SÍNDROMES DE PREDISPOSIÇÃO AO CÂNCER E MECANISMOS DE REPARO DO DNA

Apresentação em tema: "SÍNDROMES DE PREDISPOSIÇÃO AO CÂNCER E MECANISMOS DE REPARO DO DNA"— Transcrição da apresentação:

1 SÍNDROMES DE PREDISPOSIÇÃO AO CÂNCER E MECANISMOS DE REPARO DO DNA
Mutações SÍNDROMES DE PREDISPOSIÇÃO AO CÂNCER E MECANISMOS DE REPARO DO DNA Profa. Dra. Ana Elizabete Silva

2 ESTABILIDADE GENÉTICA SOBREVIVÊNCIA E REPRODUÇÃO REPLICAÇÃO PRECISA DO DNA REPARO DO DNA Falhas Aberrações cromossômicas: mudança no genoma Mutações no DNA: doenças genéticas (câncer)

3 MUTAÇÃO: qualquer mudança na sequência de nucleotídeos ou arranjo do DNA
Células somáticas: Mutação somática Células germinativas: Mutação herdável

4 CLASSIFICAÇÃO DAS MUTAÇÕES
Mutações genômicas: numéricas (aneuploidias) Mutações cromossômicas: estruturais Mutações gênicas: mutação de ponto -Mutação de sentido trocado (missense) -Mutação sem sentido (nonsense) -Mutação de processamento de RNA:destroem sítios consenso de corte; cap, poliadenilação, criam sítios crípticos: códons finalizadores e mudança de matriz de leitura (frameshift) -Mutações reguladoras: afetam a ligação de fator de transcrição e controle transcricional

5 BASE MOLECULAR DAS MUTAÇÕES GÊNICAS
Mutações espontâneas Mutações induzidas naturais Agente mutagênico

6 MUTAÇÃO ESPONTÂNEA ausência de um tratamento com mutágeno: fonte de variação genética Frequência baixa: uma célula em 105 a 108 Mecanismos: erros na replicação do DNA lesões espontâneas: desaminação, depurinação e danos oxidativos (radicais superóxido-O2; peróxido de hidrogênio- H2O2; radicais hidroxila-OH) elementos genéticos de transposição C→U transição GC →AT Perda de base púrica A e G

7 LESÕES ESPONTÂNEAS: ERROS DE REPLICAÇÃO DO DNA
PERDA DE BASES: Depurinação: bases púricas (A e G)/dia/célula Desaminação: 100 bases C >U/dia/célula REPLICAÇÃO: DNA pol: 1 base errada na cadeia filha/10 milhões pb REVISÃO DE PROVA “PROOFREADING”: corrige 99,9% dos erros de replicação TAXA DE MUTAÇÃO (erros de replicação): muito baixa por pb/divisão GENOMA DIPLÓIDE HUMANO: ~ 6x109 pb do DNA → menos 1 mutação de pb/divisão

8 PREVENÇÃO DE ERROS Alguns sistemas enzimáticos neutralizam compostos potencialmente danosos, antes que reajam com o DNA Exemplos: desintoxicação de radicais superóxido produzidos durante os danos oxidativos a-  Enzima superóxido dismutase  catalisa a conversão dos radicais superóxido  peróxido de hidrogênio b-  Enzima catalase  converte peróxido de hidrogênio em água

9 MUTAÇÕES INDUZIDAS Agentes químicos: Análogos de bases: 5-BrdU
Alcilantes: EMS Intercalantes: acridina orange Agentes físicos: Radiação UV Radiação ionizante: raios X, gama Agentes biológicos: Vírus mutação insercional

10 TERMINOLOGIA Agentes genotóxicos: atuam sobre o genoma
Mutagênicos: causam mutações de ponto Clastogênicos: causam alterações na estrutura cromossômica Carcinogênicos: aumentam o risco de aparecimento de tumores Turbagênicos (aneugênicos): atuam nos processos envolvidos no fuso celular (aneuploidias) Citotóxicos: morte celular

11

12 MUTAGENICIDADE: PRODUTOS NATURAIS
“Se bem não fizer, mal não faz?” Virtualmente, todas as substâncias químicas podem causar efeitos adversos à saúde  quantidade absorvida e metabolismo Portaria do Ministério da Saúde/2000: todos os fitoterápicos devem ser estudados quanto ao seu potencial mutagênico Resultados positivos: Aloe vera (babosa) Schinus terebintifolius (aroeira) Ocotea dukei (louro-de-cheiro)

13 AGENTES MUTAGÊNICOS: ALIMENTOS NATURAIS
Compostos sintetizados pelos vegetais: -alcalóides: morfina, papaverina e narcotina: extraídas do ópio da papoula -cafeína e teofilina: chás e café -folhas e raízes de confrey: hepatocarcinoma -aji-no-moto: glutamato de monossódico (cana-de-açúcar) -própolis: contém quercetina (flavonóide)

14 ALIMENTOS PROCESSADOS
Frituras de alimentos e torrefação:formam HAP Rancificação de óleos (aquecimento sucessivo): formam HAP Armazenamento de grãos: contaminação por fungos -aflatoxina: Aspergillus flavus (amendoim) -furocumarinas: contidas em cogumelos Conservantes: nitratos e nitritos Quebra a ligação entre a base e o açúcar  sítio apurínico

15 PREDISPOSIÇÃO GENÉTICA AO CÂNCER
SÍNDROMES DO CÂNCER HEREDITÁRIO: Herança de um gene mutante (supressor de tumor) Mutação do 2o. alelo nas células somáticas Padrão autossômico dominante Manifestação do câncer na infância, tumores múltiplos e bilaterais CÂNCERES FAMILIAIS: Ocorrem mais frequentemente em algumas familias, sem um padrão de herança bem definido Dois ou mais parentes próximos afetados Herança multifatorial??? Alelos múltiplos  contribuindo com pequeno aumento no risco do tumor Instalação precoce do câncer, tumores múltiplos e bilaterais SÍNDROMES DO REPARO DEFEITUOSO DO DNA: Instabilidade do DNA  defeitos no reparo do DNA Síndromes de instabilidade cromossômica Padrão autossômico dominante

16

17 REPARO DO DNA Reparar danos no DNA surgidos espontaneamente ou induzidos por mutágenos Reparo de pareamento errôneo Reparo direto Reparo de excisão de bases Reparo de excisão de nucleotídeos Reparo de quebras de fita dupla no DNA

18 LESÕES RETARDAM PROGRESSÃO DO CICLO CELULAR
Reparo do DNA Bloqueio do ciclo celular (Checkpoint) Danos DNA Apoptose Identifica lesão no DNA Proteína ATM Sinal p/ p53 → Ativar Genes Reparo DNA

19 REPARO DE PAREAMENTO ERRÔNEO
MISMATCH REPAIR - MMR reparo pós-replicação: bases incorporadas erroneamente no DNA durante a replicação (DNA pol: 1 base errada na cadeia filha/10 milhões pb) REVISÃO DE PROVA “PROOFREADING”: corrige 99,9% dos erros de replicação eliminação de bases mal pareadas e alças de deleção/inserção atua na cadeia recém-sintetizada genes MSH, MLH e PMS → as proteínas formam complexos (heterodímeros) Deslizamentos da DNA polimerase: regiões de microssatélite

20 Mutações em genes MMR segregam com a síndrome de predisposição ao câncer colorretal não polipose (HNPCC)  maioria dos pacientes são heterozigotos para mutações recessivas na linhagem germinativa em genes MMR (MLH, MSH, PMS) células tumorais sofrem perda do alelo normal e exibem instabilidade de microssatélites números variáveis de repetições de microssatélites nas células tumorais Câncer de cólon não-poliposo familial: -manifestação <45 anos -pelo menos 3 parentes afetados mutações em MLH1 e MSH2 são mais comuns 70 a 85% de risco

21 REPARO DE PAREAMENTO ERRÔNEO
G A 5’ 3’ Cadeia filha Cadeia parental Base errada MSH3 Reconhecimento do dano e corte na cadeia filha G A MSH2 MSH6  MLH2 PMS2 A G Excisão de fragmento de 100 a 1000pb contendo a base incorreta Síntese de DNA e ligação da fita reparada A DNA pol / DNA ligase Fita reparada T A

22 REPARO DIRETO reversão ativa da lesão → sem retirar a base danificada
O6-metilguanina → transição G:C para A:T (produzida endogenamente ou mutagênicos químicos) Enzima MGMT (metil guanina metiltransferase) → remove o grupo metil alto custo energético → uma molécula da enzima é inativada para cada lesão corrigida

23 Reparadas pela O6-metilguanina
DNA metiltransferases (MGMT) O6-metil guanina O6-etil guanina E.coli e mamíferos Transfere grupo alquil (metila) para uma cisteína da proteína A proteína é inativada: não é classificada como uma enzima

24 DNA restaurado e enzima inativa
REPARO DIRETO Agente alquilante G C CH3 O6-Metilguanina G C G C CH3 Reconhecimento da base alterada e transferência do grupo metil para resíduo de cisteína da MGMT Reparo Direto MGMT G C MGMT CH3 DNA restaurado e enzima inativa

25 REPAROS DE EXCISÃO ETAPAS COMUNS
etapa 1 = incisão (endonuclease) e excisão (exonuclease) etapa 2 = ressíntese do DNA (DNA polimerases β, δ, ε) etapa 3 = ligação das extremidades (DNA ligases)

26 REPARO POR EXCISÃO DE BASES - BER
reparo de danos causados por agentes endógenos (hidrólises, oxigênio reativo)  que modificam a estrutura das bases reparo de danos induzidos por radiação ionizante e agentes alcilantes realizado pelas DNA glicosilases: cada DNA glicosilase (~8 genes diferentes) reconhece uma base alterada no DNA e catalisa sua remoção por hidrólise -quebram ligações base-açúcar liberam as bases gerando sítios apurínicos ou apirimidínicos (sítios AP) sítio reparado por endonucleases específica

27 REPARO POR EXCISÃO DE BASES - BER
Etapas: remoção da base danificada (DNA glicosilase)  sítio AP incisão do sítio AP na porção 5’ (endonuclease) excisão do terminal 5’ e remoção (exonuclease)  gerando lacuna de 1 nucleotídeo (via curta) ou 2-13 nucleotídeos (via longa) síntese DNA (DNA polimerase) ligação da cadeia (DNA ligase)

28 REPARO POR EXCISÃO DE BASES - BER
Quebra de cadeia simples * Base danificada DNA glicosilase Reconhecimento e formação do sítio AP XRCC1 PARP Reconhecimento da quebra APE1 Reconhecimento e incisão 5’ do sítio AP  PNK  Incisão 5’ PCNA DNA pol  FEN1 XRCC1 DNA pol Excisão da porção açúcar-P e síntese de DNA Síntese DNA e excisão DNA ligase I Long-patch Ligação da cadeia XRCC1 DNA ligase III Ligação da cadeia Short-patch 1 nucleotídeo 2-13 nucleotídeos

29 REPARO POR EXCISÃO DE NUCLEOTÍDEOS - NER
remoção de adutos no DNA  distorção da dupla hélice dímeros de pirimidina, HAP, cisplatina fatores ambientais principal mecanismo de reparo deficiência: doenças genéticas realizado pelo complexo multienzimático XPA-XPG remove nucleotídeos

30 Xeroderma Pigmentoso Mutações em XPA-XPG  1000 a 4000X o risco de câncer de pele  exposição solar ou irradiação UV

31 REPARO POR EXCISÃO DE NUCLEOTÍDEOS - NER
Etapas: Reconhecimento da lesão no DNA (complexo XPA-XPC)  ligam-se ao DNA danificado  abertura da dupla hélice  atividade de helicase  XPB e XPD Dupla incisão na cadeia danificada: 3’ (XPG) e 5’ (XPF) Excisão  remoção do segmento de DNA Síntese de DNA  DNA polimerase Ligação da cadeia  DNA ligase

32 Reparo por excisão de nucleotídeos (NER)
Reconhecimento dano (XPA-XPC)→ interação com TFIIH →atividade de helicase XPG: endonuclease que corta a fita em 3’ ERCC1-XPF: endonuclease que corta a fita em 5’ Fragmento nucleotídeos DNA pol, PCNA, RPA e RFC: síntese da fita nova Ligase

33 REPARO DE QUEBRAS NO DNA FITA DUPLA
DSB (quebra fita dupla): lesão espontânea induzida por radicais de O2 livres, replicação do DNA e agentes genotóxicos como a radiação ionizante causa de aberrações cromossômicas Reparo homólogo (RH)  pareamento com o cromossomo homólogo intacto Reparo de ligação das extremidades não- homologa (NHEJ)  religação direta das extremidades quebradas

34 REPARO DE QUEBRAS NO DNA FITA DUPLA
Reparo homólogo (RH)  Etapas Reconhecimento da quebra e pareamento do cromossomo homólogo intacto com o cromossomo que apresenta a quebra dupla Degradação das extremidades danificadas Deslocamento da cromátide-irmã intacta para o sítio a ser reparado A cromátide-irmã serve como molde para síntese de DNA  restaura a sequência original Ligação das extremidades

35 REPARO HOMÓLOGO Cromátides irmãs Reparo DNA com fidelidade
Radiação ionizante Quebra de cadeia dupla DNA ligase DNA pol Degradação 5’-3’ Síntese de DNA e ligação das cadeias Rad50 MRE11 NBS1 Rad52 BRCA2 Rad51 BRCA1 Rad54 Invasão da cadeia

36 Processamento das extremidades DNA reparado com baixa fidelidade
LIGAÇÃO DAS EXTREMIDADES NÃO-HOMÓLOGAS Agente danificante DNA fita dupla Quebra de cadeia dupla DNA PKc1 Processamento das extremidades KU80 KU70 XRCC4 DNA ligase IV Ligação das extremidades DNA reparado com baixa fidelidade

37

38 SÍNDROMES DE INSTABILIDADE CROMOSSÔMICA
Xeroderma Pigmentoso Síndrome de Cockaine Tricotiodistrofia Anemia de Fanconi Ataxia telangiectasia Síndrome de Bloom SÍNDROMES DE INSTABILIDADE CROMOSSÔMICA defeitos nos mecanismos de reparo e replicação do DNA  freqüência  aberrações cromossômicas  incidência  câncer

39 manifestações cutâneas (1,5 anos) anomalias oculares (4 anos)
XERODERMA PIGMENTOSO (XP)  AR  Clínica manifestações cutâneas (1,5 anos) anomalias oculares (4 anos) anomalias neurológicas (6 meses) Xeroderma (pele seca) Incidência:1/ (USA); 1/ (Japão) Células XP: sensíveis a radiação UV indivíduos incapazes reparar dímeros TT: risco ↑ câncer de pele (2000x) XP: defeito no reparo de excisão de nucleotídeos (NER)

40 grupos de complementação: XPA-XPG diferenças clínicas
grupos de complementação: XPA-XPG diferenças clínicas defeitos enzimáticos incapacidade de excisar danos induzidos pela luz UV e mutagênicos químicos  diagnóstico exposição a luz solar  tratamento proteção da pele da luz solar chapéus óculos que absorvem luz UV bloqueadores solares roupas protetoras acompanhamento periódico por dermatologista

41 alterações da pigmentação da pele (64%) baixa estatura (62%)
ANEMIA DE FANCONI (FA) AR Clínica anemia alterações da pigmentação da pele (64%) baixa estatura (62%) malformações do rádio (50%) anomalias oculares (41%), renais (34%), microcefalia (37%), deficiência mental (25%) 90% anemia aplástica

42 descrita 1927 Guido Fanconi
 incidência: 1/ a 1/ indivíduos  8 grupos de complementação: FA-A, FA-B, FA-C, FA-D1, FA-D2, FA-E, FA-F e FA-G heterogeneidade genética

43  células FA: sensíveis à agentes químicos que causam ligações cruzadas entre as fitas de DNA:
-mitomicina C (MMC), diepoxibutano (DEB), mostarda nitrogenada (NM), cisplatina , ... freqüência  de neoplasias: leucemias e tumores hepáticos quebras cromossômicas espontâneas, figuras tri, quadri e multiradiais,

44 figuras radiais endorreduplicação

45 retardo de crescimento pré e pós-natal (145 cm H; 130 cm M)
SÍNDROME DE BLOOM (SB) AR Clínica  peso ao nascimento retardo de crescimento pré e pós-natal (145 cm H; 130 cm M) telangiectasias e fotossensibilidade (borboleta) cabeça alongada, microcefalia, inteligência normal imunodeficiência: infecções (respiratórias e gastrointestinais)

46 Incidência: 1/ judeus asquenazim  figuras quadrirradiais mutações no gene BLM 15q26.1 DNA helicase ( RecQ) papel na replicação e reparo do DNA por recombinação homóloga Risco maior de câncer: carcinomas, leucemias e linfomas

47 -ataxia cerebelar (12-14 meses) disfunção neuromotora
ATAXIA TELANGIECTASIA (AT) SÍNDROME DE LOUIS-BAR AR Clínica -ataxia cerebelar (12-14 meses) disfunção neuromotora -telangiectasia olhos e pele (3 e 5 anos) retardo de crescimento (70%) incidência neoplasias (linfoma e leucemia linfóide) e imunodeficiências incidência: 1/40.000 risco  câncer de mama heterozigotos AT

48 células AT sensíveis a radiação ionizante e agentes radiomiméticos (N-acetoxi-N-2-acetil-2-aminofluoreno - 4-NQO)  linfócitos AT rearranjos espontâneos dos cromossomos 7 e 14  4 grupos de complementação: A, C, D e E mutações gene ATM gene ATM (11q22-23) proteína quinase  reconhece a lesão no DNA ATM fosforila p53 parada no ciclo celular em G1 ou apoptose mutações no gene ATM abolem mecanismo de reparo pré-síntese de DNA acúmulo de células com DNA lesado  risco de transformação celular

49 PERSPECTIVAS Polimorfismos em genes de reparo: Variantes alélicas
Capacidade reduzida de reparo Risco de câncer induzido por agentes ambientais Interação gene x ambiente Populações de risco

50