Mutação

Variabilidade Toda a variabilidade existente no planeta não seria possível sem as mutações...

Tipos de Mutação Mutação Somática Mutação em células germinativas Não passa para a próxima geração Reprodução vegetativa em plantas Atinge o indivíduo que sofreu a mutação Mutação em células germinativas Não atinge o indivíduo que sofreu a mutação Atinge sua prole

Tipos de Mutação Mutação de ponto InDel Transição (purina →purina; pirimidina → pirimidina) Transversão (purina →pirimidina ou vice-versa) InDel Inserção Deleção

Causas das mutações Espontânea Induzida Ocorre natural e aleatoriamente (em qualquer ponto do genoma) Induzida Exposição a agentes externos como substâncias tóxicas ou radiação

Mutações Espontâneas Mal pareamento de bases (mismatches)

Bases tautoméricas

Adenina com um átomo de hidrogênio a mais

O mal pareamento T-G resulta em uma transião TA – CG.

Mutações Espontâneas Escorregões na fita

Mutações Espontâneas Modificações químicas Desaminação A Citosina perde o grupo amino e se converte em Uracila O sistema de reparo da célula retira a Uracila e coloca uma Timina no lugar (transição CG – TA)

Mutações Espontâneas Modificações químicas Depurinação Perda de uma purina Os sistemas de reparo substituem o nucleotídeo sem purina e acabam provocando uma mutaççao

Mutações induzidas Mutágenos são substâncias capazes de aumetar a taxa de mutação Mutágenos químicos Radiação

Mutações induzidas Mecanismos de mutação induzida: Substituição de uma base Alteração de uma base (provoca mal-pareamento) Dano de uma base (faz com que não haja pareamento)

Mutágenos químicos Análogos de base

Modificações fazem o 5BU parecer uma citosina Transição AT - GC

Mutágenos químicos Agentes alquilantes – induzem pareamentos errados entre bases Oxigênio reativo – radicais livres, que são aumentados pelo fumo e exposição a poluentes Quebra o DNA modifica a forma das bases, provocando pareamentos errados

Mutágenos químicos Agentes intercalantes Brometo de Etídeo – laboratório de manipulação de DNA Modificam a estrutura da dupla hélice provocando inserções e deleções durante a replicação

Modificam a forma geral da dupla hélice

Radiação 1 – pode quebrar as fitas da dupla-hélice rompendo as ligações entre os açúcares e os fosfatos. Se apenas uma das fitas for quebrada, o dano é facilmente reparado. Mas se as duas fitas forem quebradas, uma parte grande do cromossomo pode ser perdida 2- pode provocar a formação de dímeros Entre duas timinas Entre uma timina e uma citosina

Para o reparo, a maquinaria de replicação assume que há duas timinas e adiciona 2 adeninas à fita nova. Se o dímero ocorreu entre duas timinas, tudo bem! Se o dímero ocorreu entre uma timina e uma citosina, transição CG – AT

Consequências das mutações As mutações podem ocorrer em qualquer ponto do DNA. Em sequências codificadoras Em sequências não codificadoras

Consequências das Mutações Em sequências codificadoras Aparecimento de um novo alelo na população Mutações silenciosas Mutação sinônima Mutação de sentido trocado Mutação sem sentido Modificação da matriz de leitura

Mutação Silenciosa Ocorre quando um nucleotídeo é substituído por outro que não altera o aminoácido

Mutação sinônima Ocorre quando um aminoácido é substituído por outro, que tem propriedades parecidas e não altera, ou altera muito pouco a função da proteína

Mutação de sentido trocado Altera o aminoácido e altera a proteína Fenilcetonúria Substituição do par CG para o par AT na posição 408 do mRNA, modificando o códon CGG (arginina) para UGG (triptofano) Causa a inativação da enzima

Mutação sem sentido Insere um códon stop no meio da seqüencia do mRNA

Mudança na matriz de leitura

Consequências das Mutações Em sequências não codificadoras Ao nível do DNA: Perda (ou ganho) de sítios de ligação da RNA polimerase Perga (ou ganho) de sítios de ligação com proteínas reguladoras da transcrição Ao nível do mRNA: Modificações nos sítios de retirada de íntrons Modificações nos sítios que regulam a tradução

Mutações em sequências não codificadoras têm o potencial de mudar o padrão de expressão de um gene, alterando a quantidade, o período em que o gene é expresso ou as respostas a estímulos ambientais. Elas alteram a quantidade de proteína a ser produzida, mas não a estrutura da proteína. Podem também bloquear uma via metabólica, alterando completamente o fenótipo do indivíduo

É bom lembrar que muitas mutações de ponto nas sequências não-codificadoras podem não ter qualquer efeito fenotípico.

Mutações condicionais

Mutações condicionais Gatos siameses – Têm uma enzima da via de deposição da melanina sensível à temperatura A via é bloqueada na temperatura normal do corpo, e o pigmento não é depositado pelo resto do corpo. O pigmento só é depositado nas extremidades, porque estas extremidades são mais frias que o resto do corpo.

Outras classificações das mutações Neutras Funcionais

Mutações Neutras Mutações silenciosas ou sinônimas Ocorre a mutação Outro alelo é formado A enzima ainda funciona – não há danos aparentes

Mutações funcionais Novas funções Neutras (cor nova de olhos) Ganho de função – o novo alelo produz uma nova proteína que é expressa – alelo dominante Perda de função – o novo alelo produz uma proteína não funcional – alelo recessivo

Com tantas formas de mudar, como a vida conseguiu florescer no Planeta? Mecanismos de Reparo!!!

Reparo de escorregões Escorregões provocam a formação de loops Outras enzimas são recrutadas para retirar a parte mutada e reorganizar o DNA

Reparo Direto Se uma base foi modificada (desaminada, por exemplo), enzimas reintroduzem o grupo amino que está faltando Se a citosina perder o NH2, é convertida em Uracila A Uracila pareia com a Adenina e é substituída por uma Timina Se houver reparo direto, esta mutação não ocorre.

Reparo por excisão de base (sistema dependente de homologia) Uma base, ou conjunto de bases inseridas erradas podem ser retiradas e substituídas por bases novas; O mecanismo utiliza a complementaridade de bases da dupla-fita Ocorre o corte da ligação base-açúcar e a substituição pela base correta, de acordo com o molde.

Reparo por excisão de Nucleotídeos Distorções da hélice – podem causar bloqueio na replicação (pode causar a morte celular) Reconhecimento das bases danificadas Montagem de um complexo multiproteico no local Corte do filamento danificado em local antecedente ao danificado (≈ 30pb entre os cortes) Uso do filamento não modificado como molde

Depois da replicação Como saber qual a fita errada e qual a certa? Sabendo qual a fita molde

Síntese de DNA translesão Bases do filamento molde estão tão modificadas que não pareiam com nenhuma outra Bloqueio da síntese de DNA – potencial morte celular... DNA polimerases não específicas (bypass) que são capazes de parear estas bases danificadas com quaisquer outras bases – pareamento inespecífico→ Mutação.

O sistema de reparo causa mutação? Sim, mas é melhor que condenar a célula à morte. A polimerase bypass é inespecífica, faz poucos pareamentos e provoca mutações.

Reparo de quebras bifilamentares Quebra de ambos os filamentos A célula utiliza a maquinaria do crossing-over meiótico A cromátide irmã serve como molde para a regeneração de um fragmento de DNA dupla-fita com problemas

Reparo do DNA Reparo de mal pareamento: a base mal pareada é simplesmente retirada e a base correta é inserida DNA polimerase ligase