Mutação e Mecanismos de Reparo UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS CENTRO DE BIOTECNOLOGIA DISCIPLINA DE BIOLOGIA MOLECULAR Mutação e Mecanismos de Reparo Karine Begnini begnini.k@gmail.com

MUTAÇÃO Modificações na informação genética que resultam em células ou indivíduos com alterações fenotípicas.

Fonte de toda variabilidade genética! MUTAÇÃO Qualquer alteração herdável e permanente na sequência de bases do DNA, que não seja explicável por recombinação. Genômica: adição ou perda de cromossomos (aneuploidias e euploidias) Cromossômica: aberrações cromossômicas (adição, perda ou mudança de local/orientação de segmentos cromossômicos) Gênica: alterações em genes individuais Fonte de toda variabilidade genética!

Células Somáticas Células Germinativas MUTAÇÃO MUTAÇÕES GÊNICAS Mutante: organismo que exibe característica diferente de seu ancestral, a qual é resultado da presença de uma mutação Tipo Selvagem (wild type): organismo que apresenta o gene não mutado Fenótipo: características observáveis de um organismo Alelos: diferentes formas de um mesmo gene Células Somáticas Células Germinativas

Modificações Tautoméricas MUTAÇÃO Como ocorrem mutações? Erros DNA polimerase ESPONTÂNEAS Modificações Tautoméricas HOTSPOTS 10-5 - 10-6 Locais do genoma nos quais ocorrem maior número de mutações do que o esperado para uma distribuição aleatória 10-9 - 10-10

UUA CUA UUC GUA UUG AUA UUU UCA UAA UGA Erros DNA polimerase MUTAÇÕES PONTUAIS Phe Leu GUA UUA UUG Val Leu Leu 1 – Substituição de base 5’ ATT CGA TAT TCA 3’ 5’ ATT CCA TAT TCA 3’ AUA UUU Ile Phe UCA UAA UGA Silenciosas Ser Stop Stop Neutras Diretas Transição: substituição de purina/purina ou pirimidina/pirimidina Transversão: substituição de purina/pirimidina ou pirimidina/purina

Modificam a fase de leitura dos códons, após o sítio de mutação Erros DNA polimerase MUTAÇÕES PONTUAIS 2 – Adição de base 5’ ATT CGA TAT TCA 3’ 5’ ATT CGC ATA TTC A 3’ 3 – Deleção de base 5’ ATT C _ AT ATT CA 3’ Modificam a fase de leitura dos códons, após o sítio de mutação

Modificações Tautoméricas Watson e Crick (1953) formas raras e instáveis átomos de H movem-se de uma posição para outra nas moléculas, modificando a forma química alteração no pareamento T = A A = C C = G G = T

INDUZIDAS - agentes mutagênicos Como ocorrem mutações? INDUZIDAS - agentes mutagênicos Físicos Radiação ultravioleta Mutação indiretamente! Timina

INDUZIDAS - agentes mutagênicos Como ocorrem mutações? INDUZIDAS - agentes mutagênicos Químicos Alquilações Nitrosaminas G = C *G = T Guanina Ocorre a transferência de grupamentos metila ou etila para os sítios reativos das bases e dos fosfatos da cadeia de DNA

INDUZIDAS - agentes mutagênicos Como ocorrem mutações? Brometo de Etídio INDUZIDAS - agentes mutagênicos Químicos Corantes Aromáticos

Mutantes auxotróficos Mutantes sensíveis à temperatura MUTAÇÃO Na pesquisa... Mutantes Letais Condicionais: utilizam condição restritiva e permissiva Mutantes auxotróficos Mutantes sensíveis à temperatura

MUTAÇÃO No homem... ANEMIA FALCIFORME  Sexto AA da cadeia β: - HbA- ÁCIDO GLUTÂMICO (-) - HbS- VALINA (neutro) A=T por T=A

Mecanismos de Reparo

Mecanismos de Reparo São mecanismos enzimáticos que visam reverter processos mutagênicos, sejam eles naturais ou artificiais Fotorreação Enzimática os danos geralmente podem ser reparados porque a informação genética está presente em ambas as fitas da hélice dupla; mecanismos universais; vários mecanismos podem atuar ao mesmo tempo no DNA lesado. Reparação de Bases Alquiladas Reparação por Excisão Reparação de Bases Malpareads Reparação por Desvio

FOTORREATIVAÇÃO ENZIMÁTICA Mecanismos de Reparo FOTORREATIVAÇÃO ENZIMÁTICA enzima FOTOLIASE (gene phr) presença de luz branca comum em vegetais

REPARAÇÃO DE BASES ALQUILADAS Mecanismos de Reparo REPARAÇÃO DE BASES ALQUILADAS enzima O6-metilguanina-metiltransferase não há meios de recuperação da enzima Guanina

Excisão de Nucleotídeos Mecanismos de Reparo REPARAÇÃO POR EXCISÃO Excisão de Bases Excisão de Nucleotídeos Uracila-DNA-glicosilase AP Endonuclease DNA Polimerase I DNA Ligase

Excisão de Nucleotídeos (REN) UvrAB REPARAÇÃO POR EXCISÃO Excisão de Nucleotídeos (REN) UvrBC Complexo enzimas Uvr (A, B, C e D) UvrC UvrB DNA Polimerase I UvrD DNA Ligase Controlado pelo Sistema SOS!

REPARAÇÃO DE BASES MALPAREADAS Mecanismos de Reparo REPARAÇÃO DE BASES MALPAREADAS Complexo de enzimas Mut (S, L, e H) DNA Polimerase I DNA Ligase Reconhecimento da sequência GATC Metilação!

Mecanismos de Reparo REPARAÇÃO POR DESVIO Não remove a lesão, mas possibilita a continuidade da replicação. Reparação por Recombinação Pós-Replicação ou Homóloga Reparação Sujeito a Erro

Mecanismos de Reparo Reparação por Recombinação Pós-Replicação ou Homóloga Complexo de enzimas Rec Controle pelo sistema SOS

Mecanismos de Reparo Reparação Sujeito a Erro utilizado em casos extremos, quando o dano ao DNA é total e não há meios de correção da molécula de maneira precisa; uma das quatro bases é inserida aleatóriamento no local lesado a fim de garantir a continuidade da replicação; chance de erro 3:4 Enzimas UmuC eUmuD Controle pelo sistema SOS!

Mecanismos de Reparo Sistema SOS Genes Uvr (A, B, C e D) recA Genes Uvr (A, B, C e D) LexA Genes umuC e umuD Genes dinA, dinB e dinC Genes SOS

OBRIGADA!