Mutação
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MUTAÇÕES (CROMOSSÔMICAS & GÊNICAS) Dr. Cláudio C Silva Mestrado em Genética Disciplina: Mutagênese e Mecanismos de Reparo de DNA INTRODUÇÃO Alterações permanentes no material genético de um organismo. Mutações podem ser causadas por: [a] Erros na cópia do material durante a divisão celular [b] Exposição a radiação, mutagênicos químicos ou vírus Dogma Central INTRODUÇÃO Dogma Central INTRODUÇÃO Dogma Central INTRODUÇÃO Sistemas enzimáticos de reparo garantem a manutenção e a transmissão fiel da informação genética de geração em geração. No entanto, nenhum sistema biológico é perfeito o suficiente para garantir que não ocorra erros durante ou após a duplicação do DNA. As modificações permanentes no material genético e que são passíveis de serem herdadas pelas células filhas ou pelos descendentes são denominadas mutações INTRODUÇÃO Nem todas as mutações resultam em alteração no fenótipo das células afetadas, pois pequenas alterações no genoma pode não modificar a fisiologia celular. Por outro lado, existem situações em que uma mutação acaba sendo prejudicial pois alteram proteínas importantes na fisiologia celular Porém, mesmo sendo potencialmente prejudiciais, as mutações são a fonte primária de toda a variação genética encontrada dentro das espécies. Metabolismo Celular Alterações nos Pontos de Checagem do Ciclo Celular Radiação Ultravioleta Radiação Ionizante INTRODUÇÃO Alterações nos Transcritos Exposição Química Alterações nos complexos enzimáticos relacionados com o sistema de reparo Erros de Replicação Indução de Morte Celular (Apoptose) INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO Diagrama da divergência dos grupos taxonómicos modernos em relação aos seus ancestrais comuns. Mutação (Processo & Produto) Definição Mudança súbita e hereditária no material genético (DNA) Mutante Célula ou organismo que exibe a forma (fenótipo) alterada como resultado de uma mutação Uma mutação nova que não foi herdada de nenhum dos pais é chamada mutação de novo. Célula tumoral levedura Mutação no gene Ipl1 (Aurora kinase) Drosophila sp MUTAÇÃO Princípio fundamental Agentes naturais e artificiais Gene Proteína variante Propriedades distintas Efeito fenotípico Albinismo Propriedades mantidas Fenótipo é mantido Mutação em região não-crítica, sem modificação da estrutura primária INTRODUÇÃO Polimorfismo • Nem toda proteína variante tem consequência clínica ou deletéria • Coexistência de duas ou mais variantes na população: • Estruturalmente distintas • Geneticamente diferentes • Relativamente comuns Claytonia virginica Theridion grallator INTRODUÇÃO Porque estudar mutações? • Podem ter consequências deletérias ou organismos ou seus descendentes vantajosas para os • Permite compreender os processos biológicos (Evolutivos) • São o maior componente da variabilidade genética, correspondendo ao combustível da evolução Mutações germinativas Organismos multicelulares Mutações somáticas Mutação Efeitos Funcionais Dominantes ou recessivas? Características dos fenótipos, não dos genes... [a] Mutações de ganho de função Caráter dominante [b] Perda de função Carácter recessivo (*) Haploinsufiência Exemplo: Acondroplasia (Nanismo rizomélico) Ganho de Função Albinismo Perda de Função LMC LEUCEMIA MIELÓIDE CRÔNICA LMC LEUCEMIA MIELÓIDE CRÔNICA LMC Origina o desenvolvimento de uma nova proteína (Ganho de Função) LMC LEUCEMIA MIELÓIDE CRÔNICA LMC LEUCEMIA MIELÓIDE CRÔNICA Anemia Falciforme (Perda de Função) Seqüência de aminoácidos Seqüência de nucleotídios Tipo de Hb A (normais) - Pro - Glu - Glu - CCT - GAG - GAG - S (afetados) - Pro - Val - Glu - CCT - GTG - GAG - A S AS 1,1kb 0,2 kb 1,1 kb 0,2kb intron Mst II Mst II Mst II Southern blotting + cDNA da -globina marcado MUTAÇÃO TIPOS BÁSICOS ABERRAÇÕES CROMOSSÔMICAS mudanças grosseiras na estrutura dos cromossomos 6x10-4/divisão celular Ex: Translocações, deleções e inversões LMA LMA LEUCEMIA MIELÓIDE AGUDA MUTAÇÃO TIPOS BÁSICOS MUTAÇÃO GENÔMICA / CROMOSSÔMICA Não disjunção dos cromossomos 10-2/divisão celular Ex: Euploidias & Aneuploidias Hyla versicolor 4n 3n Bc. Binosa MUTAÇÃO TIPOS BÁSICOS MUTAÇÃO GÊNICA Mutações puntiformes nos genes 10-10/pb/divisão celular ou 10-5 a 10-6/locus/geração Ex: Substituição de bases OBS: Tecnicamente as mutações puntiformes não são visíveis como anormalidade citológica MUTAÇÃO TIPOS BÁSICOS MUTAÇÃO TIPOS BÁSICOS Bases Moleculares das Mutações Gênicas Pareamento correto das Bases Nitrogenadas MUTAÇÃO CONSIDERAÇÕES GERAIS Taxa de Mutação TM=no mutações novas/locus/geração •10-5 a 10-6 e/l/g; DP = 10-4 a 10-7 Considerando que os humanos têm 5x104 genes 1:10 chance do indivíduo receber uma mutação nova de um dos genitores Frequência de mutações novas 10-10 erros de replicação 10-15 divisões celulares (adulto) Milhares de mutações novas qqr nt qqr região do DNA MUTAÇÃO CONSIDERAÇÕES GERAIS Taxa de Mutação • Podemos estimar a taxa de mutações observando a frequência de mutações que ocorrem nos autossomas e a freqüência de mutações ligadas ao cromossomo X (homens são hemizigotos) • Exemplo: Acondroplasia (HAD) • Ocorre esporadicamente (famílias sem história prévia) como resultado de mutação nova no gene FRFG3 • Se um estudo detectar 7 RN com Acondroplasia esporádica em um ano entre 242.257 nascimentos • Taxa (freqüência) é: • 7/242,257 x 1/2 (2 alelos/zigoto) = 1.4 x 10-5 MUTAÇÃO CONSIDERAÇÕES GERAIS Taxas de mutação por gene podem ser intrinsecamente diferentes Todos os pb de um gene são igualmente suscetíveis à mutação? • Tamanho do gene: Alguns genes são grandes e tem TM maior • Localização: genes dispostos em regiões cromossômicas mais acessíveis ao dano genético • Sequência de espontâneas • Hot spots nucleotídeos: mais suscetíveis a mutações MUTAÇÃO CONSIDERAÇÕES GERAIS Taxa de Mutação TM Global em humanos é estimada em: ~1x10-6/gene/geração • Semelhante entre procariotes e microrganismos eucariotes TM estimada impacto na probabilidade de alterações genéticas a cada geração: 1x10-6 mutações/gene x 5x104 genes/genoma haplóide = 5x10-2 mutações/gameta (=5/100 ou 1/20). 1/20 x 2 gametas/zigoto = 1/10 chance de cada zigoto conter um mutação nova em qualquer lugar no genoma MUTAÇÃO CONSIDERAÇÕES GERAIS Mutações germinativas Cada ovócito = 22 mitoses e 1 meiose Espermatogônia (109) = 30 mitoses de embrião a puberdade 20 a 25 mitoses/ano e 1 meiose Cada espermatozóide = resultado de VÁRIAS divisões! Homem (25-30 anos) = ~100 mutações novas Ejaculado com 108 sptz = 1010 mutações novas!! MUTAÇÃO CONSIDERAÇÕES GERAIS Tipo Mecanismo Freqüência Exemplo 10-2/dc S. de Down Genômica Não-disjunção Cromossômica Rearranjo 6x10-4/dc Alteração na sequência 10-10/pb/dc Gênica Mutação de ponto 10-5 a 10-6/l/g LMC Hemoglobinopatias Câncer Mutação Região codificadora Região Reguladora Proteína Anormal Proteína Normal Causa da Patologia Perda da função Concentração reduzida Ganho da função Concentração aumentada Nova propriedade
