Replicação do DNA

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Transcrição – Genética – 16/10
 Continuação do slide sobre “ORGANIZAÇÃO E VARIABILIDADE DO GENOMA HUMANO”.
Hoje, nós vamos prosseguir no entendimento da genética molecular e na estrutura dessa molécula que está relacionada a hereditariedade. Nós falamos sobre as cavidades que são formadas, a estrutura nucleotídica, as fitas antiparalelas; entender esse paralelismo é fundamental para a gente entender o processo de duplicação do DNA, que é um dos primeiros processos que vamos falar nessa 2ª etapa. Então a gente conhecendo a molécula, é possível compreender todo mecanismo de ativação e de expressão desses genes para que a gente entenda, muitas vezes, o fenótipo de um indivíduo.
Nós terminamos a aula passada falando sobre a estrutura de um gene. Vimos que tem regiões de um gene que são controladoras (reguladoras) da ativação da sequência e da produção de proteínas, que são geradas a partir de uma determinada sequência de DNA.
Íntrons e éxons
Nessa figura, temos uma região promotora, além da presença de exóns e íntrons nessa região do gene. Aí vocês até me perguntaram a diferença entre éxons e íntrons:
Éxons- tem uma sequência que é codificante, ou seja, apresenta a informação gerada por uma determinada sequência de nucleotídeos que tem uma informação para a codificação de uma proteína.
Íntrons- não apresenta uma sequência codificante; tem-se um material genético que pode estar relacionado a regulação e proteção desse DNA, porém essa sequência não gera uma mensagem, uma informação para a produção de proteína.
Portanto, um dos processos que a gente vai observar é a retirada dessas estruturas, chamadas, estruturas intrônicas, ou seja, esse íntrons que são sequências de DNA que não codificam uma proteína.
Tem-se ainda diferentes éxons, ou seja, diferentes regiões codificadoras dentro de apenas um gene; com isso, pode-se ter uma alternativa de combinação entre esses éxons. Logo, pode-se ter uma combinação de proteína que é resultante de uma combinação de éxon 1 + éxon 3. Pode-se ter ainda uma outra proteína produzida por esse mesmo fragmento de DNA, que na verdade, ele é resultado da combinação do éxon 2+ éxon 3 + éxon 4. Com isso, tem-se proteínas diferentes a partir de um mesmo fragmento de DNA.
Isso que temos que ter em mente: temos éxons como sequências codificadoras e íntrons como sequências não codificadoras. Na transcrição a gente vai retirar essas regiões codificadoras por um processo chamado de splice. Depois iremos falar desse processo; o que é importante aqui é entender a estrutura desse gene até a produção de proteínas.
Genoma nuclear e mitocondrial
Eu lembro a vocês que temos DNA não apenas no núcleo, mas também tem DNA nas mitocôndrias. Esse DNA mitocondrial tem herança paterna, estudos atuais dizem que não é exclusivamente materno, mas grande parte da população apresenta DNA mitocondrial de origem paterna. Vimos também que entre essas mitocôndrias pode haver alguma modificação bem sutis da sequência dessas mitocôndrias, mas de uma maneira geral, tem-se o DNA mitocondrial que é um DNA circular, é muito menor que o DNA nuclear. Por ele ser muito menor, ele tem menos informações relacionadas ao fenótipo; então grande parte do nosso fenótipo é determinado pelo genoma nuclear, que é um genoma maior, que é um genoma que está organizado em 23 pares de cromossomos e que está presente no núcleo, enquanto o DNA mitocondrial está presente nas mitocôndrias que é bem menos e tem muitos genes a respiração celular.
Genoma nuclear
· DNA fita dupla linear- o genoma humano é formado por DNA; o DNA é um ácido nucléico, formado por uma fita dupla e essa fita dupla é linear.
· Uma cópia/célula- Vimos que a fita dupla de DNA está organizada ao redor de proteínas histonas e elas produzem uma cópia por célula.
· Genes necessários ao funcionamento celular- no momento da divisão celular, em que se deseja fazer uma proliferação de células, seja um reparo de algum tecido ou região, que quer multiplicar essas células, se produz células novas a partir de uma célula molde, uma molécula molde. Então o DNA tem essa capacidade de duplicar, ou seja, de dividir e produzir novas moléculas idênticas a original para compor uma nova célula idêntica a original.
· Existência de grandes porções de seqüências sem função conhecida, incluindo repetições- Existem diversas porções do DNA (fragmentos de DNA) que ainda não tem função conhecida, o que não quer dizer que, se algo não foi descrito, se algum segmento de DNA ainda foi descrito, não significa que ele não tenha função; quer dizer, simplesmente, que os pesquisadores ainda não encontraram qual a característica está associada àquela sequência. E, grande parte do DNA, realmente não se conhece, ainda não se sabe, não tem associação com uma determinada característica. Muitos deles são regiões de transição entre genes; são regiões com muitas repetições entre os genes e, aí grande parte do DNA é formado por regiões repetitivas e, essas regiões repetitivas, são formadas justamente, em um erro de pareamento entre esses cromossomos no momento do crossing-over. E, essas regiões repetitivas, muitas vezes, não vão codificar para nenhuma proteína; elas simplesmente estão presentes ali e, o que hj em dia, a biotecnologia produz com esse conhecimento são marcadores moleculares. Por que? Imagine que eu tenha uma região de repetição que seja TA: TATATA; uma pessoa tem 03 repetições de TA. Outra pessoa na população tem 05 repetições de TA em um dos cromossomos. Eu consigo diferenciar essas pessoas de acordo com o número de repetições que elas possuem. Esses marcadores são bastante utilizados em genética forence e grande parte do nosso DNA é formado por essas regiões repetitivas.
· Grande % de transcrição
· Complexo- O genoma nuclear, por sua vez, é mais complexo que o genoma mitocondrial, visto que ele tem uma qntd de pares de bases bem maior e quantidades de genes também maior que estão associados ao fenótipo que nós possuímos.
Genes
Como pode ser classificado um gene? Existem inúmeras classificações e definições para um gene.
· Porção do DNA que codifica moléculas funcionais de RNA- De uma maneira geral o gene é um fragmento de DNA que está relacionado a uma codificação de uma proteína; então o gene está relacionado a transcrição desse DNA em um RNA e, este RNA contém uma mensagem para a produção de uma proteína. Isso é um consenso em relação a um gene.
Projeto Genoma Humano
Fevereiro, 2001- O Conhecimento desses genes foi permitido a partir de um estudo: estudo do genoma humano. O estudo do genoma humano foi propulsionado, ele começou na década de 80 e 90, em que diversos cientistas começaram a se unir em consórcios de cientistas e de laboratórios para cada um deles conseguir determinar sequências de partes do genoma humano. Então, cada laboratório conseguiria produzir uma parte deles e, depois uniria toda essa informação para conseguirem descrever. E ai, eles conseguiram; foram dois grupos diferentes que conseguiram produzir esse sequenciamento do genoma humano, ou seja, sequência correta de todos os nossos nucleotídeos humanos e, eles publicaram, em fevereiro de 2001, na capa das duas principais revistas científicas-science e nature. Então eles liberaram esse sequenciamento dos grupos diferentes, liberaram essas informações e, essas informações foram possíveis de ser determinadas pela evolução da informática.
Número de genes
· Número de genes- cada célula possui bilhões de pares de base (3 bilhões, em média); determinar e armazenar todos os dados referentes a esse 3 bi de letras foi possível com a evolução também dos computadores. Então os computadores, inicialmente, tinham uma capacidade de armazenamento que é bem menor que os computadores que nós temos hoje; conforme a informática evoluiu para armazenar e processar esses dados, de onde cada uma dessas sequencias estavam e conseguir reunir todos esses dados, foi possível com a evolução da informática. Gente conhecendo essas sequencias de nucleotídeos e de bases que estão presentes no nosso DNA, foi possível a partir daí, dessaconformação primária do DNA, fragmentar em pequenas informações e associar fenótipos a essas sequências. Então desse o início dos anos 2000º trabalho dos cientistas relacionados a genética é tentar associar as características a sequências de DNA que já foram descritas. Com isso, tem-se um trabalho imenso em cada associação de uma proteína a uma sequência, há descrição de um gene; então essas descrições e esses números de genes são crescentes. Em todo momento existem diversos bancos de dados de sequências, o principal banco de dados de sequência é internacional (não sei como escreve). Então qualquer cientista que consegue sequenciar um gene e associar essa sequência a um fenótipo ou a uma proteína ele vai e lança isso nesse banco de dados público e que pode descrever e realizar essa associação. Então eu tenho acesso a uma informação que foi gerada em outro lado do mundo, simultaneamente a essa descrição. E, a partir dali, começa a trabalhar com essas sequências e com esses fenótipos associados.
· Estimativas iniciais: 30 mil genes codificadores de proteínas (~3% genoma) - portanto esse número de genes, inicialmente, tinha-se uma estimativa de aproximadamente 30 mil genes, hoje já se fala em 50 mil genes. Se colocar nesse banco de dados internacional, é possível ver a grande quantidade de genes que foram descritos. Porém, nem sempre é possível dizer qual é a função, porque pode associar a uma proteína e não necessariamente vai saber se aquela proteína está associada a diferentes processos do metabolismo.
· Maioria estimada sem evidência experimental.
· Final de 2009: 20 -21 mil
· Pelo menos 6 mil genes de ncRNAs- Existem também diversos genes que são de regiões não codificadoras, de RNAs não codificantes (ncRNAs) e, hoje em dia, sabe-se que existe alguns RNAs não codificantes, p. ex, microRNAs que são pequenos RNAs que tem a capacidade de se ligar ao DNA e alterar a expressão de determinados genes. Então, temos tanto genes relacionados a codificação de proteínas quanto algumas sequências, essencialmente, reguladoras.
· Total: ~ 26 mil genes humanos (provisório)
Genes codificadores de proteínas
Componentes dos genes: éxons (codificador), íntrons (não codificador), regiões regulatórias (promotor, 5’, 3’), regiões transcritas, mas não traduzidas (UTRs) - Existem genes, que são esses codificadores de proteínas que possuem essas regiões, como falei para vocês, os éxons-região codificadora- e os íntros-região não codificadora, não contém informações para produção de proteínas-, as regiões regulatórias (chamada de regiões promotoras, presentes da região 5’, 3’) e também regiões que são transcritas, ou seja, a gente tem a produção de um transcrito primário, porém são regiões que não são traduzidas, são regiões que não tem a produção de uma determinada proteína.
Genes de RNAs
Além dos genes de DNA, que produzem proteínas, tem-se também genes de RNA, os quais são novos. Quando falamos de RNA, muitas vezes, pensamos só de RNAs que muitos de vocês viram no 2º grau (RNAm, RNAt, RNAr); e a gente classificava esses tipos de RNA. Mas existem dezenas de tipos de RNAs; a cada momento os pesquisadores avaliam a presença desses RNAs e eles observam diferentes funções em cada um deles, ou seja, são fitas simples de ác. Nucléicos e, que muitas vezes, estão relacionadas a expressão dos genes de DNA.
· Um dos dois rascunhos do genoma humano publicados em 2001 nem considerou genes de RNA- antigamente (quando esses rascunhos de genoma humano foram publicados nas revistas Science e nature), nem consideravam a presença desses ncRNAs.
· Antes: moléculas acessórias na produção de proteínas- Quando a gente imaginava e, muitos de vocês no 2º grau, viu esses RNAs que eu falei (RNAm, RNAt, RNAr), muitos não imaginavam que os RNAs tbm tem um papel de expressão de genes de DNA.
· Últimos anos: revolução- o prêmio nobel recente, foi justamente, um pesquisador que descreveu o micro RNA; esse micro RNA tem a capacidade de se ligar ao DNA e regular expressão gênica. Com isso, nesses últimos anos tem-se estudado muito mais esses pequenos RNAs do que propriamente os RNAs que eram ditos, até então, como RNAm. Então isso é uma revolução recente com a descoberta desses ncRNAs.
· Recentes descobertas de classes genes de ncRNAs- Os ncRNAs não codificam para uma proteína, mas tem muita relação com a expressão de genes.
Genes de RNAs
· Varios ncRNAs pequenos são componentes de complexos ribonucleoprotéicos envolvidos em diferentes processos: Diversos ncRNAs, são bem pequenos, compõem alguns complexos, que são os ribonucleoprotéicos, que estão envolvidos em diversos processos que vão regular o que vai ser codificado pelo DNA. Que processos são esses?
· Splicing, clivagem de precursores de tRNA e rRNA, modificações de bases para maturação de RNAs, inativação do X...
o Tem-se o splicing, o qual consiste no processo de retirada dos íntrons e a permanência éxons; e, será a combinação desses exóns que vão produzir uma proteína. Portanto, esses RNAs pequenos (não codificantes) são capazes de regular, p. ex, esse processo envolvido na transcrição do DNA.
· Além disso estão envolvidos na clivagem de alguns precursores de tRNAs e rRNA; isso vai ser importante para ativá-los para o processo em que eles vão participar na transcrição;
· Também para modificação de algumas bases, para que se tenha a maturação de RNA, de um transcrito primário para produzir um transcrito secundário;
o Processos de inativação do cromossomo X, que ocorre em mulheres.
 = REGULAÇÃO GÊNICA- Então, tudo isso, todos esses processos, podemos sintetizá-los em processos relacionados a regulação da expressão dos genes; logo a regulação dos genes, muitas vezes, vai ser determinada por esses RNAs menores, ncRNA. Por isso que, hoje em dia, muitos estudos relacionados à genética estudam os micro RNAs, porque se a gente conhece muito bem a sequência desses micro RNAs, como eles atuam, em que locais eles atuam, muitas vezes é possível alterar a expressão de um determinado gene. Se aquele gene está ativando, aumentando uma característica de interesse ou se está silenciando um gene relacionado a uma doença,
p. ex, pode ser muito interessante quando se pensa em um mecanismo de regulação, não de edição ou retirada, mas de regulação de um gene que não seja interessante em um quadro de uma determinada doença. Muitas pesquisas realizadas, em nível científico, com animais, mas ainda não em humanos.
Projeto Genoma Humano
· Maior conclusão: a complexidade do ser humano está baseada na codificação de diferentes proteínas e não no número de genes- em relação ao genoma humano, a maior conclusão obtida é que essa complexidade, ou seja, eles esperavam que houvesse um grande número de bases (eles acham 3 bi bases); de cara, quando eles encontraram esse número grande de bases, eles esperariam um número de genes muito grandes, porém o que eles observaram foi que o número de genes não seriam tão grande quanto o esperado, mas sim em relação a capacidade de codificação de proteínas. Porque a partir de um gene apenas, tem-se a capacidade de produzir proteínas diferentes. Com a regulação desses genes, tem-se proteínas sendo produzidas em momentos e em locais diferentes, a partir de um mesmo fragmento de DNA
· Atualmente: a regulação gênica por ncRNAs seria o ponto chave da complexidade do ser humano- hoje em dia, mais do que sequenciamento de DNA, sequenciamento total de DNA, a gente quer entender a expressão desse DNA. Se a gente for pensar, todas as nossas células apresentam o mesmo DNA; célula do fígado, do sangue, cél produtora de um neurotransmissor. Todas têm o msm dna. Porém tem morfologia diferente, secreções diferentes, a depender do local, pq tem uma expressão gênica diferencial. Nós como profissionais de saúde, ficamos deslumbrados com o sequenciamento total de um DNA e, isso é muito vendido comercialmente: “imagina, em alguns anos a gente vai ter o sequenciamento do DNA completamente”. Isso é um tiro de canhão. É uma quantidade de informações enorme. Se a gente não tem o conhecimento de quaisgenes que são, de fato, polimórficos, ou seja, que são diferentes naqueles indivíduos e que estão associados a uma característica específicas presentes naqueles indivíduos, não é interessante saber o sequenciamento de DNA, mas sim o conhecimento do padrão de expressão de um gene; como esses genes estão sendo expressos e regulados em determinadas células e em um determinado momento e de acordo com um determinado estímulo.
Muitos estudos seguem nesse sentido para que
DNA repetitivos
· DNA repetitivo em tandem- Como são esses DNAs repetitivos? Perfazem grande parte dos nossos cromossomos; grande parte deles são formados por DNA repetitivos, que são formados, por sua vez, por erros de alinhamento no pareamento nos cromossomos homólogos e observa-se presença de bases nucleotídicas repetitivas naquele fragmento.
Aqui a gente tem um DNA em que se observa uma unidade de repetição.
· 1-4 pares de base: microssatélites- quando há repetição de 1 a 4 pares de bases; Se a gente tiver uma reptiçãoo AT, quantas vezes for; ou seja, tem-se um dinucleotídeo (A e T repetidos diversas vezes)= microsatélite.
· 5-50 pares de base: minissatélites- unidade repetitivas com 5-50 pares bases; Se a gente tiver uma repetição como a da imagem a baixo, tem-se 15 nucleotídeos que vão se repetindo; esse fragmento que tem de 5-50 pares de bases e que podem ser repetidos diversas vezes, são chamados de minisatélites.
· maiores: satélites- Maiores que isso são chamados de satélites.
· Maioria: não funcional- ou seja, são DNAs que NÃO determinam uma característica. Não codificam proteínas.
E, por que estudamos esses DNAs repetitivos? Eles são muito usados em exames em que a gente quer diferenciar 02 indivíduos ou 02 organismos, principalmente na genética forence. Então, os exames de paternidade por DNA, muitas vezes, são baseados (Brasil) são baseados nesses DNAs repetitivos, em microssatélites.
Microssatélites
· seqüências de 1 a 4pares de bases- Esses microssatélites são essas sequencias repetitivas com 1-4 pares de bases;
· repetições de tri e tetranucleotídeos são mais raras: potencial patogênico-
principalmente regiões de trinucleotídeos apresentam potencial patogênico.
· também chamados de STRs (repetições curtas em tandem)- denominação que vocês vão encontrar na literatura de microssatélites são de STRs (Repetições curtas em um tandem).
Eu tenho aqui, nesse exemplo, nessa figura: repetição de trinucleotídeo. Imagine que um indivíduo que tenha em um dos seus cromossomos 06 repetições de CAG e no outro cromossomo dele possui 08 repetições de CAG. Existem, ainda, pessoas na população que possuem 10 repetições em seus cromossomos, 20, o quanto forem possíveis. O que é interessante desses microssatélites? Como tem números diferentes de repetições que são geradas, essas sequências são bastante diferentes de um indivíduo para o outro.
CAG CAG CAG CAG CAG CAG: 6 repetições de CAG.
CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG: 8 repetições
CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG: 10 repetições
Se a gente observar um gene relacionado a uma proteína vital à célula, ela não pode ser mt diferente de um indivíduo para o outro, se uma determinada sequência sofre mutação em uma proteína que é vital ao funcionamento da célula a célula morre; logo por seleção natural, esse indivíduo seria retirado da população. Por isso não pode ter sequencias nucleotídicas muito diferentes entre indivíduos, em relação as proteínas que eles possuem. Por isso a maior parte do nosso genoma é idêntico; menos de 5% do genoma é diferente entre os indivíduos e animais.
O que é interessante identificar que essas sequências não codificadoras são as de interesse para se trabalhar a diferença entre indivíduos e, justamente essas regiões repetitivas com números diferentes de repetição, são capazes de diferenciar um indivíduo do outro.
Qual a importância destas sequências?
· O tamanho da unidade de repetição, o número de repetições e as combinações possíveis são extremamente variáveis entre os indivíduos, tornando-os únicos:
· Importância em medicina forense, determinação de paternidade e mapeamento genético (DNA fingerprint) - utiliza-se na medicina forence para determinação, muitas vezes, de alguns crimes, investigações criminais relacionado a provas; resquícios de materiais (cigarro, esperma, pelos) podem ser utilizados para avaliação de quais marcados presentes e realizar uma comparação c os indivíduos suspeitos. Muito utilizado em teste de paternidade (determinação por microssatélite, que funciona bem e não é tão cara); ainda pode ser realizado mapeamento genético com essas sequências.
Investigação de paternidade
É possível observar sequencias repetitivas; realizado com um gel de eletroforese (gelatina) determina o tamanho do fragmento.
(Retoma ao slide abaixo) -	eu mostrei para vocês nesse slide: fragmentos de sequencias repetitivas com tamanhos diferentes.
1- 06 repetições x 3 = tamanho de 18
2- 08 repetições x 3 = tamanho de 24 nucleotídeos
3- 10 repetições x 3 = tamanho de 30 bases.
 (
O primeiro indivíduo 
(M)-mãe
 tem dois tamanhos de alelos, 
2850 e
 
1700.
#A
 
criança
 
(C)
 
apresenta
 
dois
 
alelos
 
=
 
3860
 
e
 
1700
;
 
um alelo
 
da
 
mãe
 
e
 
um
 
do
 
pai;
 
logo
 
um
 
dos
 
alelos
 
tem
 
q
 
ser
 
do mesmo
 
tamanho
 
da
 
mãe
 
e
 
outro
 
igual
 
ao
 
tamanho
 
do
 
alelo de um do alelos do
 
pai.#
Realmente
 
ela
 
é
 
mãe
 
dessa
 
criança,
 
visto
 
que
 
a
 
criança
)Alelos diferentes, c diferentes repetições, logo tamanhos diferentes de dna. Nesse teste de paternidade, vamos observar exatamente essas diferenças no tamanho do dna que cada indivíduo possui.
 (
Quando vemos, na figura da direita 
(olhar na figura original acima,
 
no
 
início
 
do
 
título
 
investigação
 
de
 
paternidade),
 
a
 
gente ver outra testagem de paternidade. Vamos
 
observar:
Na linha do 
M- mãe
: alelos 
2050 e 1710
 pa
res de
 
bases
Na linha 
C- criança
: alelos 
2050 e 1770
 pares de bases. Logo o que ele recebeu da mãe é o alelo com 2050 pares de bases.
O pai que foi testado possui os alelos: 
3860 e 1540
. A criança não possui nenhum desses alelos do pai, por isso
 
ele
)
Investigação criminal
Aqui tem mais um esqueminha mostrando uma investigação criminal, baseado em microssatélites em que se tem tamanhos diferentes de alelos gerados por essas repetições.
Nesse caso, não é relacionado à paternidade, mas sim cada um dos suspeitos.
Foi coletado uma amostra da vítima, a qual possui duas bandas laranjas mais fortes. Imagine que eles tenham coletado, na própria vítima, uma amostra que contenha tanto o DNA dela quanto do suspeito. E ai, se a gente olhar o suspeito 01, suspeito 02 e suspeito 03, vamos observar que o 03 possui as bandas que são referentes a amostra que foi coletada nessa vítima. A amostra dessa vítima, tinha tanto DNA do suspeito quanto o dela; isso é realizado com essa comparação, logo a gnt chega à conclusão que o suspeito 03, foi o que de fato, deixou esse rastro na vítima no local do crime.
Genoma mitocondrial
· DNA circular- diferente do DNA nuclear, que é mais reto e está organizado em cromossomos
· Várias cópias/célula- várias cópias de dna mitocondrial em cada célula
· 16,6kb- genoma menor, aproximadamente 16 kilobases
· 37 genes- número menor de genes em relação ao genoma nuclear
· Genes relacionados às funções mitocondriais- principalmente relacionados a respiração celular e não apresentam tantas regiões repetitivas e regiões que não codificam
· ~93% codificador- grande parte desse genoma é codificador
· Pouquíssima ocorrência de porções de sequenciassem função conhecida (como repetições) - a maior parte desse genes tem função conhecida, até porque é um genoma menor.
· Simples- consiste em um dna mais simples devido a esse número menor de nucleotídeos.
Parte da matéria baseada em: Griffith - Capítulos 1 e 2; cáp. 4 do thompsom.
VARIABILIDADE GENÉTICA DO GENOMA HUMANO: MUTAÇÕES E POLIMORFISMOS
Vamos começar a falar das mutações e como esse DNA é variável dentro de uma população e quais são as basesmoleculares da variabilidade genética nesse genoma humano. Como que essas mutações são geradas, a diferença de mutações e polimorfismos; quais são os princpais polimorfismo que são trabalhados em exames genéticos.
Ai, eu pergunto a vocês, se vocês sabem a diferença de mutação e polimorfismo? Alguma sugestão?
Aluno: professora, mutação eu entendo que seria algo espontâneo, não planejado. Uma alteração no DNA, que ela pode ser tanto benéfica quanto ruim. Polimorfismo eu não sei direito, mas eu entendo que é uma coisa, tipo assim, várias formas. Mas eu não sei o que variaria essas formas, se seria um gene que define várias formas de proteína ou se esse gene se expressa de várias formas.
Prof: perfeito! Foi muito bem colocado. Exatamente. O polimorfismo é, justamente, POLI=muitos e MORFISMO=formas; então o polimorfismo ele é definido com a geração de uma sequência diferente do DNA, que está presente em grande parte da população. Então, se vc tem uma alteração dessa sequência nucleotídica, tem-se um polimorfismo; esse polimorfismo pode ter sido, como você colocou, gerado de forma espontânea ou até mesmo induzido. E, muitas vezes, quando esse polimorfismo acontece em algumas regiões, dependendo da região (a gente vai falar isso nessa aula hoje) que acontece essa alteração da sequência nucleotídica, muitas vezes a gente pode perceber ou não e, ai pode alterar o fenótipo ou não desse indivíduo. Com isso, dependendo também da região que ele vai alterar, a gente passa de geração em geração essa alteração.
Bom, esse polimorfismo pode permanecer ou não nessa população; e se ele permanece, se está presente em mais de um 1% da população a gente chama esse polimorfismo.
A mutação é simplesmente a mutação, o polimorfismo ele está presente em mais de 1% dessa população; então é algo que permanece.
Mutação
Qualquer alteração súbita, permanente e hereditária no material genético (DNA) de uma célula, não explicável por processos de recombinação (meiose)- A mutação vai ser qualquer alteração dessa sequência de DNA que pode ter acontecido, como nós falamos, de maneira induzida ou não. Essa maneira não induzida e, isso ocorre aleatoriamente no processo de duplicação de DNA, ou seja, no momento da polimerização do DNA e, uma das bases nucleotídicas que deveria parear naquele DNA. P. ex, imagina que eu tenho ali uma ADENINA e, ele precisaria parear com uma TIMINA e, por acaso ele pareia com uma CITOSINA. Então ele gera um ERRO; a própria polimerase que é essa enzima que polimeriza, ou seja, que adiciona uma base nucleotídica a mais tem a capacidade de avaliação de algum erro de pareamento; mas algumas vezes, por algum erro na própria polimerase, ela não percebeu esse mal pareamento (pareamento errado, de uma base nucleotídica errada) e ele passa. Só que se eu tenho uma alteração de base nucleotídica, eu posso gerar uma proteína diferente e, por sua vez, um fenótipo alterado. A gente determinar que ocorreu uma mutação aleatoriamente ou que possa ter sido induzida às vezes, ou por algum tipo de radiação ou alguma substância. Existem algumas substâncias químicas que são capazes de produzir quebras no DNA ou de induzir mutações. A gente já conhece algumas delas que, muitas vezes, não são interessantes de ser trabalhadas com humanos.
Mutações gênicas
· Qualquer alteração na seqüência de nucleotídeos do DNA
Nessa figura, temos uma imagem que mostra uma alteração em apenas um nucleotídeo, em apenas um ponto. Então temos um alelo selvagem e, nesse alelo selvagem, que a gente diz que é o alelo presente na população, que é o alelo normal.
Nesse alelo selvagem, que é o alelo normal, tem-se em VERMELHO um G. Quando a gente tem uma alteração nesse alelo em uma dessas fitas desses alelos e que por sua está sendo pareado a ele, tem-se no local onde teria um G, a gente tem um T. logo, tem-se um alelo mutante.
Pode-se ter ainda, além dessa substituição de bases, pode-se ter uma deleção de uma dessas bases. Vamos ver qual é a consequência tanto da substituição dessa base nucleotídica quanto da deleção ou inserção de bases nucleotídicas em outro alelo. Todos eles são classificados como alelos mutantes.
Transições e transversões
Tem-se classificações para essas mutações. Elas podem ser caracterizadas e definidas como transições ou transversões.
Nas transições tem-se alteração de uma pirimidina para outra pirimidina ou de uma purina para outra purina, ou seja, no pareamento a gente vai ter uma alteração.
Pode-se ter ainda um outro tipo de mutação, chamada de transversão, em que tem alteração de uma purina para uma pirimidina ou uma pirimidina para uma purina.
Mutações gênicas
Tipos:
· Mutação de ponto
· Deleções de bases
· Inserções de bases
· Expansões de sequências repetidas
Classificação das mutações em relação aos tipos de substituição ou de deleção, inserção de uma ou mais bases, e ainda temos o que chamamos de expansões de sequencias repetidas; ou seja, tem-se um número de sequencias repetidas e vão ocorrer após processos moleculares, duplicação, p.ex, a existência de novas repetições de sequências repetitivas. E isso estará caracterizando um grau de doenças mais grave.
O primeiro tipo de mutação que vamos falar é a mutação de ponto.
Mutações de ponto
São aquelas que vão causar alteração de apenas UMA base nesse genoma. Portanto, nesse ex, tem-se uma fita dupla de DNA, sendo que em roxo, esse pareamento G-C será alterado para T-A. Isso muitas vezes pode ser induzido por algumas substâncias; essa alteração pode alterar toda a janela de leitura (nós vamos falar sobre essa janela de leitura). Pq é preciso ler trincas de nucleotídeos para formar aminoácidos que, por sua vez, vai formar as proteínas. Se tem alteração nessas trincas de nucleotídeos que formam os aminoácidos tem-se alteração na estrutura primária das proteínas que, por sua vez, pode alterar a estrutura secundária, terciária e quaternária. Então a conformação final de uma proteína pode ser alterada simplesmente pela alteração de apenas uma base nucleotídica.
Consequências das mutações de ponto
Então vamos observar aqui as alterações das mutações de ponto. Quando se fala das consequências das mutações de ponto é preciso tem em mente esse processo de transcrição e tradução para uma proteína (do DNA para uma proteína).
· Depende do local do genoma- O DNA vai ser lido em trincas; na verdade os RNAm que serão lidos em trincas; a partir do DNA irá produzir um transcrito, que é o RNAm e, este contém a informação para a produção de uma molécula de proteína formada por uma sequência de aminoácidos. Essas alterações podem tanto alterar a proteína quanto serem despercebidas. Por que ela pode ser percebida ou não? Porque a gente tem um código genético, o qual definido ele como degenerado. O que quer dizer (vcs vão encontrar em diversos livros esse termo – “o código genético humano é degenerado”); o código genético é degenerado, pois: se a gente colocar 03 nucleotídeos possíveis, 03 porções e a gente fizer uma trinca de nucleotídeos e, em cada um desses espaços da trinca de nucleotídeos a gnt tem 04 possibilidades de nucleotídeos formando aquela trinca, a gnt chega a 64 combinações possíveis de trincas de nucleotídeos. Na natureza, a gente só tem 20 aa possíveis que são codificados por essas trincas. Então, tem-se 64 combinações para apenas 20 aa. Isso significa que mais de uma trinca vai codificar para um mesmo aa. Portanto, se tem uma trica: UAU e uma UAC ambas estão codificando para o aa tirosina; se ocorrer uma mutação de ponto no 3º nucleotídeo (UAU virando UAC = NÃO tem alteração do aa resultante, visto que os dois produzem tirosina). Logo a proteína formada não tem NENHUMA alteração na sua conformação, pois na proteína tem uma tirosina, mesmo tenha ocorrido uma mutação na molécula de DNA e foi passada para o RNAm; porém, no momento em que vai passar do RNAm para a proteína, não observa alteração na cadeia polipeptídica.
· No caso de genes de proteínas: sinônimas ou não-sinônimas- Uma mutação de ponto pode ou não alterar a cadeia polipeptídica. Isso significa,em termos genéticos, que elas podem ser sinônimas ou não sinônimas.
As mutações de ponto não sinônimas têm alteração da proteína ou da informação daquele transcrito AAA e aí, tem-se uma alteração no 1º nucleotídeo dessa trinca. Então modificou para UAA. UAA é um estoque códon; logo se tinha uma sequência polipeptídica em que entraria um lisina e que continuaria a produção da proteína, tem-se a codificação de um códon de parada e aí, a proteína para de ser produzida. Ou seja, ela fica menor do que ela seria, do que seria o normal dela.
Se, p.ex, tiver um códon de parada que é UGA e, nessa região que está produzindo um códon de parada UGA, acontecer uma mutação passando a ser UGG; onde deveria terminar a produção de uma proteína, ele continuou e colocou um triptofano que não deveria existir naquele local. Então, quando tem alteração da cadeia polipeptídica, tem-se uma mutação de ponto NÃO-sinônimas.
O que é diferente na mutação de ponto sinônima em que um códon, como ex, aqui na direta, o CUA. Ele sofreu uma mutação e, agora ele tem o códon CUG; essa alteração, tanto ser o A quanto ser o G produzem uma leucina. Logo, essa alteração não foi percebida para uma alteração de uma proteína. Outro exemplo é nesse códon UCU, quando sofre alguma mutação pode gerar UCC, que tbm codifica um serina como UCU. Essas mutações são conhecidas como mutações de ponto sinônimas ou silenciosas.
Regiões codificadoras
· Sinônimas (conservativas ou silenciosas):trocam a base, mas não o aa; em geral, 3a base do códon- As mutações podem acontecer nas regiões codificadoras; nesse caso, as regiões codificadoras são aquelas que estão produzindo proteínas que vão ser importante na determinação do fenótipo de um indivíduo. O que se observa é que, quando há uma troca que ocorre na 3ª base desse códon, essas mutações, em geral, não são pressentidas. Porque?
Se a gente voltar nesse código genético:
Quando a gnt observa a 3ª base presente em cada um desses códons, geralmente, estão alteradas; se a gente olhar na tirosina, na terceira coluna de códons, tanto o UAU quanto UAC produzem tirosina.
Na segunda coluna, UCU, UCC, UCA, UCG, produzem serina. Então uma mutação de ponto nessa 3ª base do códon não modificaria essa sequência de aa de uma proteína; porém quando se tem alteração na 1ª base isso já é mais comprometedor para a função da proteína.
Dessa forma, a gente tem que as mutações sinônimas ou silenciosas (tbm chamadas de conservativas) geralmente ocorrem na 3ª base do códon. Nesse caso, o que a gente observa é que a gnt tem a troca dessa base, porém a gnt não vai trocar o aa.
Existem alguns autores que fazem uma ressalva, no sentido de haver uma mutação em que se observa a troca da proteína; trocou-se um aa pelo outro, porém esses aa são quimicamente semelhantes. De uma maneira resultante tem uma proteína com uma conformação que não é significativamente diferente e, aí o fenótipo não é alterado de forma significativa; alguns deles coloca m tbm sobre essa capacidade conservativa de algumas mutações.
Regiões codificadoras
Em relação às regiões codificadoras, além das mutações silenciosas ou sinônimas, a gente encontra mutações que são não-silenciosas ou não-sinônimas.
· Não sinônimas (não-silenciosas): trocam a base e o aa- Nesse caso a gente tem a troca da base e, isso está associado a troca do aa. Com essa troca do aa, tem-se alteração da proteína formada, da conformação, modificando tbm a função da proteína e o fenótipo resultante.
o Com sentido trocado: troca a base e o aa; em geral, 1ª e 2ª bases do códon, afeta a função- Dentre essas mutações não-sinônimas, não-silenciosas, em que se tem a troca da base e do aa, a gnt vai classifica-las de algumas formas. Essa classificação
dessas mutações a gnt fala classificação quanto a expressão fenotípica. Portanto eles podem ser classificados, inicialmente, com sentido trocado. Nesse sentido trocado, tem a troca da base e do aa, por consequência. E, como eu falei para vocês, essa troca ocorre, geralmente, na 1ª ou 2ª base do códon, afetando a função dessa proteína.
Nesse ex, está mostrando o filamento selvagem (normal) em azul, produzindo um RNAm que, por sua vez, esse RNAm produz uma proteína NARMAL.
Quando se tem o DNA com uma substituição de nucleotídeo; tivemos uma alteração do que estava no azul CAC; no vermelho que é um DNA que está produzindo uma proteína alterada, tem a substituição do A do CAC por um C = CCC (logo, tem-se essa sequência marcada em azul).
Essa sequência vai gerar um códon= GGG que, vai produzir um aa que é a glicina.
Lá no filamento normal de DNA, tinha CAC produzindo GUG que, por sua vez, produz o aa valina (alteração da valina pela glicina, tem-se a proteína alterada).
Um ex. de mutação de ponto, em quem alteração de apenas uma base nucleotídica e, ai altera o aa sendo codificado e altera proteína, é a anemia falciforme; ela é caracterizada pela alteração de apenas uma base, comprometendo bastante o fenótipo do indivíduo.
Aqui mais um exemplo, em que nós temos uma alteração; uma mutação de ponto. Inicialmente, na esquerda, tem-se nesse DNA TCA, sequência de nucleotídeo, produzindo um complementar AGT que vai produzir um RNAm UCA. Esse RNAm produzido, esse UCA, codifica para serina.
Vamos observar aqui, nesse primeiro exemplo, a alteração desse segundo nucleotídeo. Eu falei com vcs que, tanto alterações no primeiro quanto no segundo nucleotídeo, são prováveis de produzir mutações que não são silenciosas, que chamamos de não sinônimas e, essa mutação que gerou uma fita molde AAT ela vai produzir um RNAm UUA. Esse RNAm UUA, se a gnt observar no código genético ele codifica para uma proteína leucina. Portanto, tem-se uma modificação da sequência de aa, onde eu tinha serina agora tem uma leucina. Dependendo da composição química da leucina, diferente da composição da serina, vamos ter uma conformação proteica diferente.
Logo, com essa conformação proteica diferente tem-se um fenótipo diferente para uma determinada característica daquela célula.
Ainda se pode ter alteração provida de uma mutação de ponto, em que essa região, esse 2º códon, foi alterado para TAA; no seu complementar gerou ATT e este gera um RNAm com o códon UAA. Acontece que, o códon UAA é finalizador; é um stop códon (códon de parada). Então se vocês observarem essa 3ª linha em que tem a cadeia polipeptídica, em roxo, vocês vão ver que a cadeia polipeptídica que deveria seguir, e que ela seria maior em que tem a continuação dela, ela finalizou. Então a proteína que deveria ser maior, muitas vezes o sítio de interação dessa proteína com seu receptor, continuaria a ser produzido aqui e eu tenho uma proteína, que muitas vezes, não é funcional. Esse é um tipo de mutação que a gente observa dentre as mutações não-sinônimas. E ainda, a gente pode ter uma mutação, aquelas que ocorrem no 3º nucleotídeo de um códon e, nesse caso, esse DNA AGC, que houve essa alteração de AGT para AGC, ele gerou um códon UCG; e esse códon UCG codifica para uma serina. Então, tanto o UCA do primeiro quadradinho quanto UCG do último quadrado geram serinas, por mais que ele esteja mutado, em uma mutação silenciosa.
Dentre as mutações sinônimas (do último quadradinho, tbm chamada de silenciosa).
Dentre as mutações não-sinônimas chamadas de sentido trocado, que é essa primeira, em que teve a troca do aa e tem tbm a classificação em mutação sem sentido- devido a mutação tem-se a geração de um códon de parada e, ai para o sentido dessa proteína nessa mutação sem sentido.
Mutações em sítios de splicing:
Pode haver inclusão de íntron- Pode-se ter ainda, mutações que acontecem em sítios de splicing, o que é um processo em que se tem, como se fosse uma lapidação de um fragmento de DNA, em que se tem éxons e íntros e, aí então, essa mutação faz com que possa haver a inclusão de um íntron em uma região em que deveria ter só éxons. Assim há codificação de uma proteína errada.
Aluno: polimorfismo seria uma adaptação?
Prof: Não. O polimorfimo é gerado mesmo de uma alteração, de uma mutação. O polimorfismo,muitas vezes permanece porque ele foi conveniente para a população e, aí sim seria uma adaptação. Mas muitas vezes, ele n e conveniente e permanece em grande parte da população.
Mutações em seqüências regulatórias (da transcrição e da tradução)
· Mutações de redução ou aumento da expressão gênica- Essas mutações podem acontecer tanto nesses sítios de splicing e tbm podem acontecer em algumas sequências: sequencias regulatórias. Logo vão regular tanto a transcrição do DNA em RNAm quanto na tradução (codificação de proteínas). Logo pode-se ter tanta alteração do splicing, pode ter alterações dos transcritos que são produzidos e alterações na ligação de RNA não codificantes. Com essas alterações dessa região regulatória, se eu tenho um sítio, uma sequência de DNA que é específica para receber um fator que esteja promovendo a transcrição ou que seja a ligação de um RNA que esteja ativando um determinado gene; se tem alteração dessa sequência regulatória pode-se ter uma redução ou um aumento da expressão daquele gene, porque aquela região que está relacionada a expressão. Portanto, muitas vezes, é muito perigoso; às vezes vc estuda o gene, avalia a sequência codificadora do DNA e aí não se observa nenhuma alteração que codifica para uma proteína. Aí você tem o exame genético do indivíduo, vc observa que ele n apresenta mutação, porém as proteínas não estão sendo produzidas. Muitas vezes a mutação é na região que regula a ativação ou inativação desse gene.
Deleções e inserções de bases: Essas mutações que falei até agr são relacionadas a substituição de bases. Outro tipo de mutação são as deleções e inserções (Indells) de bases.
As deleções são a retirada de uma ou mais bases, sendo que sua complementar tbm é retirada. Já a inserção é a adição de uma ou mais bases nessa sequência, gerando uma sequência mutante.
Consequências das inserções e deleções
· Deslocamento do módulo (janela) de leitura (frameshift mutation)- sabemos que para a produção de uma sequência polipeptídica; essa sequencia de aa vai ser produzida a partir de uma sequência de códons. Então, tem-se aqui trincas de bases nucleotídicas, que são chamadas de códons e, esses códons, cada um deles, gerando um aa.
Imagina nessa figura, nesse dna: vamos olhar o DNA normal nessa primeira linha; esse DNA normal é produzido a partir de uma sequência nucleotídica CAG CCC ACT = 03 códons produzindo essa sequência de aa.
Quando a gente tem uma inserção de apenas 01 nucleotídeo após o códon CAG; então a gnt teve a inserção desse T na 2ª linha, a gnt modificou TODOS os códons dali para frente. A inserção do T, fez com que tivesse deslocamento do que está presente dali para a frente, ou seja, o que era CCC agora é TCC. Consequentemente esse códon alterou tbm formando um CAC; ele conseguiu deslocar todas essas bases. Com isso, se vcs olharem na 2ª linha a sequência de aa produzida, ela é alterada a partir do primeiro aa.
Essas inserções, quando se tem a inserção de 01 nucleotídeo apenas, ele é mais perigoso, vai alterar mais de forma significativa essa proteína, do que quando a gente tem uma inserção de uma sequência trinucleotídicas ou com múltiplos de 3. Porque nesse caso, quando eu tenho a inserção
e uma sequência trinucleotidica, vou inserir apenas um aa a mais nessa proteína e, dali para frente continua essa janela de leitura. O que era o códon 2 passa a ser o códon 3; tem uma alteração menos significativa quando a gente tem a inserção de 03 nucleotídeos.
· Além do deslocamento do módulo de leitura, inserções em sítios de splicing e regiões regulatórias podem alterar completamente estes processos, da mesma forma que as mutações de ponto- além desse deslocamento, dessa janela de leitura, desses códons que estão codificando para os aa e produzindo a cadeia polipeptídica; tem tbm que quando essas inserções ocorrem sítios de splicing e tbm em regiões regulatórias desses genes do DNA, tem a capacidade alterar totalmente o processo de splicing e de regulação da expressão dos genes; isso tbm ocorre nas mutações de ponto. Por isso elas são, muitas vezes, descritas, na literatura cientifica: Quais são as mutações que se observa em maior número na parte da população e os locais que elas estão acontecendo. Além dos bancos de dados de sequências de genes com nucleotídeos que os compõe e que, por sua vez, estão associados a algumas proteínas, a gente tbm tem sequencia também desses polimorfismos. Essas mutações, geralmente acontecem de maneira espontânea, muitas vezes não são passadas e não permanecem na população; porém quando elas permanecem, se tornam um polimorfismo, elas podem ser descritas e aí, elas vão ser colocadas nesse banco de dados apenas de sequencias de alterações. Então tem alterações que são bem conhecidas e bem descritas (podem ser chamadas de Indells); a gente conhece tanto os tipos de alterações, quais são sequencias inseridas, deletadas e em quais regiões cada uma dessas mutações acontecem.
Expansões de DNA repetitivo em tandem- outo tipo de mutação.
· Grandes inserções e deleções- existem sequências maiores de DNA e DNAs repetitivos, que são inseridos ou deletados; essas deleções ou inserções vão ocorrer no momento do pareamento desses cromossomos.
1) Pareamentos errôneos durante a meiose- os cromossomos homólogos qnd se pareiam na meiose; qnd eu tenho sequencias repetitivas,DNA fica sem uma referência onde ele deve se ligar, por isso ele pareia de maneira errada.
2) “Escorregão” da polimerase- a polimerase na hora de produzir uma nova molécula, a gnt tem produção de uma molécula com uma mutação (escorregão da polimerase).
Expansões de DNA repetitivo em tandem
· Crossing over desigual- sequências que são repetitivas e ai ele fica sem referência onde ele deve se ligar; pareamento de forma incorreta. Por isso no crossing ele vai produzir produtos recombinantes diferentes.
A gente tem também o escorregão da polimerase, em que a polimerase q está colocando novos nucleotídeos, muitas vezes, ela escorrega e deixa de colocar nucleotídeos que são complementares a determinada região, que é repetitiva. Ela entende, essas regiões repetitivas e, uma delas ela deixa passar. Logo tem-se números de repetições diferentes em cada alelo que são formados.
Esse número de repetições diferentes são as ferramentas utilizadas em testes de paternidade e investigação criminal. Por isso é importante agente trabalhar com esse número de repetições diferentes, com a geração desses microssatélites.
 “Escorregão” da DNA polimerase (Replication Slippage)
Origem das mutações
· Espontâneas (endógenas)
· Erros de replicação- mutações podem ser geradas por erros de replicação, esses escorregões da polimerase
· Modificações químicas das bases- isso é natural, espontâneo, principalmente no processo de duplicação de DNA.
· Induzidas (exógenas: físicos e químicos) - essas mutações podem ser geradas de acordo com o meio, então são induzidas ou exógenas, produzidas por fatores químicos e físicos, tais como:
· radiações ionizantes: raios X, α,- comum falarmos que algumas frequências de raios x alfa e beta são capazes de gerar alterações no Dna com alteração na conformações desses ac nucleicos
· Radiações não-ionizantes
· Agentes químicos mutagênicos
Alguns exemplos dessas alterações que promovem uma quebra; quando se tem quebra da timina, essas repetições de timina promovem dobras na estrutura do DNA e essas dobras, por sua vez, vão alterar a conformação da estrutura helicoidal do DNA.
Sabemos que alguns radicais livres tem a capacidade de gerar dano do DNA com essas quebras e essas quebras de DNA; imagine que eu tenho uma quebra no meio de uma estrutura que codifica uma proteína; a proteína formada vai ter algumas alterações.
Taxa de mutação é diferente p cada tipo de gene. Elas são alteradas de acordo c o metabolismo; tanto vai depender do tamanho do gene, logicamente genes maiores são mais prováveis de sofrerem mutação devido a seu tamanho e suscetibilidade a mutação.
Tem tbm alteração de função celular;
Localização tbm se altera; as mutações podemacontecer tanto em éxons quanto em íntrons, bem bom em regiões entre os genes, regiões espaçadoras, regiões regulatórias.
Genes que tem essas duplicações, essas repetições, são mais propensos a produzir essas alterações no número de repetições, principalmente devido ao escorregão da polimerase e um pareamento desigual.
Consequências das mutações- podem gerar diferentes números de repetições e aí tem- se diferentes alelos formados. P ex., pode ter uma mutação que gerou um alelo que agora é dominante. Então tem-se diferentes fçs que será determinada para aquele alelo e o número de bases diferentes p cada um deles.
· Um único gene pode conter várias mutações-
· Diferentes indivíduos carregam diferentes “versões” deste gene => ALELOS
· Exemplo:
· Receptor do LDL
· Localizado no Cromossomo 19
· Gene com 44.000 pares de base- qnt maior o gene maior é a possibilida de mutações.
· Proteína de 860 aa
 + de 700 mutações catalogadas- por isso seria bom a gente conhecer alguma alteração, polimorfismos associados a uma determinada característica em indivíduos que tem o receptor de LDL alterado. Porém existem vários tipos de mutações associados a esse receptor que podem promover diferentes quadros, diferentes fenótipos.
· Mutação com ganho ou perda de função
· Aumento ou diminuição da produção da proteína- p. ex, se tiver um stop códon, então eu tenho redução do número dessa proteína.
· Alteração da afinidade enzima/substrato- alteração no processo chave fechadura, logo alteração na conformação proteica.
· Receptor/ligante
GENÉTICA, 24.04.20. Letícia Fortuci Professora Lívia Loiola
Continuação do slide sobre “ORGANIZAÇÃO E VARIABILIDADE DO GENOMA HUMANO”.
Hoje, nós vamos prosseguir no entendimento da genética molecular e na estrutura dessa molécula que está relacionada a hereditariedade. Nós falamos sobre as cavidades que são formadas, a estrutura nucleotídica, as fitas antiparalelas; entender esse paralelismo é fundamental para a gente entender o processo de duplicação do DNA, que é um dos primeiros processos que vamos falar nessa 2ª etapa. Então a gente conhecendo a molécula, é possível compreender todo mecanismo de ativação e de expressão desses genes para que a gente entenda, muitas vezes, o fenótipo de um indivíduo.
Nós terminamos a aula passada falando sobre a estrutura de um gene. Vimos que tem regiões de um gene que são controladoras (reguladoras) da ativação da sequência e da produção de proteínas, que são geradas a partir de uma determinada sequência de DNA.
Íntrons e éxons
Nessa figura, temos uma região promotora, além da presença de exóns e íntrons nessa região do gene. Aí vocês até me perguntaram a diferença entre éxons e íntrons:
Éxons- tem uma sequência que é codificante, ou seja, apresenta a informação gerada por uma determinada sequência de nucleotídeos que tem uma informação para a codificação de uma proteína.
Íntrons- não apresenta uma sequência codificante; tem-se um material genético que pode estar relacionado a regulação e proteção desse DNA, porém essa sequência não gera uma mensagem, uma informação para a produção de proteína.
Portanto, um dos processos que a gente vai observar é a retirada dessas estruturas, chamadas, estruturas intrônicas, ou seja, esse íntrons que são sequências de DNA que não codificam uma proteína.
Tem-se ainda diferentes éxons, ou seja, diferentes regiões codificadoras dentro de apenas um gene; com isso, pode-se ter uma alternativa de combinação entre esses éxons. Logo, pode-se ter uma combinação de proteína que é resultante de uma combinação de éxon 1 + éxon 3. Pode-se ter ainda uma outra proteína produzida por esse mesmo fragmento de DNA, que na verdade, ele é resultado da combinação do éxon 2+ éxon 3 + éxon 4. Com isso, tem-se proteínas diferentes a partir de um mesmo fragmento de DNA.
Isso que temos que ter em mente: temos éxons como sequências codificadoras e íntrons como sequências não codificadoras. Na transcrição a gente vai retirar essas regiões codificadoras por um processo chamado de splice. Depois iremos falar desse processo; o que é importante aqui é entender a estrutura desse gene até a produção de proteínas.
Genoma nuclear e mitocondrial
Eu lembro a vocês que temos DNA não apenas no núcleo, mas também tem DNA nas mitocôndrias. Esse DNA mitocondrial tem herança paterna, estudos atuais dizem que não é exclusivamente materno, mas grande parte da população apresenta DNA mitocondrial de origem paterna. Vimos também que entre essas mitocôndrias pode haver alguma modificação bem sutis da sequência dessas mitocôndrias, mas de uma maneira geral, tem-se o DNA mitocondrial que é um DNA circular, é muito menor que o DNA nuclear. Por ele ser muito menor, ele tem menos informações relacionadas ao fenótipo; então grande parte do nosso fenótipo é determinado pelo genoma nuclear, que é um genoma maior, que é um genoma que está organizado em 23 pares de cromossomos e que está presente no núcleo, enquanto o DNA mitocondrial está presente nas mitocôndrias que é bem menos e tem muitos genes a respiração celular.
Genoma nuclear
· DNA fita dupla linear- o genoma humano é formado por DNA; o DNA é um ácido nucléico, formado por uma fita dupla e essa fita dupla é linear.
· Uma cópia/célula- Vimos que a fita dupla de DNA está organizada ao redor de proteínas histonas e elas produzem uma cópia por célula.
· Genes necessários ao funcionamento celular- no momento da divisão celular, em que se deseja fazer uma proliferação de células, seja um reparo de algum tecido ou região, que quer multiplicar essas células, se produz células novas a partir de uma célula molde, uma molécula molde. Então o DNA tem essa capacidade de duplicar, ou seja, de dividir e produzir novas moléculas idênticas a original para compor uma nova célula idêntica a original.
· Existência de grandes porções de seqüências sem função conhecida, incluindo repetições- Existem diversas porções do DNA (fragmentos de DNA) que ainda não tem função conhecida, o que não quer dizer que, se algo não foi descrito, se algum segmento de DNA ainda foi descrito, não significa que ele não tenha função; quer dizer, simplesmente, que os pesquisadores ainda não encontraram qual a característica está associada àquela sequência. E, grande parte do DNA, realmente não se conhece, ainda não se sabe, não tem associação com uma determinada característica. Muitos deles são regiões de transição entre genes; são regiões com muitas repetições entre os genes e, aí grande parte do DNA é formado por regiões repetitivas e, essas regiões repetitivas, são formadas justamente, em um erro de pareamento entre esses cromossomos no momento do crossing-over. E, essas regiões repetitivas, muitas vezes, não vão codificar para nenhuma proteína; elas simplesmente estão presentes ali e, o que hj em dia, a biotecnologia produz com esse conhecimento são marcadores moleculares. Por que? Imagine que eu tenha uma região de repetição que seja TA: TATATA; uma pessoa tem 03 repetições de TA. Outra pessoa na população tem 05 repetições de TA em um dos cromossomos. Eu consigo diferenciar essas pessoas de acordo com o número de repetições que elas possuem. Esses marcadores são bastante utilizados em genética forence e grande parte do nosso DNA é formado por essas regiões repetitivas.
· Grande % de transcrição
· Complexo- O genoma nuclear, por sua vez, é mais complexo que o genoma mitocondrial, visto que ele tem uma qntd de pares de bases bem maior e quantidades de genes também maior que estão associados ao fenótipo que nós possuímos.
Genes
Como pode ser classificado um gene? Existem inúmeras classificações e definições para um gene.
· Porção do DNA que codifica moléculas funcionais de RNA- De uma maneira geral o gene é um fragmento de DNA que está relacionado a uma codificação de uma proteína; então o gene está relacionado a transcrição desse DNA em um RNA e, este RNA contém uma mensagem para a produção de uma proteína. Isso é um consenso em relação a um gene.
Projeto Genoma Humano
Fevereiro, 2001- O Conhecimento desses genes foi permitido a partir deum estudo: estudo do genoma humano. O estudo do genoma humano foi propulsionado, ele começou na década de 80 e 90, em que diversos cientistas começaram a se unir em consórcios de cientistas e de laboratórios para cada um deles conseguir determinar sequências de partes do genoma humano. Então, cada laboratório conseguiria produzir uma parte deles e, depois uniria toda essa informação para conseguirem descrever. E ai, eles conseguiram; foram dois grupos diferentes que conseguiram produzir esse sequenciamento do genoma humano, ou seja, sequência correta de todos os nossos nucleotídeos humanos e, eles publicaram, em fevereiro de 2001, na capa das duas principais revistas científicas-science e nature. Então eles liberaram esse sequenciamento dos grupos diferentes, liberaram essas informações e, essas informações foram possíveis de ser determinadas pela evolução da informática.
Número de genes
· Número de genes- cada célula possui bilhões de pares de base (3 bilhões, em média); determinar e armazenar todos os dados referentes a esse 3 bi de letras foi possível com a evolução também dos computadores. Então os computadores, inicialmente, tinham uma capacidade de armazenamento que é bem menor que os computadores que nós temos hoje; conforme a informática evoluiu para armazenar e processar esses dados, de onde cada uma dessas sequencias estavam e conseguir reunir todos esses dados, foi possível com a evolução da informática. Gente conhecendo essas sequencias de nucleotídeos e de bases que estão presentes no nosso DNA, foi possível a partir daí, dessa conformação primária do DNA, fragmentar em pequenas informações e associar fenótipos a essas sequências. Então desse o início dos anos 2000º trabalho dos cientistas relacionados a genética é tentar associar as características a sequências de DNA que já foram descritas. Com isso, tem-se um trabalho imenso em cada associação de uma proteína a uma sequência, há descrição de um gene; então essas descrições e esses números de genes são crescentes. Em todo momento existem diversos bancos de dados de sequências, o principal banco de dados de sequência é internacional (não sei como escreve). Então qualquer cientista que consegue sequenciar um gene e associar essa sequência a um fenótipo ou a uma proteína ele vai e lança isso nesse banco de dados público e que pode descrever e realizar essa associação. Então eu tenho acesso a uma informação que foi gerada em outro lado do mundo, simultaneamente a essa descrição. E, a partir dali, começa a trabalhar com essas sequências e com esses fenótipos associados.
· Estimativas iniciais: 30 mil genes codificadores de proteínas (~3% genoma) - portanto esse número de genes, inicialmente, tinha-se uma estimativa de aproximadamente 30 mil genes, hoje já se fala em 50 mil genes. Se colocar nesse banco de dados internacional, é possível ver a grande quantidade de genes que foram descritos. Porém, nem sempre é possível dizer qual é a função, porque pode associar a uma proteína e não necessariamente vai saber se aquela proteína está associada a diferentes processos do metabolismo.
· Maioria estimada sem evidência experimental.
· Final de 2009: 20 -21 mil
· Pelo menos 6 mil genes de ncRNAs- Existem também diversos genes que são de regiões não codificadoras, de RNAs não codificantes (ncRNAs) e, hoje em dia, sabe-se que existe alguns RNAs não codificantes, p. ex, microRNAs que são pequenos RNAs que tem a capacidade de se ligar ao DNA e alterar a expressão de determinados genes. Então, temos tanto genes relacionados a codificação de proteínas quanto algumas sequências, essencialmente, reguladoras.
· Total: ~ 26 mil genes humanos (provisório)
Genes codificadores de proteínas
Componentes dos genes: éxons (codificador), íntrons (não codificador), regiões regulatórias (promotor, 5’, 3’), regiões transcritas, mas não traduzidas (UTRs) - Existem genes, que são esses codificadores de proteínas que possuem essas regiões, como falei para vocês, os éxons-região codificadora- e os íntros-região não codificadora, não contém informações para produção de proteínas-, as regiões regulatórias (chamada de regiões promotoras, presentes da região 5’, 3’) e também regiões que são transcritas, ou seja, a gente tem a produção de um transcrito primário, porém são regiões que não são traduzidas, são regiões que não tem a produção de uma determinada proteína.
Genes de RNAs
Além dos genes de DNA, que produzem proteínas, tem-se também genes de RNA, os quais são novos. Quando falamos de RNA, muitas vezes, pensamos só de RNAs que muitos de vocês viram no 2º grau (RNAm, RNAt, RNAr); e a gente classificava esses tipos de RNA. Mas existem dezenas de tipos de RNAs; a cada momento os pesquisadores avaliam a presença desses RNAs e eles observam diferentes funções em cada um deles, ou seja, são fitas simples de ác. Nucléicos e, que muitas vezes, estão relacionadas a expressão dos genes de DNA.
· Um dos dois rascunhos do genoma humano publicados em 2001 nem considerou genes de RNA- antigamente (quando esses rascunhos de genoma humano foram publicados nas revistas Science e nature), nem consideravam a presença desses ncRNAs.
· Antes: moléculas acessórias na produção de proteínas- Quando a gente imaginava e, muitos de vocês no 2º grau, viu esses RNAs que eu falei (RNAm, RNAt, RNAr), muitos não imaginavam que os RNAs tbm tem um papel de expressão de genes de DNA.
· Últimos anos: revolução- o prêmio nobel recente, foi justamente, um pesquisador que descreveu o micro RNA; esse micro RNA tem a capacidade de se ligar ao DNA e regular expressão gênica. Com isso, nesses últimos anos tem-se estudado muito mais esses pequenos RNAs do que propriamente os RNAs que eram ditos, até então, como RNAm. Então isso é uma revolução recente com a descoberta desses ncRNAs.
· Recentes descobertas de classes genes de ncRNAs- Os ncRNAs não codificam para uma proteína, mas tem muita relação com a expressão de genes.
Genes de RNAs
· Varios ncRNAs pequenos são componentes de complexos ribonucleoprotéicos envolvidos em diferentes processos: Diversos ncRNAs, são bem pequenos, compõem alguns complexos, que são os ribonucleoprotéicos, que estão envolvidos em diversos processos que vão regular o que vai ser codificado pelo DNA. Que processos são esses?
· Splicing, clivagem de precursores de tRNA e rRNA, modificações de bases para maturação de RNAs, inativação do X...
o Tem-se o splicing, o qual consiste no processo de retirada dos íntrons e a permanência éxons; e, será a combinação desses exóns que vão produzir uma proteína. Portanto, esses RNAs pequenos (não codificantes) são capazes de regular, p. ex, esse processo envolvido na transcrição do DNA.
· Além disso estão envolvidos na clivagem de alguns precursores de tRNAs e rRNA; isso vai ser importante para ativá-los para o processo em que eles vão participar na transcrição;
· Também para modificação de algumas bases, para que se tenha a maturação de RNA, de um transcrito primário para produzir um transcrito secundário;
o Processos de inativação do cromossomo X, que ocorre em mulheres.
 = REGULAÇÃO GÊNICA- Então, tudo isso, todos esses processos, podemos sintetizá-los em processos relacionados a regulação da expressão dos genes; logo a regulação dos genes, muitas vezes, vai ser determinada por esses RNAs menores, ncRNA. Por isso que, hoje em dia, muitos estudos relacionados à genética estudam os micro RNAs, porque se a gente conhece muito bem a sequência desses micro RNAs, como eles atuam, em que locais eles atuam, muitas vezes é possível alterar a expressão de um determinado gene. Se aquele gene está ativando, aumentando uma característica de interesse ou se está silenciando um gene relacionado a uma doença,
p. ex, pode ser muito interessante quando se pensa em um mecanismo de regulação, não de edição ou retirada, mas de regulação de um gene que não seja interessante em um quadro de uma determinada doença. Muitas pesquisas realizadas, em nível científico, com animais, mas ainda não em humanos.
Projeto Genoma Humano
· Maior conclusão: a complexidadedo ser humano está baseada na codificação de diferentes proteínas e não no número de genes- em relação ao genoma humano, a maior conclusão obtida é que essa complexidade, ou seja, eles esperavam que houvesse um grande número de bases (eles acham 3 bi bases); de cara, quando eles encontraram esse número grande de bases, eles esperariam um número de genes muito grandes, porém o que eles observaram foi que o número de genes não seriam tão grande quanto o esperado, mas sim em relação a capacidade de codificação de proteínas. Porque a partir de um gene apenas, tem-se a capacidade de produzir proteínas diferentes. Com a regulação desses genes, tem-se proteínas sendo produzidas em momentos e em locais diferentes, a partir de um mesmo fragmento de DNA
· Atualmente: a regulação gênica por ncRNAs seria o ponto chave da complexidade do ser humano- hoje em dia, mais do que sequenciamento de DNA, sequenciamento total de DNA, a gente quer entender a expressão desse DNA. Se a gente for pensar, todas as nossas células apresentam o mesmo DNA; célula do fígado, do sangue, cél produtora de um neurotransmissor. Todas têm o msm dna. Porém tem morfologia diferente, secreções diferentes, a depender do local, pq tem uma expressão gênica diferencial. Nós como profissionais de saúde, ficamos deslumbrados com o sequenciamento total de um DNA e, isso é muito vendido comercialmente: “imagina, em alguns anos a gente vai ter o sequenciamento do DNA completamente”. Isso é um tiro de canhão. É uma quantidade de informações enorme. Se a gente não tem o conhecimento de quais genes que são, de fato, polimórficos, ou seja, que são diferentes naqueles indivíduos e que estão associados a uma característica específicas presentes naqueles indivíduos, não é interessante saber o sequenciamento de DNA, mas sim o conhecimento do padrão de expressão de um gene; como esses genes estão sendo expressos e regulados em determinadas células e em um determinado momento e de acordo com um determinado estímulo.
Muitos estudos seguem nesse sentido para que
DNA repetitivos
· DNA repetitivo em tandem- Como são esses DNAs repetitivos? Perfazem grande parte dos nossos cromossomos; grande parte deles são formados por DNA repetitivos, que são formados, por sua vez, por erros de alinhamento no pareamento nos cromossomos homólogos e observa-se presença de bases nucleotídicas repetitivas naquele fragmento.
Aqui a gente tem um DNA em que se observa uma unidade de repetição.
· 1-4 pares de base: microssatélites- quando há repetição de 1 a 4 pares de bases; Se a gente tiver uma reptiçãoo AT, quantas vezes for; ou seja, tem-se um dinucleotídeo (A e T repetidos diversas vezes)= microsatélite.
· 5-50 pares de base: minissatélites- unidade repetitivas com 5-50 pares bases; Se a gente tiver uma repetição como a da imagem a baixo, tem-se 15 nucleotídeos que vão se repetindo; esse fragmento que tem de 5-50 pares de bases e que podem ser repetidos diversas vezes, são chamados de minisatélites.
· maiores: satélites- Maiores que isso são chamados de satélites.
· Maioria: não funcional- ou seja, são DNAs que NÃO determinam uma característica. Não codificam proteínas.
E, por que estudamos esses DNAs repetitivos? Eles são muito usados em exames em que a gente quer diferenciar 02 indivíduos ou 02 organismos, principalmente na genética forence. Então, os exames de paternidade por DNA, muitas vezes, são baseados (Brasil) são baseados nesses DNAs repetitivos, em microssatélites.
Microssatélites
· seqüências de 1 a 4pares de bases- Esses microssatélites são essas sequencias repetitivas com 1-4 pares de bases;
· repetições de tri e tetranucleotídeos são mais raras: potencial patogênico-
principalmente regiões de trinucleotídeos apresentam potencial patogênico.
· também chamados de STRs (repetições curtas em tandem)- denominação que vocês vão encontrar na literatura de microssatélites são de STRs (Repetições curtas em um tandem).
Eu tenho aqui, nesse exemplo, nessa figura: repetição de trinucleotídeo. Imagine que um indivíduo que tenha em um dos seus cromossomos 06 repetições de CAG e no outro cromossomo dele possui 08 repetições de CAG. Existem, ainda, pessoas na população que possuem 10 repetições em seus cromossomos, 20, o quanto forem possíveis. O que é interessante desses microssatélites? Como tem números diferentes de repetições que são geradas, essas sequências são bastante diferentes de um indivíduo para o outro.
CAG CAG CAG CAG CAG CAG: 6 repetições de CAG.
CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG: 8 repetições
CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG: 10 repetições
Se a gente observar um gene relacionado a uma proteína vital à célula, ela não pode ser mt diferente de um indivíduo para o outro, se uma determinada sequência sofre mutação em uma proteína que é vital ao funcionamento da célula a célula morre; logo por seleção natural, esse indivíduo seria retirado da população. Por isso não pode ter sequencias nucleotídicas muito diferentes entre indivíduos, em relação as proteínas que eles possuem. Por isso a maior parte do nosso genoma é idêntico; menos de 5% do genoma é diferente entre os indivíduos e animais.
O que é interessante identificar que essas sequências não codificadoras são as de interesse para se trabalhar a diferença entre indivíduos e, justamente essas regiões repetitivas com números diferentes de repetição, são capazes de diferenciar um indivíduo do outro.
Qual a importância destas sequências?
· O tamanho da unidade de repetição, o número de repetições e as combinações possíveis são extremamente variáveis entre os indivíduos, tornando-os únicos:
· Importância em medicina forense, determinação de paternidade e mapeamento genético (DNA fingerprint) - utiliza-se na medicina forence para determinação, muitas vezes, de alguns crimes, investigações criminais relacionado a provas; resquícios de materiais (cigarro, esperma, pelos) podem ser utilizados para avaliação de quais marcados presentes e realizar uma comparação c os indivíduos suspeitos. Muito utilizado em teste de paternidade (determinação por microssatélite, que funciona bem e não é tão cara); ainda pode ser realizado mapeamento genético com essas sequências.
Investigação de paternidade
É possível observar sequencias repetitivas; realizado com um gel de eletroforese (gelatina) determina o tamanho do fragmento.
(Retoma ao slide abaixo) -	eu mostrei para vocês nesse slide: fragmentos de sequencias repetitivas com tamanhos diferentes.
1- 06 repetições x 3 = tamanho de 18
2- 08 repetições x 3 = tamanho de 24 nucleotídeos
3- 10 repetições x 3 = tamanho de 30 bases.
 (
O primeiro indivíduo 
(M)-mãe
 tem dois tamanhos de alelos, 
2850 e
 
1700.
#A
 
criança
 
(C)
 
apresenta
 
dois
 
alelos
 
=
 
3860
 
e
 
1700
;
 
um alelo
 
da
 
mãe
 
e
 
um
 
do
 
pai;
 
logo
 
um
 
dos
 
alelos
 
tem
 
q
 
ser
 
do mesmo
 
tamanho
 
da
 
mãe
 
e
 
outro
 
igual
 
ao
 
tamanho
 
do
 
alelo de um do alelos do
 
pai.#
Realmente
 
ela
 
é
 
mãe
 
dessa
 
criança,
 
visto
 
que
 
a
 
criança
)Alelos diferentes, c diferentes repetições, logo tamanhos diferentes de dna. Nesse teste de paternidade, vamos observar exatamente essas diferenças no tamanho do dna que cada indivíduo possui.
 (
Quando vemos, na figura da direita 
(olhar na figura original acima,
 
no
 
início
 
do
 
título
 
investigação
 
de
 
paternidade),
 
a
 
gente ver outra testagem de paternidade. Vamos
 
observar:
Na linha do 
M- mãe
: alelos 
2050 e 1710
 pares de
 
bases
Na linha 
C- criança
: alelos 
2050 e 1770
 pares de bases. Logo o que ele recebeu da mãe é o alelo com 2050 pares de bases.
O pai que foi testado p
ossui os alelos: 
3860 e 1540
. A criança não possui nenhum desses alelos do pai, por isso
 
ele
)
Investigação criminal
Aqui tem mais um esqueminha mostrando uma investigação criminal, baseado em microssatélites em que se tem tamanhos diferentes de alelos gerados por essas repetições.
Nesse caso, não é relacionado à paternidade, mas sim cada um dos suspeitos.
Foi coletado uma amostra da vítima, a qual possui duas bandaslaranjas mais fortes. Imagine que eles tenham coletado, na própria vítima, uma amostra que contenha tanto o DNA dela quanto do suspeito. E ai, se a gente olhar o suspeito 01, suspeito 02 e suspeito 03, vamos observar que o 03 possui as bandas que são referentes a amostra que foi coletada nessa vítima. A amostra dessa vítima, tinha tanto DNA do suspeito quanto o dela; isso é realizado com essa comparação, logo a gnt chega à conclusão que o suspeito 03, foi o que de fato, deixou esse rastro na vítima no local do crime.
Genoma mitocondrial
· DNA circular- diferente do DNA nuclear, que é mais reto e está organizado em cromossomos
· Várias cópias/célula- várias cópias de dna mitocondrial em cada célula
· 16,6kb- genoma menor, aproximadamente 16 kilobases
· 37 genes- número menor de genes em relação ao genoma nuclear
· Genes relacionados às funções mitocondriais- principalmente relacionados a respiração celular e não apresentam tantas regiões repetitivas e regiões que não codificam
· ~93% codificador- grande parte desse genoma é codificador
· Pouquíssima ocorrência de porções de sequenciassem função conhecida (como repetições) - a maior parte desse genes tem função conhecida, até porque é um genoma menor.
· Simples- consiste em um dna mais simples devido a esse número menor de nucleotídeos.
Parte da matéria baseada em: Griffith - Capítulos 1 e 2; cáp. 4 do thompsom.
VARIABILIDADE GENÉTICA DO GENOMA HUMANO: MUTAÇÕES E POLIMORFISMOS
Vamos começar a falar das mutações e como esse DNA é variável dentro de uma população e quais são as bases moleculares da variabilidade genética nesse genoma humano. Como que essas mutações são geradas, a diferença de mutações e polimorfismos; quais são os princpais polimorfismo que são trabalhados em exames genéticos.
Ai, eu pergunto a vocês, se vocês sabem a diferença de mutação e polimorfismo? Alguma sugestão?
Aluno: professora, mutação eu entendo que seria algo espontâneo, não planejado. Uma alteração no DNA, que ela pode ser tanto benéfica quanto ruim. Polimorfismo eu não sei direito, mas eu entendo que é uma coisa, tipo assim, várias formas. Mas eu não sei o que variaria essas formas, se seria um gene que define várias formas de proteína ou se esse gene se expressa de várias formas.
Prof: perfeito! Foi muito bem colocado. Exatamente. O polimorfismo é, justamente, POLI=muitos e MORFISMO=formas; então o polimorfismo ele é definido com a geração de uma sequência diferente do DNA, que está presente em grande parte da população. Então, se vc tem uma alteração dessa sequência nucleotídica, tem-se um polimorfismo; esse polimorfismo pode ter sido, como você colocou, gerado de forma espontânea ou até mesmo induzido. E, muitas vezes, quando esse polimorfismo acontece em algumas regiões, dependendo da região (a gente vai falar isso nessa aula hoje) que acontece essa alteração da sequência nucleotídica, muitas vezes a gente pode perceber ou não e, ai pode alterar o fenótipo ou não desse indivíduo. Com isso, dependendo também da região que ele vai alterar, a gente passa de geração em geração essa alteração.
Bom, esse polimorfismo pode permanecer ou não nessa população; e se ele permanece, se está presente em mais de um 1% da população a gente chama esse polimorfismo.
A mutação é simplesmente a mutação, o polimorfismo ele está presente em mais de 1% dessa população; então é algo que permanece.
Mutação
Qualquer alteração súbita, permanente e hereditária no material genético (DNA) de uma célula, não explicável por processos de recombinação (meiose)- A mutação vai ser qualquer alteração dessa sequência de DNA que pode ter acontecido, como nós falamos, de maneira induzida ou não. Essa maneira não induzida e, isso ocorre aleatoriamente no processo de duplicação de DNA, ou seja, no momento da polimerização do DNA e, uma das bases nucleotídicas que deveria parear naquele DNA. P. ex, imagina que eu tenho ali uma ADENINA e, ele precisaria parear com uma TIMINA e, por acaso ele pareia com uma CITOSINA. Então ele gera um ERRO; a própria polimerase que é essa enzima que polimeriza, ou seja, que adiciona uma base nucleotídica a mais tem a capacidade de avaliação de algum erro de pareamento; mas algumas vezes, por algum erro na própria polimerase, ela não percebeu esse mal pareamento (pareamento errado, de uma base nucleotídica errada) e ele passa. Só que se eu tenho uma alteração de base nucleotídica, eu posso gerar uma proteína diferente e, por sua vez, um fenótipo alterado. A gente determinar que ocorreu uma mutação aleatoriamente ou que possa ter sido induzida às vezes, ou por algum tipo de radiação ou alguma substância. Existem algumas substâncias químicas que são capazes de produzir quebras no DNA ou de induzir mutações. A gente já conhece algumas delas que, muitas vezes, não são interessantes de ser trabalhadas com humanos.
Mutações gênicas
· Qualquer alteração na seqüência de nucleotídeos do DNA
Nessa figura, temos uma imagem que mostra uma alteração em apenas um nucleotídeo, em apenas um ponto. Então temos um alelo selvagem e, nesse alelo selvagem, que a gente diz que é o alelo presente na população, que é o alelo normal.
Nesse alelo selvagem, que é o alelo normal, tem-se em VERMELHO um G. Quando a gente tem uma alteração nesse alelo em uma dessas fitas desses alelos e que por sua está sendo pareado a ele, tem-se no local onde teria um G, a gente tem um T. logo, tem-se um alelo mutante.
Pode-se ter ainda, além dessa substituição de bases, pode-se ter uma deleção de uma dessas bases. Vamos ver qual é a consequência tanto da substituição dessa base nucleotídica quanto da deleção ou inserção de bases nucleotídicas em outro alelo. Todos eles são classificados como alelos mutantes.
Transições e transversões
Tem-se classificações para essas mutações. Elas podem ser caracterizadas e definidas como transições ou transversões.
Nas transições tem-se alteração de uma pirimidina para outra pirimidina ou de uma purina para outra purina, ou seja, no pareamento a gente vai ter uma alteração.
Pode-se ter ainda um outro tipo de mutação, chamada de transversão, em que tem alteração de uma purina para uma pirimidina ou uma pirimidina para uma purina.
Mutações gênicas
Tipos:
· Mutação de ponto
· Deleções de bases
· Inserções de bases
· Expansões de sequências repetidas
Classificação das mutações em relação aos tipos de substituição ou de deleção, inserção de uma ou mais bases, e ainda temos o que chamamos de expansões de sequencias repetidas; ou seja, tem-se um número de sequencias repetidas e vão ocorrer após processos moleculares, duplicação, p.ex, a existência de novas repetições de sequências repetitivas. E isso estará caracterizando um grau de doenças mais grave.
O primeiro tipo de mutação que vamos falar é a mutação de ponto.
Mutações de ponto
São aquelas que vão causar alteração de apenas UMA base nesse genoma. Portanto, nesse ex, tem-se uma fita dupla de DNA, sendo que em roxo, esse pareamento G-C será alterado para T-A. Isso muitas vezes pode ser induzido por algumas substâncias; essa alteração pode alterar toda a janela de leitura (nós vamos falar sobre essa janela de leitura). Pq é preciso ler trincas de nucleotídeos para formar aminoácidos que, por sua vez, vai formar as proteínas. Se tem alteração nessas trincas de nucleotídeos que formam os aminoácidos tem-se alteração na estrutura primária das proteínas que, por sua vez, pode alterar a estrutura secundária, terciária e quaternária. Então a conformação final de uma proteína pode ser alterada simplesmente pela alteração de apenas uma base nucleotídica.
Consequências das mutações de ponto
Então vamos observar aqui as alterações das mutações de ponto. Quando se fala das consequências das mutações de ponto é preciso tem em mente esse processo de transcrição e tradução para uma proteína (do DNA para uma proteína).
· Depende do local do genoma- O DNA vai ser lido em trincas; na verdade os RNAm que serão lidos em trincas; a partir do DNA irá produzir um transcrito, que é o RNAm e, este contém a informação para a produção