Mutações. Disciplina: Estudo da Genética e da Evolução Turma: Terapia Ocupacional (1 o Ano)

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1 Disciplina: Estudo da Genética e da Evolução Turma: Terapia Ocupacional (1 o Ano) Mutações Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini marilanda_bellini@yahoo.com Blog:

2 Mutação Qualquer mudança na sequência de nucleotídeos ou arranjo do DNA. súbitas espontâneas variação hereditária.

3 Mutante Fenótipo resultante de mutação

4 Introdução: a natureza das diferenças genéticas DOENÇAS As mutações promovem a evolução já que determinam aumento na variabilidade genética. VARIABILIDADE FENOTÍPICA DNA 99,9% idêntico entre duas pessoas NENHUM EFEITO NO FENÓTIPO

5 Mutação: Características Básicas Mutações somáticas x Mutações germinativas Células somáticas: Mutação somática Células germinativas: Mutação herdável Griffiths, 2001

6 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

7 Tipos de mutações Tiposde Mutaçõese suas Ferequencias Estimadas Classe de Mutação Mecanismo Frequência Genômica Não-disjunçãodos cromossomos 10-2 /divisãocelular Cromossômica RearranjoCromossômico 6x10-4 /divisãocelular Gênica Mutaçãode par de base /par de base/divisãocelular /locus/geração THOMPSON & THOMPSON, 2002

8 Disciplina: Estudo da Genética e da Evolução Turma: Terapia Ocupacional (1 o Ano) Mutações Gênicas Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini marilanda_bellini@yahoo.com Blog:

9 Classificação das mutações gênicas 1. Mudanças na sequência do DNA - Substituições - Inserções e deleções - Inversão 2. Mudanças Funcionais -Silenciosa -Sentido trocado -Sem sentido -Mudança de matriz de leitura (Frameshift)

10 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.

11 1. Mudanças na sequência de DNA Mutação de ponto 1.1. Substituições: -Transição: purina por purina(a G) pirimidina por pirimidina(t C); -Transversão:AouG TouC. Purina Pirimidina Classificação das mutações gênicas Transversão G T

12 1. Mudanças na sequência de DNA Mutação de ponto Classificação das mutações gênicas 1.1 Substituição Substituição (A-G)... AAG AGA ATA GCG CTG......Phe..Ser..Tyr..Arg.Asp AAG AGA GTA GCG CTG......Phe..Ser..His..Arg..Asp...

13 1. Mudanças na sequência de DNA Mutação de ponto Classificação das mutações gênicas 1.2 Inserção e deleção Adição Remoção 1pb ou grandes trechos

14 1. Mudanças na sequência de DNA Mutação de ponto Classificação das mutações gênicas 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...

15 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...

16 2. Consequências Funcionais: CÓDIGO GENÉTICO Classificação das mutações gênicas

17 2. Consequências Funcionais: 2.1. Mutação Silenciosa: sem alteração do produto gênico. Classificação das mutações gênicas

18 2. Consequências Funcionais: Classificação das mutações gênicas 2.2. Mutação de sentido trocado(missense): Ocódonparaumaminoácidoésubstituídoporumcódon para outro aminoácido

19 2. Consequências Funcionais: 2.2. Mutação de sentido trocado(missense): Classificação das mutações gênicas Hemoglobina Normal Éxon 1 Íntron Éxon 2 Íntron Éxon 3 Hemoglobina S...ATGGTGCATCTGACTCCTGAGGAG... GTG ácido glutâmico valina Anemia Falciforme

20 Classificação das mutações gênicas 2. Consequências Funcionais: 2.3. Mutação sem sentido(nonsense): Ocódon para umaminoácidoésubstituídoporum códon de terminação.

21 Classificação das mutações gênicas 2. Consequências Funcionais: 2.3. Mutação sem sentido(nonsense): Substituição (C-T)... CGA CGC CGG......Arg Arg Arg TGA CGC CGG......STOP Hemofilia A

22 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)

23 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

24 Bases moleculares das mutações gênicas NOVAS MUTAÇÕES ESPONTÂNEAS INDUZIDAS

25 Mutações espontâneas Fonte de variação genética Frequênciabaixa: 10 5 a 10 8 Mecanismos moleculares: erros na replicação do DNA lesões espontâneas: desaminação, depurinaçãoe danos oxidativos elementos genéticos de transposição

26 Mutações espontâneas Erros na Replicação O mal pareamento durante a replicação é uma fonte de substituição espontânea: mal pareamento por mudanças tautômericas

27 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. Alterama formaçãodas pontes de hidrogênio, durante replicação

28 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

29 Mutações espontâneas Erros na Replicação Griffiths, 2001

30 Lesões espontâneas -Depurinação: perda de bases púricas (A e G)/dia/célula -Desaminação: 100 bases C U, T/dia/célula Transição: GC/AT

31 Lesões espontâneas Danos oxidativos ao DNA: ação de espécies de oxigênio ativo, produzidos como subprodutos de metabolismo aeróbico normal, como: radicais superóxido(o.) radicaissuperóxido(o 2.) peróxidodehidrogênio(h 2 O 2 ) radicais hidroxila(oh)

32 Mecanismos de indução de mutação MUTÁGENOS QUÍMICOS FÍSICOS (radiação/calor) BIOLÓGICOS (vírus)

33 Mecanismos de indução de mutação

34 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

35 Mecanismos de indução de mutação Substituição de bases -Análogos de bases podem ser substitutos frequentes durante a replicação. Timina Análogo da Timina 5-Bromouracila

36 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)

37 Mecanismos de indução de mutação Alteração de Bases Agentes Alquilantes Transferência de grupo etil Transição: Griffiths, 2001

38 Mecanismos de indução de mutação Constituem moléculas longas e achatadas que mimetizam pares de bases; Alteração de Bases Agentes Intercalantes Intercalam-se entre dois pares de bases adjacentes Na duplicação INSERÇÃO OU DELEÇÃO Griffiths, 2001

39 Mecanismos de indução de mutação Alteração de Bases Exemplo de Corante Laranja de Acridina: Agentes Intercalantes Inserções de pares únicos de nucleotídeos ou deleções Brown, 1999

40 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

41 Mecanismos de indução de mutação RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA Transições C/T Transversões Mudanças de matriz de leitura Dano as Bases A luz UV gera alterações no DNA (fotoprodutos): - Anel ciclobutil (2 pirimidinas unidas no mesmo filamento); - Fotoproduto 6-4

42 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

43 Mecanismos de indução de mutação Os mutágenos induzem mutações por uma variedadede mecanismo. Alguns, mimetizambases normais e são incorporados ao DNA, causando pareamentoincorreto. Outros, danificambases, que então não são corretamente reconhecidas pela DNA polimerase durante a replicação, resultando em mal pareamento.

44 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

45 Referências BROWN, T.A. Genética Um enfoque molecular. Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 3ª ed., 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, NUSSBAUM, R.L.; MCINNES, R.R. & WILLARD, H.F. Thompson e Thompson Genética Médica. 7ª ed.,elsevier, SNUSTAD, P.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de Genética. 4ª ed., Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2008.