AP endonuclease 
corte o filamento danificado e a enzima 
desoxirribofosfodiesterase remova o trecho, 
de modo que a DNA polimerase possa 
preenchê-lo com novos nucleotídeos 
complementares e enfim a DNA ligase une o 
arcabouço 
Lesões espontâneas 
O DNA pode sofrer danos de ocorrência natural, como 
a depurinação e a desaminação, ou devido ao estresse 
oxidativo 
• Depurinação: Perda de purinas (um mamífero 
perde cerca de 10 mil purinas em um ciclo 
celular espontaneamente) 
o Existe um mecanismo de reparo que 
remove os sítios apurínicos e os substitui 
• Desaminação: A enzima uracil-DNA glicosilase 
remove o grupamento amina, transformando, 
por exemplo, a citosina em uracila e, assim, a 
uracila induz o pareamento com a adenina na 
replicação e, então, sem reparo, resulta no 
pareamento G-U (DNA não tem uracila) ao 
ínves de G-C 
• EROs (superóxido, peróxido de hidrogênio e 
radicais hidroxila) são resíduos metabólicos da 
respiração celular que podem causar danos 
oxidativos ao DNA 
Mutações induzidas 
Mutação causadas por fatores indutores presentes no 
ambiente, como agentes físicos (radiação UV e raios 
X), químicos (cigarro, peróxido de benzoíla, nitratos, 
etc) e biológicos (agentes infecciosos – HPV e H. pylori) 
Incorporação de análogos de base 
Alguns compostos químicos são suficientemente 
similares às bases nitrogenadas normais do DNA, 
fazendo com que ocasionalmente sejam incorporadas 
ao DNA em lugar das bases normais, mas, apesar da 
semelhança, esses compostos têm propriedades de 
pareamente diferentes das bases originais, podendo 
produzir mutações nas fitas replicadas (existem em 
uma só fita, que é fixada pelo processo de replicação) 
• 5-bromouracil (5-BU): Análogo da timida, 
capaz de mudar para uma isoforma ionizada 
positivamente, que se pareia com a guanina 
• 2-amino-purina (2-AP): Análogo da adenina, 
capaz de se parear mais frequentemente com 
a timina, mas também faz mal pareamento 
Marianna Lopes – Genética, 4° semestre FTC 
com a citosina quando protonado em 
laboratório (não ha mecanismos de reparo) 
Mal pareamento específico 
Agentes alquilantes não são incorporado ao DNA, mas 
adicionam um grupamento alquil em uma base, 
fazendo um mal pareamento especifico 
• Exemplo: Adição de um grupo alquila no 
carbono 6 da guanina pode criar a molécula O-
6-alcilguanina, que causa um mal pareamento 
direto com a timina 
• Reparo: Enzimas alquiltransferases ligam-se à 
base alquilada para transferir os grupos 
alquila que foram adicionados para si e então 
a base restaurada volta à posição normal (por 
exemplo à posição O-6 da gaunina) 
Dano irreversível a uma base 
Um grande número de agentes danificam uma ou mais 
bases e, assim, impedem o pareamento especifico, 
visto que a DNA polimerase não encontra seu parceiro 
complementar por pontes de hidrogênio, causando 
um bloqueio na replicação 
• Luz ultravioleta: Induz a formação de vários 
tipos distintos de alterações no DNA 
(fotoprodutos), que bloqueia a replicação ao 
causar, por exemplo, duas lesões diferentes 
que unem pirimidinas adjacentes no mesmo 
filamento (pirimidina ciclobutano) 
o Mecanismode esterelização de 
equipamentos de laboratórios 
o Reparo: O dímero de pirimidina 
ciclobutano (CPD) pode ser reparado por 
uma enzima chamada de CDP fotoliase, 
que se liga ao fotodímero e o divide para 
regenerar as bases (fotorreativação) 
• Radiação ionizante: Formação de moléculas 
ionizadas (íons instáveis) e excitadas que 
podem danificar o DNA e isso induz dano ao 
DNA visto que muitos EROs são produzidos 
(natureza aquosa dos sistemas biológicos), 
além de lesar diretamente o DNA, quebrando 
ligações entre as bases nitrogenadas e a 
desoxirribose, levando à formação de sítios 
apurínicos ou apirimidínicos, e pode causar 
quebras filamentares (efeito letal da radiação 
ionizante) 
 
Agentes intercalantes (biotecnologia): Moléculas 
planares (brometo de etídio, proflavina, etc) que 
mimetizam pares de bases, ligando-se nas pontes 
de hidrogênio para inserir-se entre as bases 
nitrogenadas do DNA e, nessa posição, pode 
ocorrer uma inserção ou deleção de um único par 
de nucleotideos 
• Brometo de etídio: Marcação do DNA para 
eletroforense, que fluorese sob luz 
ultravioleta