Mutações - Marilanda Bellini

Disciplina:
Estudo da Genética e da Evolução
Turma: Terapia Ocupacional (1o Ano)
Mutações
Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini
E-mail: [email protected]
Blog: http://marilandabellini.wordpress.com
Mutação
• Qualquer mudança na sequência de
nucleotídeos ou arranjo do DNA.
súbitas
espontâneas
variação hereditária.
Mutante
• Fenótipo resultante de mutação
Introdução: a natureza das diferenças genéticas
VARIABILIDADE
FENOTÍPICA
NENHUM
EFEITO NO
FENÓTIPO
DOENÇAS
As mutações promovem
a evolução já que determinam aumento
na variabilidade genética.
DNA 99,9%
idêntico
entre duas
pessoas
Mutação: Características Básicas
Mutações somáticas x Mutações germinativas
Células somáticas:
Mutação somática
Células germinativas:
Mutação herdável
Griffiths, 2001
Tipos de mutações
MUTAÇÃO GENÔMICA: afeta o número de cromossomos nas
células (aneuploidias) alterações numéricas
MUTAÇÃO CROMOSSÔMICA: altera a estrutura de
cromossomos individuais (translocações, deleções, inserções e
duplicações) alterações estruturais
MUTAÇÃO GÊNICA:
altera genes individuais.
pares de bases
em escala muito pequena
não observáveis citogeneticamente.
THOMPSON & THOMPSON, 2002
Tipos de mutações
Tipos de Mutações e suas
Ferequencias Estimadas
Classe de Mutação
Mecanismo
Frequência
Genômica
Não-disjunção dos cromossomos
10-2/divisão celular
Cromossômica
Rearranjo Cromossômico
6x10-4/divisão celular
Gênica
Mutação de par de base
10-10/par de base/divisão celular
10-5 – 10-6 /locus/geração
THOMPSON & THOMPSON, 2002
Disciplina:
Estudo da Genética e da Evolução
Turma: Terapia Ocupacional (1o Ano)
Mutações Gênicas
Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini
E-mail: [email protected]
Blog: http://marilandabellini.wordpress.com
Classificação das mutações gênicas
1. Mudanças
sequência
DNA
2. Mudanças
Funcionais
na
do
- Substituições
- Inserções e deleções
- Inversão
-Silenciosa
-Sentido trocado
-Sem sentido
-Mudança de matriz de leitura
(Frameshift)
Classificação das mutações gênicas
1. Mudanças na sequência de DNA - Frameshift
Mutação de ponto
1.1 Substituição
ocorre a troca de
um ou mais pares
de bases.
Classificação das mutações gênicas
1. Mudanças na sequência de DNA
Mutação de ponto
1.1. Substituições:
-Transição: purina por purina (AG)
pirimidina por pirimidina (TC);
-Transversão: A ou G  T ou C.
Purina  Pirimidina
Transversão
GT
Classificação das mutações gênicas
1. Mudanças na sequência de DNA
Mutação de ponto
1.1 Substituição
Substituição (A(A-G)
............ AAG AGA ATA GCG CTG .................
..............Phe..Ser..Tyr..Arg.Asp...................
............ AAG AGA GTA GCG CTG .................
..............Phe..Ser..His..Arg..Asp..................
Classificação das mutações gênicas
1. Mudanças na sequência de DNA
Mutação de ponto
1.2 Inserção e deleção
Adição
Remoção
1pb ou grandes trechos
Classificação das mutações gênicas
1. Mudanças na sequência de DNA
Mutação de ponto
Adição (G)
............ AAG AGA ATA GCG CTG .................
..............Phe..Ser..Tyr..Arg.Asp...................
............ AAG AGA GAT AGC GCT G................
............ Phe...Ser..Leu..Ser..Arg ................
Deleção (A)
............ AAG AGA ATA GCG CTG .................
..............Phe..Ser..Tyr..Arg.Asp...................
............ AAG AGA TAG CGC TG................
............ Phe Ser Ileu Ala .................
Classificação das mutações gênicas
1.3. Inversão:
Excisão de uma parte
da dupla hélice seguida de
reinserção
na
mesma
posição, mas em orientação
inversa.
Inversão
…………..TTC TCA TAT CGC GAC…………………
............ AAG AGA ATA GCG CTG .................
..............Phe..Ser..Tyr..Arg.Asp...................
…………..TTC TCA TAT CGC GTC…………………
............ AAG AGA ATA GCG CAG .................
..............Phe..Ser..Tyr..Arg.Val...................
Classificação das mutações gênicas
2. Consequências Funcionais:
CÓDIGO GENÉTICO
Classificação das mutações gênicas
2. Consequências Funcionais:
2.1. Mutação Silenciosa:
sem alteração do produto gênico.
Classificação das mutações gênicas
2. Consequências Funcionais:
2.2. Mutação de sentido trocado (missense):
O códon para um aminoácido é substituído por um códon
para outro aminoácido
Classificação das mutações gênicas
2. Consequências Funcionais:
2.2. Mutação de sentido trocado (missense):
Hemoglobina Normal
Éxon 1
Íntron
Éxon 2
Íntron
Éxon 3
Hemoglobina S
....ATGGTGCATCTGACTCCTGAGGAG.....
GTG
ácido glutâmico
valina
Anemia Falciforme
Classificação das mutações gênicas
2. Consequências Funcionais:
2.3. Mutação sem sentido (nonsense):
O códon para um aminoácido é substituído por um códon
de terminação.
Classificação das mutações gênicas
2. Consequências Funcionais:
2.3. Mutação sem sentido (nonsense):
Substituição (C(C-T)
............ CGA CGC CGG .................
..............Arg Arg Arg...................
............ TGA CGC CGG .................
..............STOP
Hemofilia A
Classificação das mutações gênicas
2. Consequências Funcionais:
2.4. Mudança da matriz de leitura (Frameshift):
Adição ou deleção de pares de bases, não múltiplos
de 3 (perda completa da função da proteína normal)
Classificação das mutações gênicas
2. Consequências Funcionais:
2.4. Mudança da matriz de leitura (Frameshift):
Câncer de Próstata
Mitra N et al. (2011) SIGLEC12: A human-specific segregating (PSEUDO) gene encodes a signaling molecule expressed in
prostate carcinomas. J Biol Chem
Bases moleculares das mutações gênicas
NOVAS MUTAÇÕES
ESPONTÂNEAS
INDUZIDAS
Mutações espontâneas
• Fonte de variação genética
• Frequência baixa: 105 a 108
• Mecanismos moleculares:
– erros na replicação do DNA
– lesões espontâneas: desaminação, depurinação e
danos oxidativos
– elementos genéticos de transposição
Mutações espontâneas
Erros na Replicação
O mal pareamento durante a replicação é uma
fonte de substituição espontânea:
mal pareamento por mudanças tautômericas
Mutações espontâneas
Erros na Replicação
O mal pareamento durante a replicação é uma
fonte de substituição espontânea:
mal pareamento por mudanças tautômericas
Tautomeria Cetoenólica:
isomeria funcional em que os dois
isômeros ficam em equilíbrio químico
dinâmico.
Alteram a formação das pontes de
hidrogênio, durante replicação
Mutações espontâneas
Erros na Replicação
O mal pareamento durante a replicação é uma
fonte de substituição espontânea:
Mal pareamento por mudanças tautômericas
pH fisiológico
pH fisiológico
Mutações espontâneas
Erros na Replicação
Griffiths, 2001
Lesões espontâneas
-Depurinação:
perda de 10.000 bases púricas (A e G)/dia/célula
-Desaminação: 100 bases C U, T/dia/célula
Transição: GC/AT
Lesões espontâneas
• Danos oxidativos ao DNA:
ação de espécies de oxigênio ativo, produzidos
como subprodutos de metabolismo aeróbico
normal, como :
– radicais superóxido (O2.)
– peróxido de hidrogênio (H2O2)
– radicais hidroxila (OH)
Mecanismos de indução de mutação
MUTÁGENOS
QUÍMICOS
FÍSICOS (radiação/calor)
BIOLÓGICOS (vírus)
Mecanismos de indução de mutação
Mecanismos de indução de mutação
Atuam por 3 mecanismos diferentes:
1. SUBSTITUIR UMA BASE DE DNA
2. ALTERAR UMA BASE DE DNA
3. DANIFICAR UMA BASE DE DNA
Mecanismos de indução de mutação
Substituição de bases
-Análogos de bases podem ser substitutos frequentes durante a replicação.
Timina
Análogo da Timina
5-Bromouracila
Mecanismos de indução de mutação
Alteração de Bases
Agentes Alquilantes
Alguns mutágenos não são incorporados ao DNA,
mas alteram uma base, causando mal pareamento
específico:
-EMS (ETIL METANOSSULFATO)
-NG (NITROSOGUANIDINA)
(C2H5)
(CH3)
Adicionam grupos Alcil (etila e metila respectivamente)
Mecanismos de indução de mutação
Alteração de Bases
Agentes Alquilantes
• Transferência de grupo etil
• Transição:
Griffiths, 2001
Mecanismos de indução de mutação
Alteração de Bases
Agentes Intercalantes
• Constituem moléculas longas e achatadas que
mimetizam pares de bases;
• Intercalam-se entre dois pares de bases adjacentes
• Na duplicação INSERÇÃO OU DELEÇÃO
Griffiths, 2001
Mecanismos de indução de mutação
Alteração de Bases
Agentes Intercalantes
Exemplo de Corante
Laranja de Acridina:
Inserções de pares
únicos de nucleotídeos
ou deleções
Brown, 1999
Mecanismos de indução de mutação
Dano as Bases
CALOR: mutágeno
ambiental
-Resulta na perda de
bases (clivagem de
bases purínicas).
Substituições ou
deleções
Brown, 1999
Mecanismos de indução de mutação
Dano as Bases
RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA
Transições C/T
Transversões
Mudanças de matriz de leitura
A luz UV gera
alterações no DNA
(fotoprodutos):
- Anel ciclobutil (2
pirimidinas unidas no
mesmo filamento);
- Fotoproduto 6-4
Mecanismos de indução de mutação
Dano as Bases
Falhas no mecanismo de reparo
das alterações causadas pela UV
Dímeros de Timina
Xeroderma pigmentoso
susceptibilidade câncer de pele
fotossensível
Mecanismos de indução de mutação
Os mutágenos induzem mutações por uma
variedade de mecanismo. Alguns, mimetizam bases
normais e são incorporados ao DNA, causando
pareamento incorreto. Outros, danificam bases,
que então não são corretamente reconhecidas pela
DNA polimerase durante a replicação, resultando
em mal pareamento.
Resumindo
Mutações
Somáticas
Germinativas
1. Mudanças
na
sequência
do
DNA
Frameshift
2. Mudanças
Funcionais
- Substituições
- Inserções e deleções (Indel)
- Inversão
-Silenciosa
-Sentido trocado
-Sem sentido
-Mudança de matriz de leitura
Referências
BROWN, T.A. Genética – Um enfoque molecular. Guanabara
Koogan, Rio de Janeiro, 3ª ed., 1999.
GRIFFITHS, A.J.; MILLER, J.H.; SUZUKI, D.T.; LEWONTIN, R.C. &
GELBART, W.M. Introdução à Genética. 8° ed., Rio de Janeiro,
Guanabara Koogan, 2001.
NUSSBAUM, R.L.; MCINNES, R.R. & WILLARD, H.F. Thompson e
Thompson Genética Médica. 7ª ed.,Elsevier, 2008.
SNUSTAD, P.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de Genética. 4ª
ed., Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2008.