Mutação e reparo

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Camila Mariana Castro de Oliveira 
 Medicina Nove de Julho 
 BCM 2 – Biologia molecular 
 
 
➛ Alterações ou modificações em genes ou 
cromossomos, podendo acarretar variações hereditária 
 ✓ As mutações podem levar à perda de função de 
um gene ou a uma nova função 
➛ A alteração de um nucleotídeo, ou mutação do 
gene, pode levar à formação de uma proteína variante, 
passível de ter propriedades distintas em consequência 
de sua estrutura alterada 
 
➛ Quanto a origem: 
 ✓ Espontâneas – alteração do gene ocorreu sem 
intervenção intencional do ambiente 
 ✓ Induzidas – agentes mutagênicos 
➛ Quanto ao tipo celular: 
 ✓ Somáticas (mosaicismo) – tumor, câncer (não há 
hereditariedade) 
 ✓ Germinativas – ovócito secundário e 
espermatozoides (há hereditariedade) 
➛ Quanto a adaptabilidade: 
 ✓ Benéficas – mutações que traz algum benefício ao 
indivíduo, ex: pacientes imunes ao HIV 
 ✓ Neutras (polimorfismos) – mutações em que não 
há mudança no aminoácido, mesmo que haja mudança 
da sequência de base nucleotidica 
 ✓ Deletérias (doenças genéticas, câncer) – mutações 
que alteram/retiram a propriedade de uma proteína 
➛ Quanto ao nível: 
 ✓ Cromossômicas – quando alteram a estrutura ou o 
número de cromossomos 
 - Alterações numéricas 
 - Alterações estruturais 
 ✓ Gênicas – quando alteram a estrutura do DNA 
 - Mutação de ponto (substituição de nucleotídeos) 
 - Deleções 
 - Inserção 
➛ Mutações cromossômicas estruturais 
 
➛ Mutações gênicas: 
 ✓ As mutações gênicas são responsáveis por 
alterações nos genes 
 ✓ Alteram uma ou mais bases do DNA, o que afetará 
a leitura durante a replicação ou durante a transcrição 
 ✓ Podem ser transmitidas hereditariamente quando 
ocorrem nas células germinativas 
 ✓ Quando ocorrem em células somáticas podem 
provocar a formação de tumores 
 
➛ Todo tipo de agente que apresenta a capacidade de 
gerar mutação; aumenta a frequência de mutações 
➛ Os agentes mutagênicos podem ser classificados 
em: químicos, físicos e biológicos 
 ✓ Quimicos: substancias consideradas cancerígenas, 
que alteram as ligações químicas ou ate mesmo 
substituem nucleotídeos normais por moléculas similares 
 - Ex: alimentação industrial, agrotóxicos, 
medicamentos, álcool, tabagismo, etc 
 ✓ Físicos: radiação ionizante e radiação UV 
 ✓ Biológicos: a ação de microorganismos, 
responsáveis por inocular parte de seu DNA na célula 
que estão hospedando, casualmente integrando-a a 
cadeia de DNA do hospedeiro 
 - Ex: HPV, EpstenBar 
 
➛ O pareamento de bases fundamenta a replicação e 
o reparo do DNA 
➛ No caso de um emparelhamento errado, os sistemas 
de correção podem não ser capazes de reconhecer 
qual dos dois nucleotídeos do par deve ser trocado 
 ✓ Nesse caso, em 50% dos casos seria trocado o 
nucleotídeo correto, originando uma mutação 
➛ Caso o erro não seja resolvido antes que a célula 
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entre em divisão, uma das células apresentará a 
mutação de forma permanente 
TODOS OS ERROS DEVEM SER CORRIGIDOS ANTES 
QUE A CÉLULA ENTRE EM DIVISÃO CELULAR 
 
 
 
Muitos erros de cópia que ocorrem durante a 
replicação do DNA são corrigidos pela função de 
revisão da DNA-polimerase que pode reconhecer bases 
incorretas (mal-pareadas) na extremidade 3’ da fita 
crescente e, então, removê-las por uma atividade de 
exonuclease 3’--> 5’ inerente 
 
➛ Substituição de nucleotídeos: ocorre a troca de um 
par de bases (mutação de ponto) 
 ✓ Classificação: 
 - Transição (63%) – Purina-Purina (A ou G) ou 
Pirimidina-Pirimidina (C ou T) 
 - Transversão (37%) – Purina-Pirimidina 
➛ Inserção: uma ou mais bases são adicionadas ao 
DNA 
➛ Deleção: uma ou mais bases são retiradas do DNA 
 
➛ Desaminação de bases 
 ✓ Desaminação hidrolítica é a perda de um grupo 
amino (-NH2) que certas bases podem sofrer como 
resultado de reações de hidrolise 
 ✓ Adenina desaminada se torna hipoxantina; guanina 
desaminada se torna xantina; citosina desaminada se 
torna uracila 
 ✓ Há a modificação de propriedades de 
emparelhamento de base 
 ✓ Ex: a hipoxantina resultante da desaminação da 
adenina emparelha-se com a citosina ao invés da timina; 
assim a desaminação da adenina ocasiona a troca de 
um par de bases A-T por um par G-C 
 
 
 
 ✓ O tipo mais frequente de desaminação do DNA é a 
da citosina. Ao perder um grupo amino, a citosina se 
transforma em uracila, fenômeno que ocorre na 
frequência de 100 transformações por genoma, por dia. 
Como a uracila é capaz de se emparelhar com a 
adenina, a desaminação da citosina ocasiona a troca de 
um par de bases C-G por um par T-A. 
 
 ✓ Consequência da desaminação da citosina: 
 - Uma citosina metilada em um processo fisiológico 
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normal de inativação gênica, também pode sofrer 
desaminação e nesta ocasião surge uma timina 
➛ Perda de bases: 
 ✓ Surgem por quebras espontâneas em ligações N-
glicosídicas, ou seja, nas ligações que unem a base 
nitrogenada ao açúcar, com consequente perda da 
base 
 ✓ Tipos de perdas de bases: 
 - O tipo mais comum é a perda de bases púricas 
 - A perda de uma base púrica (A ou G) é 
denominada despurinação, enquanto a de uma base 
pirimídica (C ou T) é denominada despirimidinação 
 ✓ Problemas relacionados a perda de bases: 
 - A perda de uma adenina, por exemplo, faz com 
que a molécula de DNA fique com uma base timina em 
uma das cadeias e com ausência da base 
complementar na outra cadeia 
 - Caso esse DNA se replique antes que o erro seja 
corrigido, no local da despurinação pode ser introduzido 
qualquer um dos quatro tipos de nucleotídeos na cadeia 
sendo sintetizada 
 - Nesse caso, a chance de alteração do par de bases 
naquele local é de 75%, pois em apenas ¼ das vezes o 
nucleotídeo incorporado será o correto, no caso, com a 
base timina 
 
 
➛ Formação de dímeros de timina: 
 ✓ O DNA é particularmente susceptível à luz 
ultravioleta, a qual causa a formação de ligações 
covalentes entre resíduos de pirimidina vizinhos, um 
fenômeno denominado fotodimerização 
 ✓ Dos três tipos possíveis de dímeros de pirimidina 
(C-C, C-T ou T-T), o dímero de timina (T-T) é o que 
se forma com maior frequência 
 ✓ A presença de dímeros de pirimidina na cadeia 
molde bloqueia a ação das polimerases do DNA, 
impedindo assim a síntese da nova cadeia 
➛ Mutação de sentido trocado
 
➛ Mutação sem sentido
 
➛ Alteração do quadro de leitura
 
 
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➛ Deleção
 
➛ Inserção 
 
➛ Expansão por repetição 
 
➛ Correção exonucleotídea pela DNA polimerase 
durante a replicação do DNA 
➛ Tipos: 
 ✓ Reparo de erros de emparelhamento entre bases 
(mismatch) 
 ✓ Reparo por excisão de bases (BER) 
 ✓ Reparo por excisão de nucleotídeos (NER) 
 ✓ Reparo recombinacional ou reparo de quebras de 
dupla-fita 
 ✓ Reparo direto (não ocorre em humanos) 
➛ MSH (proteína humana de reparo de divergência – 
mismatch): responsáveis por identificar padrões de 
erros 
➛ MSH2, MSH6: identificam o pareamento incorreto 
➛ MLH1, PMS2: retiram a sequênciaincorreta com o 
auxílio de DNA helicase e DNA exonuclease 
➛ DNA polimerase: polimerização correta 
➛ DNA ligase: ligação das “frestas” 
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➛ DNA glicosilases (ex: uracil glicosilase): identifica mal 
pareamento e gera um sitio AP (quebra de ligação N-
glicosídica) 
➛ AP endonuclease: quebra a ligação fosfodiester e 
retira o desoxirribonucleotideo 
➛ Polimerização pela DNA polimerase e ligação pela 
ligase 
 
➛ Ocorre quando há dímeros de pirimidina 
➛ Complexo enzimático: reconhece distorções na 
dupla hélice 
➛ Nuclease de excisão: cliva/quebra os dois lados da 
lesão 
➛ DNA helicase: desenrola a dupla hélice 
➛ DNA polimerase de reparo: usam a extremidade 
3’OH como primer para síntese de um novo segmento 
➛ DNA ligase: sela as frestas 
 
➛ Ocorre mais raramente 
➛ O reparo de quebra no DNA de fita dupla livre de 
erros é realizado por recombinação homóloga 
➛ Recombinação homologa – cromátide irma é usada 
como molde para concertar a fita quebrada 
➛ Defeitos hereditários na via de reparo por excisão 
de nucleotídeo, como ocorre em indivíduos com 
xeroderma pigmentoso, predispõem ao câncer de pele; 
➛ O câncer de colorretal hereditário com frequência 
está associado a formas mutantes de proteínas 
essenciais para a via de reparo de mal pareamentos; 
➛ Defeitos no reparo por recombinação homóloga 
estão associados com a herança de um alelo mutante 
dos genes BRCA-1 ou BRCA-2 e resultam em 
predisposição a câncer de mama e de ovário.