mutações pontuais e reparo do DNA

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Mutações pontuais e reparo do dna 
Os nucleotídeos são as sequências 
estruturais que formam o DNA.
Os principais tipos de mutações mutuais 
são: por substituição (SNPs) ou por 
inserção/deleção (indels).
Na deleção, como 
ocorrerá a leitura? A 
leitura continuará, 
mas com novos 
códons, uma vez 
que o nucleotídeo 
seguinte do que foi 
removido será lido 
na trinca modificada.
Assim, todos os códons a partir do ponto 
de mutação serão mudados. Ou seja, 
sempre nas mutações indels a matriz de 
leitura é modificada, modifica a forma como
as sequências são lidas. 
As substituições ainda possuem 
subclassificações: transições (quando 
você substitui uma 
base por outra do 
mesmo grupo) e 
transversões 
(substituição de bases 
de grupos diferentes).
As purinas possuem 
dois anéis aromáticos, 
enquanto as 
pirimidinas possuem 
apenas um.
Macete: “a água é pura” → A G = PURINAS
Consequências das mutações pontuais---------------
Podemos dizer quais são as 
consequências? Depende do local onde a 
mutação acontece. Nós temos regiões do 
DNA com capacidade de codificação 
(éxons) e outras sem essa capacidade 
(íntrons) e ambas podem sofrer uma 
mutação. 
As regiões não codificantes podem ou não 
afetar o indivíduo, uma vez que, apesar de 
não formarem proteínas (sabendo que não 
são traduzidas), possuem algumas funções
regulatórias ou produzem RNA funcionais. 
Na região codificante é mais provável ter 
um problema, visto que produzirá uma 
proteína. Determinar os efeitos de uma 
mutação nessa área é mais fácil, desde 
que são sejam mutações silenciosas. 
Classificações a cerca dos efeitos:
– Mutações silenciosas/sinônimas: 
alteram um códon de um aminoácido por 
outro códon do mesmo. Como acontece? 
Pode ser que, apesar de ocorrer a 
mutação, pelo fato do código genético ser 
degenerado, o aminoácido codificado 
permanecer o mesmo.
– Mutações não-sinônimas 
(missense)/sentido trocado: o códon para
um aminoácido é trocado por um códon 
para outro aminoácido.
Como assim conservativa e não 
conservativa? A mutação conservativa é 
quando ocorre uma substituição de um 
aminoácido por outro do mesmo grupo 
bioquímico. Enquanto a não conservativa 
troca por um grupo bioquímico diferente.
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Então vai ter “menos problema” se for 
conservativa? Depende da função da 
proteína. 
Como uma proteína de canal iônico 
seleciona os seus íons? Tamanho e carga. 
Assim, caso a proteína tenha essa mesma 
função, não gerará um efeito tão deletério, 
sendo uma troca de aminoácidos com a 
mesma característica. 
Caso ela seja uma proteína enzimática, o 
formato não será mais apropriado para o 
encaixe no substrato, podendo apresentar 
algum problema.
– Mutações sem sentido (nonsense): o 
códon para um aminoácido é trocado por 
um códon de término (stop códon) [UAG; 
UGA; UAA].
Quanto mais próximo da região 3´, menor o
impacto na função ou estrutura da proteína.
A proteína ficará menor do que ela deveria 
ser. 
E essa proteína será funcional? Depende. 
Existem proteínas que funcionam com um 
tamanho menor do que elas deveriam ter.
Quanto mais próximo da região 3´, menor o
impacto na função ou estrutura da proteína,
uma vez que estará mais perto do local que
ele deveria terminar. 
Quando a proteína não consegue 
funcionar, o próprio organismo identificar e 
manda um proteassomo para digerir essa 
proteína, a qual é denominada (proteína 
truncada). 
Assim, quanto menor a proteína, maior a 
probabilidade do impacto.
As mutações nem sempre gerarão 
problemas ou funções deletérias, uma vez 
que elas também são fonte de geração de 
diversidade, variabilidade genética, novas 
proteínas. 
– Mutações de matriz de leitura 
(frameshift): a adição ou deleção de um 
único par de bases na sequência muda a 
matriz de leitura no processo de tradução. 
É possível determinar os efeitos das 
mutações genicas das regiões não 
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codificantes? Às vezes sim. Inclusive, a 
maior parte das mutações ocorrem nessa 
região, uma vez que ela ocupa a maior 
parte do nosso material genético 
(aproximadamente 97%). 
Apesar de não gerarem proteínas, elas 
podem controlar a expressão das regiões 
codificantes [que geram proteínas]. Assim, 
as regiões não codantes podem perturbar 
ou criar sítios de ligação para os fatores 
envolvidos na transcrição. 
O controle da expressão fará que você 
tenha o aumento ou a diminuição do 
número de proteínas. Então, por exemplo, 
você tinha uma concentração 20x de um 
produto e, por causa da mutação, passou a
ter 5x do produto. É assim que pode avaliar
os efeitos das mutações nas regiões não 
codificantes, ou seja, de maneira 
quantitativa.
Como surgem as mutações no DNA? Espontâneas 
(surgem a partir dos próprios processos 
celulares) x induzidas (a partir da 
exposição da célula a elementos físicos, 
químicos ou biológicos do meio).
As mutações possuem ocorrência aleatória 
(não há um ponto de preferência para que 
aconteça) e podem ser evitadas ou 
reparadas.
Origem das mutações no DNA
Mutações espontâneas: o nosso próprio 
corpo produz substâncias nocivas para o 
nosso material genético. Assim, os 
nucleotídeos podem ser atacados por 
radicais de oxigênio, por exemplo, 
prejudicando a polimerase no processo de 
replicação. Ou seja, o DNA pode ser 
prejudicado em seu próprio ambiente 
celular. Isso acontece, majoritariamente, no
processo de replicação, quando o DNA 
está descompactado. 
Desde os procariotos se tem um 
mecanismo de reparo. E, hoje, o nosso 
principal mecanismo é o desenvolvido pela 
DNA polimerase. Ela vai no sentido 3´→ 5´ 
a fim de conferir erros, sendo uma 
atividade denominada exonucleasica. As 
glicosilases atuam nesse processo quando 
há grandes trechos de DNA que precisam 
ser reparados. 
No entanto, a polimerase pode ser induzida
ao erro em processos como, por exemplo, 
o de depurinação. O que é isso? O 
nucleotídeo é formado por uma pentose, 
um fosfato e uma base nitrogenada. E, 
quando ocorre uma ruptura da ligação 
glicosídica entre a pentose e a base 
nitrogenada das purinas, resulta na 
depurinação. Assim, o fosfato e a pentose 
são chamados de sítios apurínicos, sendo 
perigosos para o processo de replicação 
porque podem induzir a polimerase ao erro,
fazendo com que ela coloque uma 
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estrutura que não possui a base 
nitrogenada. Para evitar isso, enzimas 
identificam esses sítios apurínicos, durante 
o mecanismo de reparo, e removem eles 
da célula, substituindo-os por outros 
nucleotídeos completos. 
Observação: a depurinação é uma mecanismo 
espontâneo, ele não está relacionado a uma patologia 
específica. Uma célula de mamífero perde 
espontaneamente cerca de 10.000 purinas de seu DNA 
em um ciclo celular. Se isso não fosse reparado, as 
consequências seriam graves. Porém, existem um 
mecanismo de reparo eficiente.
Outro mecanismo espontâneo importante é
a desaminação, ou seja, a remoção do 
grupamento amina. A citosina possui um 
grupamento amina e ela, ao sofrer essa 
desaminação, é transformada em uma 
uracila. Assim, pode induzir um pareamento
errôneo, adicionando uma uracila estrutura 
de DNA. 
Os danos no DNA 
podem ser oriundos 
também do estresse
oxidativo, 
provocados pelo 
próprio ambiente 
celular no processo 
de respiração, o 
qual formam radicais de hidrogênio tóxicos 
para os ácidos nucleicos. 
Existem algumas substâncias também que 
podem ser formadas no ambiente e serem 
muito similares as bases nitrogenadas e, 
então, a polimerase identificar essas 
moléculas como bases e adicioná-las ao 
nosso DNA. 
Existem produtos formados
após o DNA ser atacado por
radicais do oxigênio,
formando danos oxidativos e
isso induz o pareamento
errôneo. Ex.: 8-Oxo-7-
hidrodesoxiguanosina.
Mutações induzidas: 
Essa mutação depende de fatores 
externos. Os principais grupos de agentes 
mutagênicos são: físicos (radiação, 
temperatura), químicos (substâncias que 
estamos em contato no nosso dia a dia que
podem serem tóxicos), biológicos (vírus, 
bactérias).A indução pode ser proposital ou não 
proposital.
Mecanismos pelos quais eles induzem a 
mutação: podem substituir uma base na 
sequência do DNA (análogos de base); 
podem alterar a composição química de 
uma base (pareamento errôneo); ou podem
danificar uma base de modo que ela não 
faça mais pareamentos. 
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Os análogos de base podem simular uma 
base nitrogenada. Ex: análogo da timina 
(isoformas) – 5-bromouracil (keto form) e 5-
bromouracil (enol form).
Em laboratório pode modificar a base por 
meio de mecanismos de protonação, 
transformando, por exemplo, timina em 
citosina.
Agentes alquilantes também podem 
transformar as bases. No exemplo da 
imagem, a guanina sofre aquilação 
transformando a base em uma O-6-
Etilguanina, induzindo um pareamento 
errado.
Pensando no mecanismo de reparo, as 
alquiltransferases são enzimas que 
revertem o mau pareamento induzido pela 
adição de um grupo alquil na base 
nitrogenada. Assim, a base restaurada 
volta à posição normal.
O brometo de etídio é um agente químico 
que identifica o DNA, se intercalando nele, 
sendo muito utilizado na biotecnologia 
como corante. No entanto, ele se liga com 
muita avidez, bloqueando a base 
nitrogenada e, portanto, o processo de 
replicação. 
Agentes podem causar danos às bases, 
danificando elas e impedindo, assim, 
pareamentos específicos (bloqueia a 
replicação). Esse processo é muito 
utilizado na esterilização de materiais 
cirúrgicos. Ex: calor, radiação. 
Analisando o reparo de mutações 
causadas da radiação ultravioleta, esse 
processo pode ser realizado pela enzima 
fotoliase, a qual quebra a ligação realizada 
pelas pirimidinas, liberando o DNA para a 
polimerase. 
Algumas radiações ionizantes também são 
preocupantes nesse sentido, uma vez que 
podem formar moléculas instáveis capazes 
de danificar o DNA, assim como pode 
danificar diretamente o DNA.
A fibrose cística 
Também chamada de doença do “beijo 
salgado”, a fibrose cística é uma doença 
genética autossômica recessiva. 
Mutações pontuais e reparo do dna 
Nessa doença, há um problema em um 
gene que se localiza no braço longo do 
cromossomo 7. Esse gene é chamado 
CFTR, que codifica para a proteína CFTR, 
que é uma proteína de condutância do íon 
cloreto. Geralmente essa proteína se 
localiza nas células produtoras de muco e, 
por isso, essa doença também é conhecida
como mucoviscosidade. 
Na literatura já temos cerca de 2000 
mutações descritas para essa patologia. 
Com a proteína CFTR o muco fica bem 
mais hidratado e menos espesso do que 
uma situação sem a proteína. Por que? 
Porque a proteína CFTR transporta cloreto 
para fora da célula e, assim, ela acaba 
gerando a saída de água também. Quando 
a água sai, ela hidrata o muco. No caso da 
situação sem essa proteína, o cloreto e a 
água não saem, fazendo o muco ser muito 
concentrado e espesso, o que gera um 
biofilme propício para o acúmulo de 
patógenos (vírus, bactérias, …). Ou seja, 
pacientes com fibrose cística apresentam 
infecções recorrentes em nível de sistema 
respiratório e digestório [uma vez que são 
os principais sistemas com células 
produtoras de muco].
No entanto, depende um pouco do tipo de 
mutação para saber se a sintomatologia 
será mais grave ou branda. 
Possibilidades de mutação e 
consequências dentro dessa patologia:
– Normal;
– Indivíduos que não produzem ou 
produzem a proteína mas não é 
translocada para a superfície onde ela 
atua;
– A proteína é produzida e translocada para
a superfície, mas ela não é funcional;
– A proteína é produzida e transportada, 
mas é produzida em pequena quantidade. 
Essa patologia pode ser identificada no 
teste do pezinho, no teste do suor e no 
teste genético.
Tratamentos para essa patologia: cuidado 
paliativo para redução do muco utilizando 
enzimas, tratamentos voltados para a 
funcionalidade da proteína (ajudam a 
transportá-la, com a funcionalidade dela) 
por meio de medicamentos (ivacaftor - faz 
com que as proteínas pouco funcionais 
“abram o portão” para a passagem do 
cloreto; Lumacaftor - auxilia com o 
transporte), terapia gênica, etc.