MUTAÇÃO E MECANISMOS DE REPARO UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA DISCIPLINA DE BIOLOGIA MOLECULAR MUTAÇÃO E MECANISMOS DE REPARO

NÃO É ESTÁTICO constantemente exposto a agentes naturais ou artificiais que provocam modificações MUTAÇÕES Modificações na informação genética que resultam em células ou indivíduos com alterações fenotípicas

todo organismo que exibe uma forma diferente da de seus ascendentes, a qual é resultado da presença de uma mutação MUTANTE Qualquer modificação súbita e hereditária no conjunto gênico de um organismo, que não é explicável pela recombinação genética preexistente MUTAÇÃO genômica (adição ou perda de cromossomos); cromossômica (adição, perda ou mudança de local/orientação de segmentos cromossômicos); gênica (alteração em um único gene).

Fonte básica para toda a variabilidade genética, MUTAÇÃO Fonte básica para toda a variabilidade genética, constituindo matéria prima para a evolução

CONSEQUÊNCIAS DAS MUTAÇÕES

Mutantes letais condicionais análise de processos biológicos Mutações letais em um ambiente (condição restritiva) e viáveis em um segundo ambiente (condição permissiva). Mutantes auxotróficos: são incapazes de sintetizar um metabolito essencial que pode ser sintetizado por outro indivíduo do tipo selvagem. Esses mutantes crescem quando o metabólito é fornecido pelo meio. Mutantes sensíveis à temperatura: são viáveis em uma temperatura específica Mutantes sensíveis ao repressor: são viáveis quando um supressor está presente, mas não na ausência dele.

MUTAÇÕES Alterações no DNA Células somáticas afetam apenas algumas células do próprio indivíduo onde ocorrem podem ter consequências como o câncer Células germinativas (gametas) são passadas para a próxima geração afetam todo o organismo que a herda germinativas somáticas

Mutações espontâneas Mutações induzidas agentes mutagênicos Foi sugerido que animais com períodos de vida mais longos possuem capacidade maior para reparar o deu DNA do que espécies com períodos de vida mais curtos, desse modo resultando em frequências de mutação mais baixas Mutações induzidas agentes mutagênicos

Mutações gênicas: mudanças em um ou poucos nucleotídeos Mutações cromossômicas: mudanças na estrutura ou no número de cromossomos Mutações gênicas: mudanças em um ou poucos nucleotídeos

QUANTO A ALTERAÇÃO CAUSADA NO GENE MUTAÇÕES GÊNICAS QUANTO A ALTERAÇÃO CAUSADA NO GENE Mutação pontual (um nucleotídio) Mutação sinônima Mutação não sinônima Mutação sem sentido (nosense) Mutação por deslocamento da fase de leitura Mutação por Inserção Mutação por Deleção

Mutações Pontuais UUA UUC CUA UUG GUA AUA UUU UCA UGA UAA MUTAÇÕES GÊNICAS Mutações Pontuais UUC CUA Phe Leu UUA UUG GUA Leu Val Leu AUA UUU Ile Phe UCA UGA UAA Ser Stop Stop

Inserções e Deleções

Substituições de bases envolvem a substituição de, normalmente, uma única base casos raros: várias bases são substituídas

TRANSIÇÃO a substituição de uma purina por outra ou de uma pirimidina por outra; TRANSVERSÃO a substituição de uma purina por uma pirimidina ou vice-versa.

MUTAÇÃO SILENCIOSA/SINÔNIMA Substituição resulta em um novo códon que codifica o MESMO aminoácido MUTAÇÃO NÃO SINÔNIMA Substituição resulta em um novo códon que codifica um aminoácido DIFERENTE

MUTAÇÃO SEM SENTIDO (nonsense) Códon que especifica um aminoácido é substituído por um códon de terminação

SNPs Single Nucleotide Polymorphism Polimorfismos de base única http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/faq/snps.shtml http://nci.nih.gov/cancertopics/understandingcancer/geneticvariation/Slide1 Frequência de mais de 1% na população

Sequenciamento do Genoma Humano 2 milhões de SNPs

comum G para C variante

Códon no RNA GAU para GUU Aminoácido Aspartato para Valina DNA SNP T para A Códon no RNA GAU para GUU Aminoácido Aspartato para Valina Mudança na proteína Aspartato Valina mRNA C T G A U G U U GAU GUU C A A

Mutações tautoméricas Watson e Crick observaram o movimento de átomos de Hidrogênio nas purinas e pirimidinas, resultando em formas menos estáveis das bases. A pode parear com C e T pode parear com G A-T A-T A-T A-T A-T A*-C G-C

Lesões induzidas por agentes mutagênicos Dímeros de Timina (exposição a luz UV) Alquilação (G - 06 metilguanina - pareia com T) - nitrosaminas Tranferência de grupamentos metila ou etila para os sítios reativos das bases e dos fosfatos da cadeia de DNA Adição de grupamentos químicos volumosos à molécula de DNA (Reação com carcinógenos)

Lesões induzidas por agentes mutagênicos Alquilação (Guanina - 06 metilguanina) Dímeros de Timina

Brometo de etídio

MUTAÇÕES NO HOMEM AT por TA HbA- ÁCIDO GLUTÂMICO HbS- VALINA ANEMIA FALCIFORME

MECANISMOS DE REPARO DO DNA

Mecanismos de reparo Reversão direta da lesão no DNA Fotoreativação Reparo de bases alquiladas Reparo por excisão Excisão de bases Excisão de nucleotídeos Reparo de malpareamentos Reparo pós-replicação Reparo por recombinação Reparo sujeito a erros

Reparo por fotorreativação Remoção dos dímeros de pirimidina formação UV Enzima fotoliase se liga ao dímero e pela absorção de luz converte o dímero em monômeros de pirimidina

Reparo por fotorreativação Fotoliase

Reparo de bases alquiladas O6-metilguanina-metiltransferase Remoção do grupamento metila e transferência para a enzima Não há meios de recuperar a enzima metilada.

Reparo por excisão de bases Desaminação da citosina em uracila Uracil-DNA-glicosilase AP endonuclease DNA polimerase I DNA ligase

Reparo por excisão de nucleotídeos Proteínas UvrA, UvrB, UvrC e UvrD: identificam, separam e clivam a fita de DNA DNA polimerase I DNA ligase 4 nt 8 nt

Reparo de bases malpareadas sistema de correção de erro MutS, MutL e MutH: DNA polimerase DNA ligase CLIVA FITA NÃO METILADA GATC

Reparo pós-replicação Não remove a lesão, mas possibilita a continuidade da replicação. Dois Sistemas: Reparo por recombinação homóloga Reparo sujeito a erros (error-prone)

Reparo por recombinação pós-replicação

Reparo sujeito a erros Usado em condições extremas: perda de um par de bases Uma das 4 bases é inserida no local lesado, mesmo não tendo a informação molde Mecanismo de mutação próprio

Resposta SOS RecA ligada a DNA fita simples (lacuna – dímero) degrada a proteína repressora dos gene SOS (LexA) Genes SOS: grupo de aproximadamente 15 genes, incluindo uvrA-D, recA, umuC e D, SSB. Sua expressão aumenta no DNA lesado. Podem codificar genes envolvidos na síntese e reparação do DNA.

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