Mutação e Reparo

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Mutação e Reparo 
@study.sakata 
QUESTOES NORTEADORAS 
1. O que são e como ocorrem as mutações? 
2. Quais os principais tipos de mutações? 
3. O que são os agentes mutagênicos? 
Como são classificados? 
4. Qual a importância do sistema de reparo 
de DNA? 
5. Como são classificados os sistemas de 
reparo de DNA? 
Com base no tipo de erro, o sistema vai 
trabalhar na forma que ele vai 
reconhecer o erro 
6. Como relacionar falhas no reparo de DNA 
ao aparecimento de doenças? 
MUTAÇÕES 
DEFINIÇÃO 
São alterações ou modificações em genes ou 
cromossomos – sequência do DNA -, podendo 
acarretar em variação hereditária 
Alteram uma ou mais bases do NDA, o que 
afetara a leitura durante a replicação ou durante 
a transcrição 
Não se limitam apenas ao gene, pode ser 
cromossômicas também 
Mas nem toda mutação tem caráter hereditária, 
se a mutação ocorrer em células somáticas a 
mutação vai ser do indivíduo, mutações nos 
espermatozóides e ovócitos que terão esse 
caráter 
As mutações podem levar à perda de função de 
um gene ou a uma nova função (mais cara e 
menos frequente, como por exemplo pessoas 
que não tem intolerância à lactose, o normal é a 
lactase parar de ser produzida) 
 Pessoas imunes ao HIV – ausência do 
CCR5, receptor que o vírus precisa para infectar 
o indivíduo 
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 
Quanto à origem: 
 Espontâneas (tem-se muitas mutações 
durante nosso metabolismo, mas há 
muitos mecanismos de reparo, ocorrem 
sem intervenção intencional do 
ambiente) 
 Induzidas (agentes mutagênicos) 
Quanto ao tipo celular: 
 Somáticas (mosaicismo) 
 Germinativas 
Quanto a adaptabilidade: 
 Benéficas 
 Neutras (polimorfismos do DNA – 
mutações nas sequências mas que 
passam despercebidas – nas trincas) 
 Deletérias (doenças genéticas, câncer) 
Quanto ao nível: 
 Cromossômicas 
Quando alteram a estrutura ou o número 
de cromossomos) 
o Numéricas (síndrome de down, 
turner) 
o Estruturais 
 
 Gênicas 
Quando alteram a estrutura do DNA, 
sequência) 
o Deleções 
o Inserção 
o Mutações de ponto 
Deleção e inserção alteram o quadro de leitura, 
ou seja, a sequência de códons 
AGENTES MUTAGÊNICOS 
@study.sakata 
São todos os tipos de agentes que apresentam a 
capacidade de gerar a mutação, ou seja, 
aumentam a frequência de mutações 
Podem ser classificados em: 
 Químicos (colchicina e etc) 
 Físicos (radiação solar 
 Biológicos 
AGENTES MUTAGÊNICOS QUÍMICOS 
Substancias consideradas cancerígenas, que 
alteram as ligações químicas ou até mesmo 
substituem nucleotídeos normais por moléculas 
simples 
São exemplos: 
 Alimentação industrial 
 Agrotóxicos – adubos 
 Medicamentos 
 Álcool 
 Tabagismo 
 Drogas ilícitas 
 Produtos químicos/Petroquímicos 
AGENTES MUTAGÊNICOS FISICOS 
Nesse grupo encontram-se radiação ionizante e 
radiação UV 
 Radiação UV (Xeroderma pigmentoso) 
 Radiação ionizante (césio 137) 
 
AGENTES MUTAGÊNICOS BIOLÓGICOS 
Os principais agentes mutagênicos biológicos são 
os vírus 
 HPV 
 HHV-8 
Sarcoma de Kaposi, muito comum em 
pacientes que vivem com HPV não 
tratado 
 HHV-4 – vírus EpstenBar 
Em imunocompetentes gera somente a 
mononucleose, mas em imunodeficientes 
pode gerar o linfoma de Burkitt 
 Hepatite B 
Pode gerar hepatocarcinoma 
 
 
POR QUE REPARAR O DNA? 
Todas as células possuem diversas alterações no 
seu metabolismo, de maneira que induzir a 
apoptose de todas estas é inviável, por isso se faz 
o reparo. Para evitar o gasto energético e para 
evitar que o erro seja perpetuado 
Todo processo de reparo deve ser realizado antes 
da duplicação/replicação do material genético 
Se não se corrige antes, a maquinaria de reparo 
não vai conseguir identificar onde está a 
mutação, ele permanece escondido e passa a 
se perpetuar 
 
No exemplo acima, caso uma base C tivesse sido 
trocada por uma T, a fita nova da fita molde 
mutada vai colocar outra base complemento, 
uma A e não uma G como deveria ser, e não 
tem como enzimas reconhecerem esse erro pois 
as bases mutadas não mutadas são iguais 
Antes que a célula entre em divisão, no ciclo 
celular há uma etapa de pausa para que as 
enzimas especificas possam reconhecer alguma 
alteração no DNA 
TIPOS DE MUTAÇÕES GÊNICAS 
1. Substituição de nucleotídeos 
Ocorre a troca de um par de bases (mutação de 
ponto) 
Podem ser classificadas ainda em: 
 Transição (63%) 
Purina-purina (A ou G) 
Pirimidina-pirimidina (C ou T) 
 Transversão (37%) 
Purina-pirimidina ou pirimidina-
purina 
 
2. Inserção 
3. Deleção 
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ALTERAÇÕES QUÍMICAS DE NUCLEOTÍDEOS 
DE DNA 
As alterações químicas que os nucleotídeos 
sofrem, muitas vezes espontâneas, podem ser de 
três tipos: desaminação de bases, perda de 
bases e formação de dímeros de pirimidina 
DESAMINAÇÃO DE BASES 
Perder ou retirar o grupamento amina 
Normalmente ocorre por hidrolise, ou seja, na 
presença da água 
Só se faz em nucleotídeos que tem amina 
(adenina, guanina e citosina) 
Ocorre através de uma desaminação hidrolítica 
 Tira a amina e substitui por um grupo de 
oxigênio 
Adenina -> desaminação -> Hipoxantina 
Guanina -> desaminação -> Xantina 
Citosina -> desaminação ->Uracila 
O tipo mais frequente de desanimanção do DNA 
é a da citosina, de forma que isso acarreta numa 
troca de par de C-G por um par T-A
 
Não se tem a uracila em DNA, pois perderíamos a 
capacidade de perceber qual uracila é mutada 
e qual pertence ao DNA, já que o tipo mais 
frequente de desanimanção é da citocina 
É um processo que ocorre de maneira frequente 
a desanimação, por isso não se pode usar a 
uracila 
Hipoxantina, xantina e uracila podem ser 
facilmente reconhecidas por moléculas 
especificas, quando reconhecidas, retiram antes 
de que haja a replicação do DNA 
A hipoxantina e a xantina possuem afinidades 
pela citosina, ou seja, são praticamente uma 
guanina, isso pode gerar alguns conflitos, pois ao 
ocorrer a desaminação que origina essas duas 
moléculas, na fita nova de molde vai ser 
parelhado uma guanina e não uma adenina, de 
forma que um par que deveria ser A-T passou a 
ser G-C 
CONSEQUÊNCIA DA DESAMINAÇÃO DA 
CITOSINA 
A desaminação da citosina acaba formando a 
base uracila, de modo que caso haja essa 
alteração, a fita que deveria ter o par C-G, passa 
a ter o par T-A, por conta da substituição da 
uracila e sua afinidade com a adenina. 
 
 
Não encontra mais o erro após a formação da 
fita nova, pois não há mecanismos de 
identificação, o erro então se perpetua e passa 
para as células seguintes 
Após a alteração química de nucleotídeos de 
DNA, ocorre o reparo, mas ele consiste em 
apenas na substituição da base por uma 
correspondente, de modo que no caso da 
desaminação da citosina ou então das 
hipoxantina e da xantina altera a sequência 
original de nucleotídeos 
CITOSINA METILADA 
Há casos em que a citosina se encontra em um 
processo de inativação genética, portanto, no 
estado de metilação. Mesmo a citosina estando 
metilada pode ocorrer a desaminação de base, 
entretanto, do contrário de quando ela se 
encontra desmetilada e origina a uracila, a 
citosina metilada origina a timina. 
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Ou seja, um par de bases que originalmente 
deveria ser C-G, passa a ser T-A, de modo que 
não há controle, pois não há mecanismos de 
identificação de que a base timina alterada foi 
uma alteração 
Esse erro ocorre de maneira frequente pois não 
há grande quantidade de citosina metilada em 
nosso DNA, além de que essa porção se 
encontra inativada, implicando num menor 
impacto 
Citosina desmetilada -> uracila 
Citosina metilada -> timina 
PERDA DE BASES 
Ocorre por hidrolise, é espontânea, e a ligação 
glicosídica é quebrada 
Os açucares continuam ligados por ligação 
fosfodiéster, entretanto a ligação entre a base e 
a pentose é quebrada 
O tipo maiscomum de perda de bases ocorre 
com as púricas (A/G) 
Ocorrem dois tipos de perda de bases 
denominadas de: 
 Despurinação 
 Despirimidinação 
Para o reparo de perda de bases, há dois 
mecanismos, sendo que o primeiro consiste na 
colocação de uma base aleatória, podendo ser 
A,T,C ou G, já que a enzima reconhece o 
‘buraco’ que se encontra no DNA, tendo uma 
probabilidade de acerto de apenas 25% 
Já o segundo mecanismo consiste na deleção 
do açúcar que está ligado a fita, de modo que o 
par de ‘nucleotídeos’ são removidos, 
transformando uma probabilidade de alteração 
em 100%, visto que altera a leitura do 
sequenciamento do gene posteriormente] 
 Não é uma deleção espontânea, é uma 
deleção planejada, entretanto não deixa de se 
comportar como uma deleção 
O tipo mais comum é a perda de bases púricas, 
que ocorre na taxa de 5mil perdas por células, 
por dia 
 
FORMAÇÃO DE DÍMEROS DE PIRIMIDINA 
Não é um processo espontâneo, ao contrário dos 
outros 
Nesse caso, é necessário da presença da luz 
violeta como o agente mutagênico 
Ocorre a união lateralizada de duas pirimidinas, e 
isso gera uma instabilidade na fita, e então pode 
ser mais facilmente quebrada, fazendo com que 
perca sua estabilidade 
 Câncer 
Quando se toma sol, há a produção de 
melanina, pois ela é uma forma de barreira para 
proteger o material genético da radiação UV 
Luz UV forma os dímeros de pirimidina e deixa a 
fita instável, podendo comprometer genes 
importantes, como por exemplo um p53 
CONSEQUÊNCIAS DAS MUTAÇÕES NA 
SÍNTESE PROTEICA 
MUTAÇÃO DE SENTIDO TROCADO/MISSENSE 
Se trata de uma mutação pontual, em que 
ocorre a alteração de um único nucleotídeo, 
modificando o códon e consequentemente a 
proteína traduzida 
 Ex: anemia falciforme -> GAG (ácido 
glutâmico) em GTG (valina) 
 
MUTAÇÃO SEM SENTIDO/NONSENSE 
Surgem quando forma um stop códon, é uma 
mutação pontual, no qual a substituição do 
nucleotídeo originou um stop códon, ou seja, faz 
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a parada do processo de tradução
 
ALTERAÇÃO DO QUADRO DE LEITURA 
Muda os códons/trincas, portanto a leitura do 
gene se altera, originando, pode ocorrer em 
qualquer local, essa mesma alteração pode 
ocorrer nas deleções ,inserções e nas expansão 
por repetição (multiplicação de uma trinca 
inteira, muito raro de acontecer, isso acaba 
alterando também a alteração do quadro de 
leitura) 
 Ex: doença de Huntington -> acumulo na 
proteína huntingtina 
 
REPARO DE DNA 
O reparo de DNA podem ser: 
 Correção exonucleotídea pela DNA 
polimerase 
 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 
CORREÇÃO EXONUCLEOTÍDEA PELA DNA 
POLIMERASE 
Durante a replicação do DNA, a DNA polimerase 
pode passar a corrigir os erros nos processos de 
duplicação, mas somente os que ela mesmo 
cometeu, uma autocorreção 
REPARO DE EMPARELHAMENTO ENTRE BASES 
Ocorre sempre antes da replicação 
Houve erros de substituição e ocorreu o 
emparelhamento incorreto, as enzimas 
encontram por defeitos estruturais das fitas ou 
pela ausência de ligação entre os nucleotídeos 
das fitas opostas e passam a agir como forma de 
realizar o reparo 
Uma vez identificado o erro, elas abrem o espaço 
para as enzimas atuarem, então a DNA helicase 
abre o pedaço da fita e ocorre a atuação da 
DNA exonuclease, corta o pedaço da fita, e 
posteriormente a DNA polimerase e ligase 
finalizam a complementação dos nucleotídeos 
MSH: Proteínas de reparo de divergência. Enzimas 
que encontram o erro, deformidade e 
emparelhamento incorreto. Quando encontram 
o erro, se ligam mais forte na fita, e então ocorre 
uma alteração na estrutura, onde outras enzimas 
vão se ligando no DNA 
 MSH2, MSH6 -> principais proteínas de 
identificação 
 
REPARO POR EXCISÃO DE BASES (BER) 
Atuação semelhante a do reparo por 
emparelhamento entre bases (mismatch), 
entretanto é mais especifica pois identifica erros 
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por desminação de bases, ou seja, as bases 
hipoxantina, xantina e uracila 
São feitas pelas DNA glicosilases, identificam os 
erros de emparelhamento 
Tem quase a mesma função da MSH, que é a de 
identificar os erros 
Após a identificação, ela se liga na fita, abre o 
sítio de ligação para as outras enzimas 
(endonuclease - AP e uma fosfodiesterase), e a 
partir disso, tira-se o nucleotídeo inteiro 
DNA polimerase coloca o nucleotídeo de 
maneira correta e a DNA ligase sela a quebra 
 
REPARO POR EXCISÃO DE NUCLEOTÍDEOS 
(NER) 
Complexo enzimático que reconhece distorções 
na dupla hélice (deformidade unilateral), ou seja, 
em casos de alterações por formação de 
dímeros de bases pirimídicas 
Ocorre a clivagem da região, pelas nucleases de 
excisão 
A DNA helicase desenrola a dupla hélice, e a 
DNA polimerase de reparo passam a colocar as 
bases complementares, e por fim a DNA ligase 
sela as frestas 
 
REPARO DE QUEBRA DE DUPLA-FITA 
A quebra do DNA pode ser um indicativo de 
indução à apoptose, por isso é de extrema 
importância que ocorra o reparo de quebra da 
fita 
Existem dois tipos de reparos: 
 Reparo por ligação de extremidades não 
homólogas 
 Reparo por recombinação homóloga 
 
LIGAÇÃO DE EXTREMIDADES NÃO 
HOMÓLOGAS 
Apenas une as duas extremidades cortadas, não 
há um mecanismo de identificação para 
averiguar se houve alguma deleção, perca de 
base nitrogenada, sendo um processo cedo que 
intensifica a probabilidade de haver mutações 
no DNA 
Esse tipo de reparo favorece o surgimento de 
câncer 
Está muito relacionado com a radiação, pois esse 
agente mutagênico provoca muitas quebras na 
fita de DNA, ocorrendo então o reparo por 
ligações de extremidades não homologas 
RECOMENDAÇÃO HOMÓLOGA 
Vai ocorrer somente quando a célula está em 
divisão, sendo um momento muito específico 
Caso haja a quebra da fita, há vantagem nesse 
reparo, pois a cromátide irmã é utilizada como 
molde para o reparo da fita que foi quebrada, 
tendo uma referência caso tenha tido algum 
processo de deleção no momento em que o 
DNA foi quebrado 
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APLICAÇÃO 
Os quadros de melanomas ocasionados por 
dímeros de pirimidinas são quadros comuns, pois 
o processo de reparo por excisão de 
nucleotídeos são afetados, podendo ocorrer a 
quebra da fita numa sequencia da proteína p53 
por exemplo, ocasionando na formação de um 
tumor