Mutações gênicas
MUTAÇÕES
Cromossômicas: afetam a estrutura e o número de cromossomos
Gênicas: afetam um único gene
MUTAÇÕES GÊNICAS
�Alterações em uma ou mais bases do DNA, afetando a leitura durante a replicação ou transcrição.
�Podem ser transmitidas hereditariamente quando ocorrem em células germinativas.
�Podem provocar tumores quando ocorrem em células somáticas.
MUTAÇÕES GÊNICAS
�Mutações de ponto - substituição de bases
�Adições/inserções,
�Deleções
Transição: purina → purina (A ↔ G)
pirimidina → pirimidina (T ↔ C)
Substituição de bases
Transverção: purina → pirimidina (A→C, A→T, G→C, G→T)
pirimidina → purina (C→A, C→G, T→A, T→G)
Para entendermos o efeito de mutações sobre o produto gênico é
preciso conhecermos o código genético:
•“Dicionário” : correspondência entre uma sequência de bases
nucleotídicas e uma sequência de aminoácidos.
•1960 – Nirenberg et. al.
•São necessárias 3 bases (um triplete) para codificar cada •São necessárias 3 bases (um triplete) para codificar cada
aminoácido.
•Composto de 64 códons → 61 codificam aminoácidos e 3 códons
são de parada “stop codons”
•O código é degenerado = o mesmo aminoácido pode ser codificado
por mais de um triplete.
• É quase universal, variações em mitocôndrias por exemplo.
CÓDIGO GENÉTICO
Mutação de Sentido trocado (missense)
Mutações de ponto: Conseqüências funcionais
Mutação Silenciosa- trinca codifica o mesmo aa
AGG → CGGarginina arginina
Mutação de Sentido trocado (missense)
- o códon original é substituído por um códon para outro aa
AAA → AGAlisina arginina
Mutação “Sem sentido” (nonsense)- substituição por um códon de término de tradução UAA UAG UGA
CAG → UAGGlicina stop códon
♠♠♠♠ Silenciosa:
Nunca alteram as seqüência de aminoácidos da cadeia polipeptídica
Efeito das mutações silenciosas
POLIMORFISMOPOLIMORFISMO• Média: 1 base diferente a cada 1000 bases – definem os diferentes ALELOS• Alelos comuns com freqüência > 1% na população em geral = Polimorfismos
Genéticos• Os alelos com freq. < 1% = Variantes Raras
Efeito das mutações de sentido trocado
♠♠♠♠ Substituição sinônima de sentido trocado :
Aminoácido quimicamente similar
AAA ⇒ AGA
Lis (básico) Arg (básico)
� em muitos casos não altera a função da proteína
EFEITO:
♠♠♠♠ Substituição não-sinônima de sentido trocado :
� graves mudanças na estrutura e funcionamento da proteína
Aminoácidos quimicamente diferentes
Lis (básico) Arg (básico)
UUU ⇒ UCU
fenilalanina (Hidrofóbico)
serina (Polar)
♠♠♠♠ Sem sentido:
Término prematuro da tradução
podem produzir proteínas totalmente inativas
Efeito das mutações sem sentido
mudança na seqüência do polipeptídeo
Adição ou Deleção
mudança na matriz de
perda completa da estrutura e
da função normal da proteína
mudança na matriz de leitura (frameshift)
Qualquer adição ou deleção de pares de bases que não seja múltiplo de 3 altera a matriz de leitura, resultando em aminoácidos diferentes á partir do ponto de inserção ou deleção.
Conseqüências das mutações para a “matriz de leitura”
EFEITO DE MUTAÇÕES SOBRE O PRODUTO GÊNICO
� Perda de função
�Ganho de função
�Aquisição de propriedade nova�Aquisição de propriedade nova
�Expressão de um gene no momento ou local errado ou ambos
Mutações e doença por perda de função
FIBROSE CÍSTICA – Ex. mutação mais comum deltaf508= deleção de 3 nucleotídeos
EFEITO DE MUTAÇÕES SOBRE O PRODUTO GÊNICO
� Perda de função
�Ganho de função
�Expressão de um gene no momento ou local errado�Expressão de um gene no momento ou local errado
�Aquisição de propriedade nova
-PERÍODO EMBRIONÁRIO
-PERÍODO FETAL
-PERÍODO ADULTO
Exemplos nos conglomerados gênicos que codificam globinas
Mutações em genes de globina : já existem 800 variantes de hemoglobina descritas
Mutações causando ganho de função
Exemplo: Hemoglobina Kempsey – mut. Missense,cadeia beta: ASP 99 ASN
mantém a hemoglobina em seu estado de maior afinidade pelo oxigênio reduzindo a entrega de oxigênio para os tecidos
Um ganho pode ser decorrente do aumento da quantidade da proteína por alterar a expressão gênica ou ainda aumento da capacidade de uma
proteína de realizar uma função normal
Expressão gênica no momento errado
Mutações que alteram as regiões reguladoras de genes, exemplo mutações nos genes da gama globina que levam a um fenótipo conhecido por
persistência hereditária a hemoglobina fetal
Mutação causando a aquisição de propriedade nova Ex. : Anemia falciforme
Hemoglobina S (HbS)
MISSENSE
CADEIA BETA: GLU 6 VAL
Mutações em promotores de genes ou sítio de corte de íntrons
Mutação no PROCESSAMENTO DO RNA
Mutação no PROMOTOR
Espontâneas (mudanças naturais na estrutura do DNA)
Induzidas (fatores externos)
fonte natural da variação genética
Mecanismos que dão origem as mutações
agentes mutagênicos ou mutágenos:
alteração no DNA:
♣ agentes físicos: radiação ionizante, raios ultravioleta
♣agentes químicos: análogos de bases, agentes intercalantes...
♣ substituição de base
♣ dano de base
compostos parecidos com bases nitrogenadas normais que são incorporados ao DNA
causam SUBSTITUIÇÃO DE BASES - inserção de nucleotídeos incorretos durante a replicação
Análogos de bases
Ex. pareamento para 5-bromouracila (5-Bu) (análogo da timina)
transição: A.T → G.C
5’-A-T-A-T-G-C-3’
3’-T-A-T-A-C-G-5’
5’-A-T-A-T-G-C-3’
3’-T-A-B-A-C-G-5’
Substituiçãopor 5BU
Mudança tautomérica
Transição A.T → G.C devido forma enol da 5-BU (análogo da timina)
+
Mudança tautomérica
e duplicação
5’-A-T-A-T-G-C-3’
3’-T-A-T-A-C-G-5’
5’-A-T-G-T-G-C-3’
3’-T-A-B-A-C-G-5’
5’-A-T-G-T-G-C-3’
3’-T-A-C-A-C-G-5’
5’-A-T-G-T-G-C-3’
3’-T-A-B-A-C-G-5’
+
Agentes intercalantes
intercalam entre as bases nitrogenadas na dupla hélice DNA e podem causar inserção ou deleções de nucleotídeos.
Exemplo: AcridinasExemplo: Acridinas
Danifica uma ou mais bases ⇒ torna o pareamento específico impossível
Luz ultravioleta
Luz UV: fotoprodutos de UV (fotodímero de pirimidina)
Bloqueio da replicação
Bactérias ⇒ bloqueio ultrapassado pela inserção de bases inespecíficas
ativação sistema SOS*
*resposta emergencial para evitar a morte celular na presença de um dano significativo ao DNA. Último recurso, permitindo que a célula troque a morte por um certo nível de mutagênese.
Erros durante a replicação do DNA
- substituição espontânea de bases:
transições (maior parte)
transversões
- mudanças na matriz de leitura
MUTAÇÕES ESPONTÂNEAS
- mudanças na matriz de leitura
deleções
duplicações do material genético
Lesões espontâneas
- depurinação
- desaminação
Tautômeros: forma ceto → normalmente encontrada no DNA forma imino ou enol → rara
Erro de pareamento de bases resultantes de formas tautoméricas
de pirimidinas e purinas
pareamento complementar de bases diferentes
Substituição espontânea de bases
transição: GC → AT
Exemplo de grandes duplicações: Distrofia Miotônica
Mudança de matriz de leitura
-Expansões de trinucleotideos CTG na região 3’ não traduzida do gene DMPK 19p13.3
(normal 5 a 35; afetados mais de 50 repetições)Ex. ao lado menino com mais de 1000 repetições
-cél. mamífero � perde 10.000 purinas (A ou G) do DNA (20 h do ciclo celular)
Depurinação
Durante a duplicação: sítios apurínicos não especificam nenhum tipo de base – outras bases podem ser inseridas neste sítio.
-sistema de reparo entram em ação
- se lesões persistirem � dano genético
Vias de Reparo♣ Prevenção de erros
♣ Reversão de danos
♣ Reparo por excisão
♣Reparo pós-replicação
♣...
Prevenção de Erros
Sistemas enzimáticos neutralizam compostos danificantes antes que eles reajam com o DNA. Ex:
Radicais superóxido peróxido de H2
H2O
catalase
superóxidodismutase
Vias específicas reconhecem lesões pequenas
Reparo por excisão
Vias acessórias de excisão:
DNA glicosilases: quebram ligações N-glicosídicas (base-açucar) liberando bases alteradas
excisados pelas endonucleases AP
liberando bases alteradas
Gera sítios apurínicos ou apirimidínicos (sítios AP)
Ex: Xeroderma pigmentoso - mutação em um dos oito genes (XPA, XPC, XPG....) envolvidos no reparo por excisão de nucleotídeo.
DEFEITOS NO SISTEMA DE REPARO
↑ INCIDÊNCIA DE CÂNCER
Câncer de pele no Xeroderma pigmentoso
� modo mais direto de reparar uma lesão
� nem sempre é possível - alguns danos irreversíveis
Reversão direta do dano
Reparo de um fotodímero de pirimidinas (lesãorevertida diretamente - regenerando a base normal)revertida diretamente - regenerando a base normal)
Reparo pós-replicação
1. Reconhece bases mal pareadas
2. Determina que base é a incorreta
3. Retira a base incorreta e faz a síntese de reparo
Complexo enzimático reconhece erros mesmo após o DNA já ter sofrido replicação.
MUTAÇÕES
QUADRO CLÍNICO
SISTEMA
DE REPARO