Mutação e Reparo

Prévia do material em texto

Universidade Nove de Julho Maria Lívia
Mutação e Reparo 
Mutaçõ: 
✓ São alterações ou modificações em genes ou 
cromossomos, podendo acarretar variação hereditária; 
✓ As mutações podem levar à perda de função de um 
gene ou a uma nova função; 
✓ A alteração de um nucleotídeo, ou mutação no gene 
pode levar à formação de uma proteína variante, 
passível de ter propriedades distintas em consequência 
de sua estrutura alterada. 
Classificação das mutações: 
✓ Quanto à Origem: 
• Espontâneas - alteração do gene ocorreu sem 
intervenção intencional do ambiente; 
• Induzidas - agentes mutagênicos. 
✓ Quanto ao tipo Celular: 
• Somáticas - mosaicismo; 
• Germinativas. 
✓ Quanto à Adaptabilidade: 
• Benéficas; 
• Neutras - polimorfismos; 
• Deletárias - doenças genéticas, câncer. 
✓ Quanto ao Nível: 
• Cromossômicas - quando alteram a estrutura ou nº de 
cromossomos; 
- Alterações numéricas e estruturais. 
• Gênicas - quando alteram a estrutura do DNA; 
- Mutações de ponto - substituições de nucleotídeos; 
- Deleções; 
- Inserção. 
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. 
Agentes mutagênicos: 
✓ É todo tipo de agente que apresenta capacidade de 
gerar mutação, aumenta a frequência de mutações; 
✓ Papel do ambiente social e ocupacional; hábitos de vida; 
✓ Químicos: 
• Substâncias consideradas cancerígenas, que alteram 
as ligações químicas ou até mesmo substituem 
nucltídeos normais por moléculas similares; 
• Agrotóxicos, medicamentos, álcool, tabagismo, drogas 
ilícitas, alimentação industrial, produto químico. 
✓ Físicos: 
• Radiação ionizante - césio 137; 
• Radiação UV - xeroderma pigmentoso. 
✓ 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; 
• HPV, HHV-8, EpstenBar. 
Tip de Mutaçõ Gênicas: 
Substituição de nucleotídeos: 
✓ Ocorre a troca de um par de bases - mutação de 
ponto; 
Por que reparar o DNA? 
1º - No caso de um emparelhamento errado, os sistemas 
de correção podem não ser capazes de reconhecer qual 
dos 2 nucleotídeos do par deve ser trocado. Nesse caso 
50% dos caso seria trocado o nucleotídeo correto, 
originando uma mutação; 
2º - Caso o erro não seja corrigido antes que a célula 
entre em divisão, uma das células apresentará a mutação 
de forma permanente.
Universidade Nove de Julho Maria Lívia
✓ Classificação: 
• Transição ~ 63% 
- Purina-purina (A ou G): 
- Pirimidina-pirimidina (C ou T). 
• Transversão ~ 37% 
- Purina-pirimidina ou pirimidina-purina. 
Inserção: 
✓ Uma ou mais bases são adicionadas ao DNA 
Deleção: 
✓ Uma ou mais bases são retiradas ao DNA 
Alteraçõ químicas de nucltíds de DNA: 
✓ As alterações químicas que os nucleotídeos sofrem, 
muitas vezes espontaneamente, podem ser de 3 tipos: 
• Desaminação de bases, perda de bases e formação 
de dímeros de pirimidina. 
Desanimação de Bases: 
✓ É a perda de um grupo amino (-NH2) que certas bases 
podem sofrer como resultado de reações de hidrólise; 
✓ Em geral esse tipo de alteração química modifica as 
propriedades de emparelhamento da base; 
✓ Ex: a hipoxantina resultante da desaminação da adenina 
emparelha-se com a citosina ao invés de timina, assim 
ocasiona a troca de um par de bases A-T por um par 
G-C. 
✓ Desaminação da Citosina: 
• Tipo mais frequente de desaminação do DNA; 
• 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: 
Perda de bases: 
✓ Surgem por quebras espontâneas em ligações N-
glicosídicas, ou seja, nas ligações que unem a base 
nitrogenada ao açúcar, com perda da base; 
Essas mutações podem resultar em aminoácidos excedentes, 
ausentes e trocas de aminoácidos em uma proteína.
Uma citosina metilara em um processo fisiológico normal de 
inativação gênica, também pode sofrer desaminação, e nesta 
ocasião surge uma timina.
Universidade Nove de Julho Maria Lívia
✓ Tipos de Perda de Bases: 
• O tipo mais comum é a perda de bases púricas, que 
ocorre na taxa de 5 mil perdas por célula, por dia; 
• 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 4 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 1/4 das 
vezes o nucleotídeo incorporado será o correto. 
Formação de dímeros de pirimidina: 
✓ O DNA é particularmente suscetível à luz ultravioleta, a 
qual causa a formação de ligações covalentes entre 
resíduos de pirimidina vizinhos, um fenômeno 
denominado fotodimerização; 
✓ Dos 3 tipos possíveis de dímeros de pirimidina (C-C, C-
T ou T-T), o dímero 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. 
✓ A entrada de luz UV -> aumenta a produção de 
dimeros de pirimidina —> aumento da chance de 
câncer de pele. 
Mutaçõ na Sínte Proteica: 
Mutação de sentido trocado - missense: 
✓ Substituição de uma base, compromete um aminoácido 
e muda a proteína produzida. 
Mutação sem sentido - nonsense: 
✓ Mutação interfere no códon a ponto de torná-lo um 
stop códon -> proteína incompleta. 
Universidade Nove de Julho Maria Lívia
Alteração do quadro de leitura - frameshift: 
✓ Acontece algum erro e uma base pode não ser 
reconhecida, desencadeando uma sequência diferente, 
mudando as trincas. 
Deleção: 
✓ A deleção de um aa muda o quadro de leitura. 
Inserção: 
✓ A inserção de um aa muda o quadro de leitura 
Expansão por repetição: 
✓ Há repetição de um códon. 
Reparo de DNA: 
Correção nucleotídeo pela DNA polimerase durante a 
replicação do DNA: 
Universidade Nove de Julho Maria Lívia
Reparo de Erros de emparelhamento entre bases - 
mismatch (msh): 
✓ MSH - proteína humana de reparo de divergência: 
responsáveis por identificar padrões de erros; 
✓ MSH2, MSH6 - identificam o pareamento incorreto; 
✓ MLH1, PMS2 - retiram a sequência incorreta com o 
auxílio de DNA helicase e DNA exonuclease; 
✓ DNA polimerase - polimerização correta; 
✓ DNA ligase - ligação das “frestas”. 
Reparo por excisão de bases - ber: 
✓ DNA glicosilases - identifica mal pareamento e gera um 
sítio AP (quebra da ligação N-glicosídica); 
✓ Ex: uracil-glicosilase; 
✓ AP endonuclease - quebra a ligação fosfodiéster e 
retira o desoxirribonucleotídeo; 
✓ Polimerização pela DNA pol e ligação pela ligase. 
Reparo por excisão de nucleotídeos - ner: 
✓ Complexo enzimático que reconhece distorções na 
dupla hélice; 
✓ Nuclease de excisão - cliva os 2 lados da lesão; 
✓ DNA helicase - desenrola a dupla hélice; 
✓ DNA pol de reparo - usam a extremidade 3’OH como 
primer para síntese de um novo segmento; 
✓ DNA ligase - sela as “frestas”; 
Reparo recombinacional ou de quebras de dupla-fita: 
Universidade Nove de Julho Maria Lívia
Reparo direto: 
✓ Não ocorre em humanos. 
Rumão:✓ Alterações na sequência de DNA resultam de erros de 
cópia e dos efeitos de agentes físicos e químicos; 
✓ 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; 
✓ Células eucarióticas possuem 3 sistemas de reparo por 
excisão para correção de bases mal-pareadas e 
remoção de dímeros de timina induzidos por UV ou 
grandes adutos químicos do DNA. Reparo por excisão 
de base, reparo de mal-pareamento e reparo por 
excisão de nucleotídeo operam com alta precisão e 
geralmente não introduzem erros. 
✓ O reparo de quebras de fita dupla pela via de junção 
de extremidades não homólogas liga segmentos de 
DNA de diferentes cromossomos, possivelmente 
formando uma translocação oncogênica. O mecanismo 
de reparo também produz uma pequena deleção, 
mesmo quando segmentos do mesmo cromossomo 
são unidos; 
✓ O reparo de quebras no DNA de fita dupla livre de 
erros é realizado por recombinação homóloga utilizando 
a cromátide-irmã íntegra como molde. 
✓ 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. 
✓ A maior parte das lesões nas bases de DNA é 
removida por uma das 2 principais vias de reparo. No 
reparo por excisão de bases, a base alterada é 
removida pela enzima DNA-glicosilase, seguida pela 
excisão do açúcar-fosfato resultante. No reparo por 
excisão de nucleotídeos, uma pequena porção da fita 
de DNA que flanqueia a lesão é removida da dupla-
hélice como um oligonucleotídeo; 
✓ Em ambos os casos, o intervalo deixado na hélice de 
DNA é preenchido pela ação sequencial de DNA-
polimerase e DNA-ligase, utilizando a fita de DNA não 
danificada como molde; 
✓ Alguns tipos de lesões no DNA podem ser reparados 
por uma estratégia diferente – a reversão química 
direta da lesão – realizada por proteínas de reparo 
especializadas. Quando o dano no DNA é muito grave, 
uma classe especial de DNA- polimerases não precisas, 
chamadas de polimerases translesão, é empregada para 
passar sobre a lesão, permitindo que a célula sobreviva, 
mas, algumas vezes, produz mutações permanentes 
nos locais da lesão.
Xeroderma Pigmento: 
A célula possui enzimas capazes de identificar e reparar estes 
problemas. Entretanto, a exposição prolongada à radiação UV 
causa a formação de uma quantidade muito grande de dímeros 
de pirimidina, ao ponto de que a maquinaria de reparo não é 
mais capaz de lidar com o problema. Na maior parte dos casos, 
isso resulta na morte da células, porém, pode ocorrer o 
silenciamento de alguns genes específicos no processo (genes 
supressores de tumor), levando à formação de melanomas.