MUTAGÊNESE Prof. José Ferreira dos Santos Depto. de Genética, CCB, UFPE

Variabilidade genética

Variabilidade genética

Variabilidade genética Também somos variáveis Até que ponto somos diferentes? Ser diferente é problema? Porque a variação só é admirada em outras espécies?

Estase x Evolução A DNA polimerase é extremamente fiel (1 erro a cada 3 bilhões de bases) Os organismos vivos apresentam grande variabilidade genética Qual a fonte da imensa variabilidade da vida?

Objetivos da aula Discutir o conceito de mutação; Classificar as mutações e discutir suas origens e causas; Compreender as bases moleculares das mutações; Verificar as conseqüências das mutações; Discutir os mecanismos celulares de proteção contra mutações.

Mutações Alterações herdáveis na seqüência de nucleotídios do material genético. 1. Para simplificação, considera-se um gene como uma seqüência linear de pares de nucleotídios; 2. Cada seqüência de 3 nucleotídeos (trinca) especifica um aminoácido, portanto, qualquer mudança nesta seqüência é uma mutação.

Classificação das mutações 1. Quanto a Origem: Espontâneas Induzidas 2. Quanto a Localização: Somáticas Germinativas 3. Quanto a Expressão Fenotípica: Substituição silenciosa Sentido trocado Sem sentido

Agentes mutagênicos 1. Físicos: Radiação UV, Radiação ionizante (raios X, raios g e raios cósmicos) 2. Químicos: Análogos de bases, agentes alquilantes

Taxas de mutação 1.As taxas de mutações espontâneas são extremamente baixas em todos os organismos estudados; 2. Estas taxas variam consideravelmente dependendo do organismo; 3. Na mesma espécie estas taxas variam de gene para gene; 4. A taxa média de mutação espontânea é de cerca de 10-5.

Taxas de mutação espontânea em alguns organismos Taxa de mutação espontânea Virus, Bactérias, Neurospora 10-8 (uma em 100 milhões de divisões) Milho, Drosophila, Humanos 10-6 a 10-5 (entre uma em 1 milhão a uma em 100 mil divisões) Camundongos 10-5 a 10-4 (entre uma em 100 mil a uma em 10 mil divisões)

Bases moleculares das mutações 1. Mudanças tautoméricas: alterações na estrutura química das bases (ceto-enol para Guanina e Timina e imino-amino para Citosina e Adenina);

2. Análogos de bases: substâncias químicas que podem substituir as purinas ou pirimidinas durante a síntese do DNA, como a 5-bromouracila (5-BrU) e a 2-aminopurina (2-AP);

Análogos de bases

3. Agentes alquilantes: adicionam grupos químicos às bases nitrogenadas (Gás mostarda, EMS, EES);

Alquilação de base

4. Agentes intercalantes: intercalam-se entre as bases do DNA, produzindo uma distorção física, seguida de remoção e erro na reparação (proflavina, acridina orange).

Cromossomos de levedura visualizados com intercalação de brometo de etídio sob luz UV, após separação em gel por eletroforese de campo pulsado.

Tipos de mutações 1. Substituição de nucleotídio a) Transições: substituição de pirimidina por pirimidina ou purina por purina; b) Transversões: substituição de pirimidina por purina ou vice-versa. 2. Mudança de pauta de leitura a) Inserção de base b) Deleção de base

Mutação por transição

Consequências das mutações EMA DIZ BOM DIA Ganho de uma letra Troca de uma letra Perda de uma letra EMA DAZ BOM DIA EMA DIZ BOA DIA EMA DIZ BOM DIZ EMA IZB OMD IA Deleção EMA ADI ZBO MDI A Inserção Consequências das mutações

Hemoglobina S: exemplo de mutação

Detecção do potencial mutagênico 1. Teste de Ames Utiliza linhagens especiais da bactéria Salmonella typhimurium. Uma linhagem detecta substituição de bases e outras detectam mudança de pauta de leitura.

Teste de Ames

Detecção do potencial mutagênico 2. Teste SMART em Drosophila Utiliza linhagem especial de Drosophila melanogaster para detectar alterações nas estruturas de pelos das asas.

Mecanismos de reparação Fotorreativação Excisão de bases Excisão de nucleotídeos Pós-replicativos