Erro no DNA e Mecanismos de Reparo

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Maria Eduarda de Alencar 
Odontologia 2019.2 
Erro no DNA e Mecanismos de Reparo 
→ O que seria esse erro no DNA? Mutação 
- DNA: Molécula que contém a informação genética; 
- Genes: Segmentos de DNA que tem a capacidade 
de codificar proteínas; 
Mutação 
Alteração na sequência do DNA 
- Mutante: Organismo que sofreu mutação; 
- Tipo selvagem (wild type): Organismo não 
mutado; 
- Genótipo: Refere-se à sequência do DNA de um 
organismo; 
- Fenótipo: Propriedades observáveis de um 
organismo. 
Fenótipo= genótipo + ambiente 
- Alelos: Diferentes formas de um mesmo gene, 
geradas a partir de mutações. Ex.: Aa, alelos A e a. 
→ Quais são as causas das mutações? As principais 
causas são os fatores físicos (ex.: radiações), fatores 
químicos que reagem diretamente com a molécula 
de DNA e os fatores espontâneos que ocorrem no 
organismo em condições normais; 
DIVISÃO 
- Gênicas: O segmento de DNA será alterado, são 
compostas por mudanças em um único gene. 
- Cromossômicas: Ocorre uma mudança na 
estrutura ou na quantidade de cromossomos. 
CATEGORIAS 
- Somáticas: Mutações que ocorrem em células 
somáticas. Ex.: células do epitélio, células 
musculares; 
- Germinativas: Mutações que ocorrem nos 
gametas. 
NATUREZA 
- Espontâneas: Acontecem nas condições normais 
do organismo; 
- Induzidas: Induzidas por fatores externos ou 
fatores químicos, que não são naturais do 
organismo. 
Mutações Cromossômicas 
- Estruturais: Duplicações ou deleções de 
fragmentos de cromossomos, inserções e 
translocações entre dois ou mais cromossomos; 
- Numéricas: Cromossomos inteiros são duplicados 
ou deletados. 
Mutações Gênicas 
→ Substituições de base: 
- Transições; 
- Transversões: Anemia falciforme, por exemplo. A 
adenina é trocada por uma timina, isso gera um 
RNAm diferente e ao invés de ser produzido o ácido 
glutâmico é produzida a valina. 
→ Inserções e deleções de nucleotídeos: Uma 
mudança no quadro de leitura, ou seja, um 
frameshift da sequência. 
...Mas primeiro: Quem são as purinas e 
pirimidinas? São bases nitrogenadas. 
 
SUBSTITUIÇÕES DE BASE 
Um único par de nucleotídeos é alterado; 
- Transições: Troca de purina por purina ou de 
pirimidina por pirimidina; 
- Transversões: Troca de purina por pirimidina e 
vice-versa. 
 
 
INSERÇÕES E DELEÇÕES DE NUCLEOTÍDEOS 
→ Causam uma mudança no quadro de leitura do 
gene, inserindo ou deletando nucleotídeos. Dessa 
forma, os códons são alterados, tanto os que 
sofreram a inserção ou deleção de nucleotídeos, 
como aqueles que vem após ele. 
 
- Repetições expandidas de nucleotídeos: Uma 
mutação por inserção de três nucleotídeos. Podem 
alterar e provocar doenças. Ex.: A adição de mais 
uma sequência CAG na cadeia, induzida pelo 
deslizamento do molde, durante a replicação, que 
resulta no aumento de mais um aminoácido, 
gerando uma proteína anormal com um resíduo 
extra de glutamina. 
 
Um exemplo de doença causada pela repetição 
expandida de nucleotídeos é a síndrome do X frágil, 
uma doença hereditária e que causa déficit 
intelectual. Nessa patologia o alelo do gene FMR-1 
tem milhares de cópias do códon CGG, enquanto o 
normal é ter 60 cópias. As cópias adicionais da 
repetição de nucleotídeo fazem com que o DNA seja 
metilado, o que desliga a transcrição de um gene 
essencial. 
 
CLASSIFICAÇÃO DAS MUTAÇÕES QUANTO AOS 
SEUS EFEITOS FENOTÍPICOS 
→ Mutação direta: Uma mutação que altera o 
fenótipo do tipo selvagem; 
→ Mutação reversa: Muda um genótipo mutante 
de volta para o tipo selvagem. Ocorre em uma 
região que sofreu mutação anteriormente; 
→ Mutação de ganho de função: A estrutura da 
proteína é modificada e ela não funciona mais 
corretamente. Ex.: Fibrose cística, Acondroplasia 
(Alteração no receptor de tirosina quinase 
transmembrana FGFR3), Doença de Huntington 
(Afeta o sistema nervoso, Gene HTT); 
→ Mutação de perda de função: São aquelas que 
resultam num produto gênico que tem menos ou 
nenhuma função. Ex.: Síndrome do X frágil (perda 
da função do gene FMR1, regiões não traduzidas), 
Síndrome de Rubinstein-Taybi (perda da função de 
um coativador transcricional, doenças cardíacas). 
 
 
Na situação 1 a tradução ocorrerá normalmente 
após o splicing, já na situação 2 não ocorrerá uma 
tradução correta, podendo ocorrer a produção de 
uma proteína truncada. 
 
→ Sem mutação: códons que especificam proteína 
tipo selvagem; 
→ Mutação silenciosa: Códon alterado especifica o 
mesmo aminoácido; 
→ Mutação neutra: Códon alterado especifica uma 
substância similar a um aminoácido; 
→ Mutação missense: Códon alterado especifica 
um aminoácido quimicamente diferente; 
 
→ Mutação nonsense: Códon alterado indica 
término da cadeia. 
MUTAÇÕES SUPRESSORAS 
Esconde ou suprime o efeito de outra mutação. 
→ Intragênica: Ocorre num sítio diferente, no 
mesmo gene que tem a mutação original; 
 
→ Intergênica: Ocorre em um gene diferente. 
 
Exemplo de TSG - genes supressores de tumor: O 
gene TP53 considerado um TSG controlador. Ativa a 
transcrição de genes que cessam a divisão celular e 
permitem o reparo de danos ao DNA. Induz a 
apoptose de células que tenham sofrido danos 
irreparáveis ao DNA. A perda de função da p53 
permite que as células com DNA danificado 
sobrevivam e se dividam, propagando, assim, as 
mutações potencialmente oncogênicas. 
Mutações Espontâneas 
Os erros espontâneos de replicação surgem a partir 
de estruturas com base alterada e pareamento de 
base em oscilação. Podem ocorrer pequenas 
inserções e deleções por meio do deslizamento da 
fita na replicação e do crossing over desigual. 
PAREAMENTO INCORRETO CAUSADO POR 
OUTRAS ESTRUTURAS 
→ Pares de bases A:C e G:T unidos por ligações de 
hidrogênio formadas quando a citosina e a guanina 
estão em suas formas tautoméricas raras, o imino e 
o enol; 
 
- Pareamento não Watson e Crick. Que resulta na 
flexibilidade da estrutura do DNA. Além disso, esse 
erro na incorporação resulta num erro de 
replicação. 
 
ERROS DE INCORPORAÇÃO E ERROS DE 
REPLICAÇÃO 
O pareamento de base por oscilação leva a um erro 
de replicação; 
 
CAUSAS DAS DELEÇÕES E INSERÇÕES 
→ As inserções e deleções podem surgir a partir do 
deslizamento da fita; 
 
→ O crossing over desigual produz inserções e 
deleções. 
 
MUDANÇAS QUÍMICAS ESPONTÂNEAS 
→ Desaminação de bases nucleotídicas pela 
hidrólise espontânea: A perda de um grupo amino 
(NH2); 
 
 
→ Depurinação resultante da hidrólise: Perda de 
uma base purina; 
 
A depurinação e a desaminação são alterações 
espontâneas na estrutura do DNA que podem 
alterar as propriedades de pareamento das bases e 
provocam erros nos ciclos subsequentes de 
replicação. 
Mutações Quimicamente Induzidas 
→ O que é um mutágeno? Qualquer agente 
ambiental que aumenta de forma significativa a taxa 
de mutação acima da taxa espontânea. 
ANÁLOGO DA BASE 
 
A 5-bromouracila (um análogo de base) é 
semelhante à timina, exceto por ter um átomo de 
bromo no lugar do grupo metila no átomo do 
carbono 5. Num pareamento normal ela se liga a 
Adenina, no errado, a 5-bromouracila ionizada 
pareia com a guanina, o que resulta numa mutação. 
REAÇÕES OXIDATIVAS 
O contato das bases nitrogenadas com espécies 
reativas de oxigênio pode causar o pareamento 
incorreto delas. Ex.: G:A. 
 
AGENTES INTERCALANTES 
Se inserem entre as bases nitrogenadas e provocam 
inserções e deleções de base única na replicação, o 
que acaba desestruturando a molécula de DNA. 
 
ALQUILAÇÃO DO DNA, DESAMINAÇÃO E 
HIDROXILAMINA 
Os agentes alquilantes, as substâncias químicas 
desaminadoras e a hidroxilamina mudam a 
estrutura das bases de DNA, alterando suas 
propriedades de pareamento. 
 
FATORES EXTERNOS 
 
A radiação solar causa ligações cruzadas entre as 
bases e quebra as fitas, gerando um dímero de 
pirimidinas. A luz ultravioleta induz a quebra entre 
 
as ligações A:T. A timina, que tem atração pelos 
raios ultravioleta se desliga da adenina e se liga a 
outra timina por ligação covalente.Mecanismos de Reparo 
A taxa de mutação é a frequência na qual uma 
mutação específica surge em uma população, ela é 
influenciada por fatores genéticos e ambientais. 
Graças à eficiência dos mecanismos de reparo do 
DNA, a taxa de mutação permanece incrivelmente 
baixa. 
→ Reparo Direto: Ocorre nas bases nucleotídicas 
metiladas. Exemplo, a guanina normalmente pareia 
com a citosina, mas ao receber um grupamento 
metil ela pode parear com a timina, para reparar 
esse erro, uma enzima chamada Metiltransferase 
Cys, se une a metil-guanina removendo o grupo 
metil; 
 
→ Reversão direta da lesão no DNA: A sequência 
de DNA que tem o dímero de timina (pirimidina) vai 
ser reconhecida pela DNA fotoliase. A fotoliase, que 
é ativada pela absorção da luz azul, ao reconhecer 
essa mutação se liga e cliva esse dímero de timina, 
permitindo assim o pareamento correto de bases. 
Esse mecanismo de reparo é conhecido como 
fotorreparação ou fotorreativação de um dímero de 
pirimidina; 
 
→ Reparo de pareamento errado: A replicação é 
um processo muito preciso, cada nova cópia de DNA 
tem menos de um erro por um bilhão de 
nucleotídeos. As bases incorretamente pareadas 
são detectadas e corrigidas pelas enzimas de reparo 
de pareamento errado. Após a incorporação de erro 
ser identificada, as enzimas desse sistema de reparo 
retiram a seção da fita recém-sintetizada e 
preenchem o espaço com novos nucleotídeos ao 
usar a fita de DNA original como molde; 
 
→ Reparo de DNA por excisão de base: Um grupo 
de enzimas chamado DNA glicosilases detecta e 
remove um tipo específico de base danificada. Por 
exemplo, a desaminação pode converter uma base 
citosina em uracila, uma base normalmente 
encontrada apenas no RNA. Durante a replicação do 
DNA, a uracila irá parear com adenina em vez da 
guanina (como faria se a base ainda fosse citosina), 
assim, uma mudança de citosina para uracila não 
corrigida pode levar a uma mutação. Para evitar tais 
mutações, a DNA glicosilase detecta e remove a 
citosina desaminada, criando um local AP 
(apurinicos ou apirimidínicos), esse local AP é 
reconhecido pelas enzimas AP endonucleases, que 
juntamente com a fosfodiesterase removem o 
pedaço "vazio" do esqueleto de DNA (açúcar-
fosfato). Logo após a clivagem, a DNA polimerase 
substitui a base faltante, que será selado pela DNA 
ligase. 
 
→ Reparação por Excisão de Nucleotídeos: 
Havendo um dímero de pirimidina, a proteína XPC 
vai reconhecer essa mutação e recrutar as proteínas 
XPB e XPD, que irão separar as fitas de DNA, 
formando uma bolha de fita simples, a RPA liga-se à 
bolha e posiciona duas nucleases, a XPF e a XPG, que 
irão atuar clivando o lado 5’ e o lado 3’ 
respectivamente. Logo após a clivagem, será 
inserido, pela DNA polimerase, um segmento com a 
 
quantidade de nucleotídeos que foram retirados, 
segmento esse que será selado pela DNA ligase; 
 
→ Os mecanismos incluem: 
1. Detecção: A seção danificada do DNA é 
reconhecida; 
2. Excisão: As endonucleases de reparo do DNA 
cortam o esqueleto fosfodiéster em um ou ambos 
os lados do DNA danificado e um ou mais 
nucleotídeos são removidos; 
3. Polimerização: A DNA polimerase adiciona 
nucleotídeos ao grupo 3′-OH recém-exposto ao usar 
a outra fita como um molde e substituindo os 
nucleotídeos danificados (e frequentemente alguns 
não danificados); 
4. Ligação: A DNA ligase sela os cortes no esqueleto 
açúcar-fosfato. 
SISTEMA DE REPARAÇÃO PÓS-REPLICAÇÃO 
→ Reparação sujeita a erro: síntese translesão: 
Uma DNA polimerase de translesão, após a 
replicação, detecta um erro no DNA, e se acopla 
para tentar corrigir esse erro. Essa correção só 
ocorre caso a tentativa anterior de correção não 
tenha sido bem sucedida. Essa DNA polimerase de 
translesão contornam, normalmente, as lesões 
maiores, mais volumosas; 
 
→ Reparo de quebra de fita dupla: Ao ocorrer uma 
quebra acidental na fita dupla de DNA há uma perda 
de nucleotídeos, devido a degradação dessas 
extremidades quebradas, para consertar esse erro 
existe dois mecanismos de reparo para religar as 
extremidades, sendo que um vai unir extremidades 
não-homólogas e o outro vai unir extremidades 
homólogas. 
- Na união de extremidades não homólogas, as 
duas pontas quebradas do cromossomo são 
simplesmente coladas juntas novamente. Esse 
mecanismo de reparo é “sujo” e normalmente 
envolve a perda, ou algumas vezes a adição, de uns 
poucos nucleotídeos no local do corte. Assim, a 
união de extremidades não homólogas tende a 
produzir uma mutação, mas isso é melhor que a 
alternativa (perder um braço inteiro de 
cromossomo); 
 
- Na recombinação homóloga, a informação do 
cromossomo homólogo que corresponde ao 
danificado (ou da cromátide irmã, se o DNA foi 
copiado) é usada para reparar a quebra. Nesse 
processo, os dois cromossomos homólogos se 
juntam e a região não danificada do homólogo ou 
da cromátide é usada como modelo para substituir 
a região danificada do cromossomo quebrado. A 
recombinação homóloga é “mais limpa” que a união 
das extremidades não homólogas e não costuma 
causar mutações. 
 
 
Patologias 
→ Xeroderma pigmentoso: Manchas sardentas na 
pele, sensibilidade à luz solar, predisposição ao 
câncer de pele. Defeitos no reparo por excisão de 
nucleotídeo; 
 
→ Tricotiodistrofia: Fios de cabelo quebradiços, 
anomalias na pele, baixa estatura, desenvolvimento 
sexual imaturo, traços faciais característicos. 
Defeitos no reparo por excisão de nucleotídeo; 
 
→ Anemia Fanconi: Maior pigmentação da pele, 
anomalias do esqueleto, coração e rins, 
predisposição à leucemia. Possíveis defeitos no 
reparo de ligações cruzadas entre as fitas. 
 
OBS.: Embora possam gerar patologias, as 
mutações tem um papel importante na 
variabilidade genética. Além disso, no caso da 
Anemia falciforme, por exemplo, embora o 
indivíduo tenha uma deformidade nas hemácias, o 
que dificulta o transporte de oxigênio, ter essa 
doença o torna menos propenso a adquirir malária.