Material Complementar- biologia molecular

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Prof. Dr. Giovani Peres
MATERIAL COMPLEMENTAR
Biologia Molecular
Aplicada à Biomedicina
 Visão geral e precisão
 Detalhes do processo em procariotos e em eucariotos
Replicação do DNA
Fonte: NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger Principles of Biochemistry. 6. ed. W.H. Freeman, 2012.
Major
groove
Minor
groove
3.4 Å
36 Å
20 Å
(a) (b) (c)
 Visão geral e precisão
Replicação do DNA
Fonte: NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger Principles of Biochemistry. 6. ed. W.H. Freeman, 2012.
Adenine
Guanine
Cytosine
Thymine
FIGURE 8-11 Hydrogen-bonding patterns in the base pairs defined by
Watson and Crick. Here as elsewhere, hydrogen bonds are represented
by three blue lines.
Replicação do DNA
3’
5’3’
5’ Fita nova3’
5’ 3’
5’
Fita nova
Fonte: NELSON, D. L.; 
COX, M. M. Lehninger
Principles of Biochemistry. 6. 
ed. W.H. Freeman, 2012.
Fonte: autoria própria
 Evidência do mecanismo semiconservativo
Replicação do DNA
Semiconservative mechanism
Generation
Density Density
New
Old
H H
H L HL
H L HL LLLL
0
0.3
0.7
1.0
1.1
1.5
1.9
2.5
3.0
4.1
0 and 1.9
mixed
0 and 4.1
mixed
L-L H-L H-H L-L H-L H-H
Fonte: adaptado de: 
LODISH, H. et al. 
Molecular Cell 
Biology. 8 ed. W. H. 
Freeman, 2016.
 Formação da ligação fosfodiéster
Replicação do DNA
Fonte: autoria própria
A T A G T T C
T A T C A A
-O
O
P
O
O -O
O
P
O
O -O
O
P
O
O -O
O
P
O
O -O
O
P
O
O -O
O
P
O
O
OH
3’
5’
G
-O
O
P
O
O
 Formação da ligação fosfodiéster
Replicação do DNA
A T A G T T C
T A T C A A G
-O
O
P
O
O -O
O
P
O
O -O
O
P
O
O -O
O
P
O
O -O
O
P
O
O -O
O
P
O
O
5’
Fonte: autoria própria
 Formação da ligação fosfodiéster
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: 
ALBERTS, B. et al. Molecular Biology of 
the Cell, 4th edition. Garland Science, 
2002.
ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da 
Célula. 6. ed. Artmed Editora, 2017.
5’ triphosphate
HO
3’
3’ 5’
HO
primer
strand
template
strand3’5’
gap in
helix
5’
incoming
deoxyribonucleoside
triphosphate
“thumb”
template
strand
5’
3’
primer
strand
“fingers”
“palm”
pyrophosphate
3’ 5’
HO
3’5’
incoming
deoxyribonucleoside
triphosphate
5’-to-3’
direction of
chain growth
(A) (B)
“Dedos” “Polegar”
Trifosfato de
desoxirribonucleosídeo
a ser incorporado
Fita-molde
Palma
3’
5’
Fita
iniciadora
POSICIONAMENTO
DO TRIFOSFATO DE
DESOXIRRIBONUCLEOSÍDEO
INCORPORAÇÃO
DE NUCLEOTÍDEO
SEGUIDA PELA
TRANSLOCAÇÃO DO DNA
P P
P
P P
P P
P
(B)
3’
 A primeira foi descoberta em E. coli, em 1956, por Arthur Kornberg (DNA polimerase I)
DNAs polimerases de E. coli:
 Pol I = Complementação dos fragmentos de Okazaki, reparo do DNA 
 Pol II = Bypass da lesão, reparo do DNA 
 Pol III = Principal polimerase de replicação
 Pol IV = Bypass da lesão
 Pol V = Bypass da lesão
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger Principles of Biochemistry. 6. 
ed. W.H. Freeman, 2012.
ALBERTS, B. et al. Molecular Biology of the Cell, 4th edition. Garland Science, 2002.
gap in
helix
5’
incoming
deoxyribonucleoside
triphosphate
“thumb”
template
strand
5’
3’
primer
strand
“fingers”
“palm”
(B)
Arthur Kornberg 
(1918-2007)
3’
DNAs polimerases eucarióticas:
 Pol  = Início da replicação
 Pol  = Reparo por excisão de base
 Pol  = Replicação do DNA mitocondrial
 Pol  = Principal polimerase de replicação
 Pol  = Replicação e reparo
 Pol  = Bypass da lesão
 Pol  = Bypass da lesão
 Pol  = Bypass da lesão
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: ALBERTS, B. et al. Molecular Biology of the Cell, 4th edition. Garland Science, 
2002.
gap in
helix
5’
incoming
deoxyribonucleoside
triphosphate
“thumb”
template
strand
5’
3’
primer
strand
“fingers”
“palm”
(B)
3’
DNAs polimerases:
 Requerem uma fita de DNA molde
 Requerem um primer (RNA)
 Só adicionam nucleotídeos à extremidade 3’ da cadeia nascente
 Hidrólise de ligações fosfato de alta energia para estabelecer a ligação
Replicação do DNA
 Encontre o erro nesta figura
DNAs polimerases:
 Requerem uma fita de DNA molde
 Requerem um primer (RNA)
 Só adicionam nucleotídeos à extremidade 
3’ da cadeia nascente
 Hidrólise de ligações fosfato de alta energia 
para estabelecer a ligação
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: ALBERTS, B. et al. Molecular Biology of the Cell, 4th edition. Garland Science, 2002.
sugar
OH 3’
base
5’ triphosphate
HO
OH
3’
5’
 Encontre o erro nesta figura
DNAs polimerases:
 Requerem uma fita de DNA molde
 Requerem um primer (RNA)
 Só adicionam nucleotídeos à extremidade
3’ da cadeia nascente
 Hidrólise de ligações fosfato de alta 
energia para estabelecer a ligação
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger
Principles of Biochemistry. 6. ed. W.H. Freeman, 2012.
Leading
strand
Okazaki
fragments
Lagging
strand
3’
3’
3’
3’
3’
5’
5’
5’
5’
5’
Direction of movement
of replication fork
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 6. ed. Artmed Editora, 
2017.
Fita-líder
Fita retardada
com fragmentos de Okazaki
DNA
sintetizado
mais
recentemente
3’
5’
3’
5’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
5’
3’5’
3’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: ALBERTS, B. et al. 
Molecular Biology of the Cell, 4th edition. 
Garland Science, 2002.
primer
strand
template
strand
rapid tautomeric shift of C* to
normal cytosine (C) destroys
its base-pairing with A
rare tautomeric form of C (C*)
happens to base-pair with A
and is thereby incorporated
by DNA polymerase into
the primer strand
3’-to-5’ exonuclease activity
attached to DNA polymerase
chews back to create a
base-paired 3’-OH end
on the primer strand
OH
OH
OH
OH
OH
DNA polymerase continues
the processo of adding
nucleotides to the base-paired
3’-OH end of the primer strand
unpaired 3’-OH end of primer
blocks further elongation
of primer strand by DNA
polymerase
5’
3’
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: ALBERTS, B. et al. 
Molecular Biology of the Cell, 4th 
edition. Garland Science, 2002.
Atividade exonucleásica 3’ para 5’
garante a fidelidade da replicação
5’
5’
5’
5’
3’
3’
3’
3’
P
E
P
E
primer
trand
template
strand
POLYMERIZING EDITING
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: ALBERTS, B. et al. 
Biologia Molecular da Célula. 6. ed. 
Artmed Editora, 2017. Figura 5-10 Uma explicação para 
a direção 5’-3’ da cadeia de DNA 
em crescimento. O crescimento
na direção 5’-3’, mostrado à direita,
permite que a cadeia continue a ser
estendida quando um erro de
polimerização é removido por correção
exonucleolítica.
Em contraste, a correção exonucleolítica
no esquema de polimerização
hipotético 3’-5’, mostrado à esquerda,
bloqueia a continuação da extensão.
Por conveniência, apenas a fita 
do oligonucleotídeo iniciador da
dupla-hélice de DNA é mostrada.
Fita iniciadora
CORREÇÃO
CRESCIMENTO 5’-3’
REAL DA FITA
CRESCIMENTO 3’-5’
HIPOTÉTICO DA FITA
Extremidade 3’
produzida se
um nucleotídeo
for removido
pela atividade
de correção
Extremidade 5’
produzida se
um nucleotídeo
for removido
pela atividade
de correção
A LIGAÇÃO DE ALTA ENERGIA É 
CLIVADA, FORNECENDO ENERGIA 
PARA POLIMERIZAÇÃO
A REAÇÃO NÃO OCORRE, UMA VEZ 
QUE NÃO HÁ LIGAÇÃO DE ALTA 
ENERGIA PARA SER CLIVADA
3’5’
3’5’
3’5’
3’5’
Trifosfato de
desoxirribonucleosídeo
correto a ser incorporado
Trifosfato de
desoxirribonucleosídeo
correto a ser incorporado
 Fidelidade da replicação: 1 erro a cada 109 bases adicionadas
Replicação do DNA
Fonte: shorturl.at/drK79. Acesso em: 05 ago. 2020
Fonte: adaptado de: ALBERTS, B. et al. Biologia 
Molecular da Célula. 6. ed. Artmed Editora, 2017.
Tabela 5-1 As três etapas que originam a síntese de DNA de alta fidelidade
Etapa de replicação Erros por nucleotídeo
Polimerização 5’ → 3’
Correção exonucleolítica 3’ → 5’Reparo de pareamento incorreto
1 a cada 105
1 a cada 102
1 a cada 102
Total 1 a cada 109
5’
5’
5’
5’
3’
3’
3’
3’
P
E
P
E
primer
trand
template
strand
POLYMERIZING EDITING
Replicação do DNA
Fita-líder
Fita retardada
com fragmentos de Okazaki
DNA
sintetizado
mais
recentemente
3’
5’
3’
5’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
5’
3’5’
3’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
Fonte: adaptado de: ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 6. ed. Artmed Editora, 2017.
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: ALBERTS, B. et al. Biologia 
Molecular da Célula. 6. ed. Artmed Editora, 2017.
Fita-líder
Fita retardada
com fragmentos de Okazaki
3’
5’
3’
5’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
5’
3’5’3’
5’
3’
5’
3’
3’
5’
DNA
sintetizado
mais
recentemente
3’5’
3’5’
3’5’
Iniciador de RNA
3’HO
DNA-primase
3’HO 5’
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: COOPER, G. M. The cell: a molecular 
approach. 8. ed. Oxford University Press, 2019.
Template
DNA
3’
Initiation of
RNA synthesis
3’
Sysnthesis of
RNA primer
3’
Extension of RNA primer
by DNA polymerase
3’
Primase DNA polymerase
5’5’
5’5’
RNA
DNA
RNA
DNA
Primase DNA polymerase
5’5’5’5’
3’
3’
3’
3’
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: CAMPBELL, N. et al. Biology. 10th ed. Pearson, 2013.
Fonte: adaptado de: shorturl.at/eflY9. 
Acesso em: 05 ago. 2020.
Overall direction of replication
DNA pol III
Leading
strand
Replication fork
DNA pol I
DNA ligase
Lagging
strand
DNA pol III
Primase
Primer
Parental DNA
3’
5’
3’
5’
1
2
3
4
Leading
strand
Lagging
strand
Leading
strand
Lagging
strand
Origin of
replication
OVERVIEW
Template strand
RNA primer
(to be removed)
Domain of Pol I
containing 5’-3’ exo site
Klenow
fragment
Newly
sysnthesized
DNA
Direction of
movement of
DNA polymerase
along the template
5’-3’ exo
site
3’-5’ exo
site
Polymerase
site
3’
5’
5’
3’
5’
 DNA polimerases em bactérias
Replicação do DNA
Primase
RNA primer
DNA polimerase III
DNA
RNase H + 
DNA polimerase I
DNA ligase
3’
3’
3’
3’
3’ 5’
5’
5’
5’
5’
3’
3’
3’
3’
3’
5’
5’
5’
5’
5’
5’
Fonte: autoria própria
 Em células eucarióticas, três DNAs polimerases distintas (α, δ e ε) estão envolvidos 
na replicação do DNA nuclear.
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: Cooper, G. M. The cell: a molecular 
approach. 8. ed. Oxford University Press, 2019.
MammalsE. coli
pol ε
pol IIILeading strand sysnthesis
Lagging strand sysnthesis
Primase
pol III pol δ
Primase/pol α
 DNAs polimerases em eucariotos
Replicação do DNA
Primase +
DNA polimerase αRNA primer
DNA polimerase δ
DNA
RNase H + FEN1 + 
DNA polimerase δ
DNA ligase
3’
3’
3’
3’
3’ 5’
5’
5’
5’
5’
3’
3’
3’
3’
3’
5’
5’
5’
5’
5’
5’
Fonte: autoria própria
 A reação catalisada pela DNA ligase.
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 6. ed. Artmed Editora, 2017.
OH3’OH
3’
5’3’
5’
5’ P P P P P P PP AA PA
ETAPA 1 ETAPA 2
Usado Liberado
ATP AMP
 Uma classe de proteínas se liga às DNA polimerases, 
aumentando sua atividade e fazendo com que se 
mantenham ligadas ao DNA.
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: 
KRISHNA, T. et al. (1994). Cell, 79(7), 1233–1243. 
COOPER, G. M. The cell: a molecular approach. 8. 
ed. Oxford University Press, 2019.
(A) (B)Clamp-loading
protein RFC
Sliding-loading
protein PCNA
RFC is released,
loading PCNA
Loading of DNA polymerase Polymerase
 Helicase e SSBP.
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: 
DEVLIN, T. M. Manual de Bioquímica com 
Correlações Clínicas. 7. Ed. Blucher, 2011. 
COOPER, G. M. The cell: a molecular approach. 8. 
ed. Oxford University Press, 2019.
DNA novo
SSBP
SSBP
Helicase
Fitas
parentais
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
2 nm
Abertura da forquilha
Domínio A Domínio B
Proteína ligadora de fitas simples (SSB)
Bases do DNA
Esqueleto de açúcar-
fosfato da fita
simples de DNA
3’ 5’
5’
Ligação da
DNA-helicase
3’
ATP
ADP + Pi
ATP
ADP + Pi
ATP
ADP + Pi
DNA
replication
Overwound
region
Unwound
parental duplex
Covalently
closed
circular
template
 À medida que o DNA parental se desenrola, o DNA à frente da forquilha de replicação 
é forçado a girar. 
 Essa rotação poderia levar a molécula a se enrolar sobre si mesma, bloqueando 
a replicação. 
 Esse problema é solucionado pelas topoisomerases.
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: DEAN, F. et al. Cold Spring Harb Symp Quant Biol 47: 769-777.
LODISH, H. et al. Molecular Cell Biology. 5 ed. W. H. Freeman, 2003.
INTERVALO
 Visão geral das proteínas envolvidas na replicação 
do DNA em procariotos
Replicação do DNA
Topoisomerase
Replication
fork movement
Helicase
Primase
RNA
primer
Okazaki
fragment
Polymerase III
Polymerase III
Polymerase I
Single-stranded
DNA-blinding
proteins
Clamp-loading
protein
Sliding-clamp
protein
Leading
strand
Lagging
strand
Ligase
Fonte: adaptado de: COOPER, G. M. 
The cell: a molecular approach. 8. ed. 
Oxford University Press, 2019.
 Visão geral das proteínas envolvidas na replicação 
do DNA em procariotos
Replicação do DNA
Topoisomerase
Replication
fork movement
Helicase
Primase
RNA
primer
Okazaki
fragment
Polymerase III
Polymerase III
Polymerase I
Single-stranded
DNA-blinding
proteins
Clamp-loading
protein
Sliding-clamp
protein
Leading
strand
Lagging
strand
Ligase
Fonte: adaptado de: COOPER, G. M. 
The cell: a molecular approach. 8. ed. 
Oxford University Press, 2019.
 Visão geral das proteínas envolvidas na replicação 
do DNA em procariotos
Replicação do DNA
Topoisomerase
Replication
fork movement
Helicase
Primase
RNA
primer
Okazaki
fragment
Polymerase III
Polymerase III
Polymerase I
Single-stranded
DNA-blinding
proteins
Clamp-loading
protein
Sliding-clamp
protein
Leading
strand
Lagging
strand
Ligase
Fonte: adaptado de: COOPER, G. M. 
The cell: a molecular approach. 8. ed. 
Oxford University Press, 2019.
 Proteínas envolvidas na replicação do DNA em eucariotos
Replicação do DNA
RPA (single stranded DNA binding protein)
5’
5’
3’
3’
Fragmento de Okazaki anterior
5’
5’3’
Pol/primase
5’
5’3’
10 bp10 bp 20-30 bp
Fonte: autoria própria
 Proteínas envolvidas na replicação do DNA em eucariotos
Replicação do DNA
5’
5’3’
10 bp10 bp 20-30 bp
5’
5’3’
RFCPCNA
5’
5’3’
Pol
Fonte: autoria própria
 Proteínas envolvidas na replicação do DNA em eucariotos
Replicação do DNA
5’
5’3’
Pol
5’3’
RNase H
FEN1
5’3’
Fonte: autoria própria
 Proteínas envolvidas na replicação do DNA em eucariotos
Replicação do DNA
5’3’
5’3’
DNA ligase
Fonte: autoria própria
 Visão geral da forquilha de replicação
Replicação do DNA
Fonte:
PANDEY, M. et al. (2009). Nature, 462(7275), 940–943.
CHASTAIN, P. et al. (2003). Journal of Biological Chemistry, 278(23), 21276–21285.
LODISH, H. et al. Molecular Cell Biology. 8 ed. W. H. Freeman, 2016.
 Replissomo
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de:
PANDEY, M. et al. (2009). Nature, 462(7275), 940–943.
CHASTAIN, P. et al. (2003). Journal of Biological Chemistry, 278(23), 21276–21285.
LODISH, H. et al. Molecular Cell Biology. 8 ed. W. H. Freeman, 2016.
(a) SV40 DNA replication fork
(f) RPA Single-
stranded
DNA
RPA
Lagging
strand
Pol α
Primase
Primer
Pol δ
PCNA
RFC
Pol ε
Large T-
antigen
PCNA
Leading strand
(d) PCNA Double-stranded
DNA
(e) RFC PCNA(c) Pol ε
Single-
stranded
DNA
Double-
stranded
DNA
(b) Large T antigen helicase
3’
5’
3’
5’
3’5’
4
2
5
1
3
Diferenças principais na replicação de procariotos e eucariotos:
Replicação do DNA
Diferenças principais na replicação de procariotos e eucariotos:
 Diferentes DNA polimerases, helicases, topoisomerases e ligases estão envolvidas.
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: ALBERTS, B. et al. Molecular Biology 
of the Cell, 4th edition. Garland Science, 2002.
ε
newly synthesized
strand
leading-strand template
slidingclamp
RNA primer
new Okazaki fragment
next Okazaki fragmente
will start here
clamp loader
lagging-strand template
DNA polymerase on lagging strand
(just finishing an Okazaki fragmente)
single-strand DNA-
binding protein
DNA helicase
DNA primase
primosome
parental
DNA helix
DNA polymerase
on leading strand
newly synthesized
strand
leading-strand template
new
Okazaki
fragment
RNA
primersliding
clamp
clamp loader
DNA polymerase δ
single-strand DNA-
binding proteinlagging-strand
template
DNA polymerase α / primase
DNA helicase
DNA polymerase
Diferenças principais na replicação de procariotos e eucariotos:
 Diferentes DNAs polimerases, helicases, topoisomerases e ligases estão envolvidas;
 Eucariotos possuem múltiplas origens de replicação.
Replicação do DNA
Fonte: livro-texto
Diferenças principais na replicação de procariotos e eucariotos:
 Diferentes DNAs polimerases, helicases, topoisomerases e ligases estão envolvidos;
 Eucariotos possuem múltiplas origens de replicação;
 Eucariotos possuem nucleossomos e telômeros.
Replicação do DNA
Fontes: adaptado de: CAMPBELL, N. et al. 
Biology. 10th ed. Pearson, 2013.
Livro-texto.
Ends of parental
DNA strands
Last fragment Next-to-last fragment
Lagging strand
Leading strand
Lagging strand
RNA primer
Parental strand
Removal of primers and
replacement with DNA
where a 3’ end is available
Primer removed but
cannot be replaced
with DNA because
no 3’ end available
for DNA polymerase
Second round
of replication
New leading strand
New lagging strand
Further rounds
of replication
Shorter and shorter
daughter molecules
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’
Diferenças principais na replicação de procariotos e eucariotos:
 Diferentes DNAs polimerases, helicases, topoisomerases e ligases estão envolvidos;
 Eucariotos possuem múltiplas origens de replicação;
 Eucariotos possuem nucleossomos e telômeros;
 Tipicamente, eucariotos possuem mais DNA.
Replicação do DNA
Fonte: adaptado de: COOPER, 
G. M. The cell: a molecular 
approach. 8. ed. Oxford 
University Press, 2019.
Table 1.2 Cell Genomes
Organism
Haploid DNA contente
(millions of base pairs)
Protein-coding
genes
Archaebacteria
Methanococcus jannaschii 1.7 1700
Bacteria
Mycoplasma 0.6 470
E. coli 4.6 4200
Cyanobacterium 3.6 3200
Unicellular eukaryotes
Saccharomyces cerevisiae (yeast) 12 6000
Dictyostelium discoideum 34 12,000
Paramecium 72 39,500
Chlamydomonas 118 14,500
Voivox 138 14,500
Plants
Arabidopsis thailana 125 26,000
Corn 2200 33,000
Apple 740 57,000
Animals
Caenorhabditis elegans (nematode) 97 19,000
Drosophila melanogaster (fruit fly) 180 14,000
Zebrafish 1700 26,000
Mouse 3000 20,000
Human 3000 20,000
Diferenças principais na replicação de procariotos e eucariotos:
 Diferentes DNAs polimerases, helicases, topoisomerases e ligases estão envolvidos;
 Eucariotos possuem múltiplas origens de replicação;
 Eucariotos possuem nucleossomos e telômeros;
 Tipicamente, eucariotos possuem mais DNA.
Replicação do DNA
Fonte: shorturl.at/mrDKN. Acesso em: 05 ago. 2020
Fonte: shorturl.at/bdKU6. 
Acesso em: 05 ago. 2020
Intérfase
S
Danos no DNA e mutações
Fonte: adaptado de: LODISH, 
H. et al. Molecular Cell 
Biology. 8 ed. W. H. Freeman, 
2016.
ALBERTS, B. et al. Molecular 
Biology of the Cell, 5h edition. 
Garland Science, 2008.
Fingers Thumb
Growing
strand
Template
strand
Pol
Palm
3’
Pol Palm
3’
ExoExo
Fingers Thumb
5’5’
5’
5’
3’3’
 As quatro bases nitrogenadas que aparecem 
no DNA podem apresentar, além de suas formas 
mais estáveis, formas tautoméricas mais raras.
 Tautômeros são isômeros estruturais 
de compostos químicos que podem se 
interconverter prontamente, diferindo apenas
na posição de um hidrogênio.
Danos no DNA e mutações
Fonte: livro-texto
 Esse tipo de mutação que acabamos de descrever é uma mutação pontual, que afeta 
só um par de bases. 
 Mutações pontuais podem ser classificadas pela natureza das bases alteradas.
 Transições são mutações pontuais em que uma purina é substituída por outra (por exemplo, 
A por G ou G por A) ou uma pirimidina é substituída por outra (por exemplo, T por C ou C 
por T). 
 Transversões, por outro lado, são mutações pontuais nas quais uma purina é substituída 
por uma pirimidina ou vice-versa (por exemplo, A por C ou C por A).
Danos no DNA e mutações
 Mutações pontuais podem ser classificadas por seu efeito sobre uma sequência codificadora. 
 Mutações de sentido errado (do inglês, missense) são mutações pontuais que trocam 
um único par de bases em um códon, de modo que o códon agora codifica 
um aminoácido diferente.
 Ex.: 5’ GCA AGA UGC GGA 3’
H3
+N-Ala–Arg–Cys–Gly-COO-
Danos no DNA e mutações
Fonte: ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 6. ed. Artmed Editora, 2017.
5’ GCA AGA UGG GGA 3’
H3
+N-Ala–Arg–Trp–Gly-COO-
 Mutações pontuais podem ser classificadas por seu efeito sobre uma sequência codificadora. 
 Mutações de sentido errado (do inglês, missense) são mutações pontuais que trocam 
um único par de bases em um códon, de modo que o códon agora codifica 
um aminoácido diferente.
 Se mudar o aminoácido e isso não afetar as propriedades da proteína, 
dizemos que houve uma mutação neutra.
Danos no DNA e mutações
Fonte: ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 6. ed. Artmed Editora, 2017.
 Mutações pontuais podem ser classificadas por seu efeito sobre uma sequência codificadora. 
 Mutações de sentido errado (do inglês, missense) são mutações pontuais que trocam 
um único par de bases em um códon, de modo que o códon agora codifica 
um aminoácido diferente.
 Se mudar o aminoácido e isso não afetar as propriedades da proteína, 
dizemos que houve uma mutação neutra. 
 Mutações sem sentido (do inglês, nonsense) são mutações pontuais que trocam um único 
par de bases em um códon, gerando um códon de terminação (do inglês, stop codon), 
que termina a tradução.
Danos no DNA e mutações
Fonte: ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 6. ed. Artmed Editora, 2017.
 Mutações pontuais podem ser classificadas por seu efeito sobre uma sequência codificadora.
 Mutações pontuais podem ainda ser silenciosas. 
 Isso ocorre quando a mudança de um único par de bases em um códon (geralmente, 
o terceiro) não impacta na mudança do tipo de aminoácido a ser incorporado na proteína. 
 Isso é possível pois o código genético é degenerado (ou redundante), ou seja, para a maioria 
dos aminoácidos há mais de um códon possível.
Danos no DNA e mutações
Fonte: ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 6. ed. Artmed Editora, 2017.
 Mutação com mudança na fase de leitura – frameshift
 Inserção de um nucleotídeo
 Perda de um nucleotídeo
Danos no DNA e mutações
5’ GCA AGA UGG AUA 3’
H3
+N-Ala–Arg–Trp–Ile-COO-
5’ GCA AGA UCG GAU A 3’
H3
+N-Ala–Arg–Ser–Asp-COO-
Fonte: ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 6. ed. Artmed Editora, 2017.
 Das dezenas de milhares de alterações aleatórias 
geradas a cada dia no DNA de uma célula humana 
por calor, acidentes metabólicos, radiações de 
vários tipos e exposição a substâncias ambientais, 
apenas algumas alterações (menos de 0,02%) se 
acumulam como mutações permanentes na 
sequência do DNA. 
 O restante é eliminado com uma eficiência 
impressionante pelo reparo de DNA.
Danos no DNA e mutações
Tabela 7. Lesões endógenas no DNA que surgem e são corrigidas em uma 
célula mamífera diploide em 24 horas. 
Lesões no DNA Número de reparos em 24 h 
Hidrólise 
 Despurinação 18.000 
 Despirimidinação 600 
 Deaminação da citosina 100 
 Deaminação da 5-metilcitosina 10 
Oxidação 
 8-oxoguanina 1.500 
 Pirimidinas com anel saturado (timidina-
glicol, hidratos de citosina) 
2.000 
 Produtos da peroxidação lipídica (M1G, 
eteno-A, eteno-C) 
1.000 
Metilação não enzimática pela S-
adenosilmetionina 
 
 7-metilguanina 6.000 
 3-metilguanina1.200 
Metilação não enzimática por poliaminas 
nitrosadas e peptídeos 
 
 O6-metilguanina 20-100 
As lesões do DNA listadas na tabela são o resultado das reações químicas 
normais que ocorrem nas células. As células expostas a agentes químicos 
externos e à radiação sofrem lesões no DNA em um número maior e de muitas 
outras formas. Adaptado de Lindahl & Barnes (2000). 
ATÉ A PRÓXIMA!