Mutação

Variabilidade

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

Tipos de Mutação

• Mutação Somática– 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– Transição (purina →purina; pirimidina →

pirimidina)– Transversão (purina →pirimidina ou vice-versa)

• InDel– Inserção– Deleção

Causas das mutações

• Espontânea– 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.

• Escorregões na fita

Mutações Espontâneas

• Modificações químicas– Desaminação

Mutações Espontâneas

A Citosina perde o grupo amino e se converte em UracilaO sistema de reparo da célula retira a Uracila e coloca umaTimina 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

• 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

Mutágenos químicos

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 UracilaA Uracila pareia com a Adenina e é substituída por uma TiminaSe 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