Licenciatura em Ciências Biomédicas. T1. Conceitos Gerais em Toxicologia

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1 urso Área Disciplinar icenciatura em iências Biomédicas oxicologia () no lectivo 203/204 Docente ema Duração Mestre Dr. uis Silva Santos. onceitos erais em oxicologia 6 horas ()

2 : onceitos gerais em oxicologia oxicologia enética

3 ntrodução Processos endógenos oxicologia enética Exposição a ag. exógenos Milhares de lesões no DN, por célula, por hora Reparação Morte celular Mutação

4 ntrodução oxicologia enética Papel do oxicologista genético: ompreender a dinâmica e significado das lesões do DN e processos de reparação, no contexto da exposição humana antecipada a agentes genotóxicos. ompreender a cinética envolvida na transformação de lesões do DN em mutações hereditárias estáveis. dentificar lesões do DN em doses suficientes para provocar efeitos adversos na saúde de indivíduos expostos. dentificar agentes mutagénicos, caracterizar o nível de risco e propor medidas para eliminação ou minimização da exposição a esses agentes.

5 Desoxiribose Base oxicologia enética Mecanismos genéticos básicos DN nformação hereditária Unidade estrutural = nucleótido rupo fosfato çucar denina () uanina () Purinas itosina () imina () Pirimidinas

6 oxicologia enética Mecanismos genéticos básicos DN nformação hereditária Unidade estrutural = nucleótido

7 oxicologia enética Mecanismos genéticos básicos DN nformação hereditária Unidade estrutural = nucleótido omplementaridade de bases!

8 oxicologia enética Mecanismos genéticos básicos DN Estrutura do DN em metafase nformação hereditária Unidade estrutural = nucleótido telómero centrómero cromossomas Bandas + Bandas - Padrão de bandas característico (coloração iemsa) telómero

9 oxicologia enética Mecanismos genéticos básicos DN nformação hereditária Unidade funcional = gene ( nucleótidos) omposição de nucleótidos e mecanismo de transformação da informação codificada num gene em produtos (proteínas) é universal ranscrição do DN radução do mrn Processamento do pré-mrn ranslocação do mrn

10 ox. enética Mecanismos genéticos básicos Diplóide (principalmente) DN + histonas = cromossomas (lineares) ocalizado no núcleo Replicação por ciclo mitótico, com estadios próprios (associada a centríolos) Presença de sequências repetitivas, não funcionais Presença de regiões nãocodificantes (intrões) entre seq. codificantes (exões)

11 oxicologia enética esões do DN Efeitos genotóxicos axa de polimerização do DN durante a replicação 600 nucleótidos/seg! Dano genético espontâneo Erros na replicação e reparação do DN Exposição a ag. genotóxicos endógenos e exógenos

12 élulas somáticas Maior fracção de células oxicologia enética esões do DN Efeitos genotóxicos Diplóides (duas cópias de cada cromossoma) esões genéticas podem ser transmitidas às células filhas (divisão mitótica) mas não são transmitidas às gerações subsequentes. élulas germinativas População de células limitada (gónadas) Papel específico (reprodução) sexual Haplóides, resultantes de meiose de células diplóides esões genéticas resultam em doenças genéticas hereditárias, malformações congénitas e outras alterações nas gerações subsequentes.

13 oxicologia enética esões do DN Efeitos genotóxicos esões grosseiras: quebra e/ou troca de segmentos entre cromossomas, detectáveis por técnicas convencionais de citogenética induzidas por agentes genotóxicos químicos (ex: ag. alquilantes) ou por mecanismos tóxicos inespecíficos (ex: alta temperatura)

14 oxicologia enética esões do DN Efeitos genotóxicos esões grosseiras: lterações no número de cromossomas (aneuploidia) Perda / ganho de cromossoma(s) Resulta da dissociação incompleta de cromossomas em metafase lterações na estrutura de cromossomas Quebras, rearranjos ou delecções

15 oxicologia enética esões do DN Efeitos genotóxicos Microlesões: alterações ao nível do nucleótido, não detectáveis por técnicas convencionais de citogenética resultam normalmente em mutações pontuais (substituição, inserção, delecção de bases) geralmente induzidas por agentes genotóxicos químicos (electrófilos)

16 oxicologia enética esões do DN Efeitos genotóxicos Microlesões: igação covalente/ reacção química de compostos electrófilos afecta os grupos envolvidos nas pontes de hidrogénio ou a sua distribuição electrónica Emparelhamento temporário de bases não complementares (: ou :) Se ocorrer no período de expressão (entre a exposição e o início da replicação do DN) e não ocorrer reparação eficiente, a lesão pode ser fixada! ntrodução de mutação pontual (substituição de par de bases)

17 oxicologia enética esões do DN Efeitos genotóxicos Microlesões:

18 oxicologia enética esões do DN Efeitos genotóxicos Microlesões: ducto de BPd com o DN

19 oxicologia enética esões do DN Efeitos genotóxicos Microlesões:

20 oxicologia enética esões do DN Efeitos genotóxicos Microlesões: dição / delecção de um ou mais nucleótidos Mutação frameshift ltera a grelha de leitura do gene!

21 mutação pontual oxicologia enética esões do DN Efeitos genotóxicos Microlesões: Mutação frameshift lterações na translacção do mrn lteração da sequência de aminoácidos na proteína lteração de função!

22 oxicologia enética esões do DN Efeitos genotóxicos

23 oxicologia enética esões do DN Reparação integridade da molécula de DN é fundamental à sobrevivência de um organismo Diversos mecanismos enzimáticos de reparação do DN onstitutivo ndutível Error-free Error-prone apacidade de remover e substituir segmentos de DN danificados

24 oxicologia enética esões do DN Reparação esão Frequência do dano (por hora, por célula) Despurinação 000 a Despirimidinação 55 a Desaminação da citosina 5 a SSB x 0 5 N7-metilguanina 3500 a 6-metilguanina axa de reparação máx. (por hora, por célula) Saturação? ndução? Produtos de oxidação imiar? a estimativas indicam capacidades de reparação superiores ao dobro da taxa de indução Se uma lesão for reparada antes da fixação da mutação o dano final no DN será nulo (principalmente se não houver saturação )

25 oxicologia enética esões do DN Reparação ctividade proofreading das polimerases:

26 oxicologia enética esões do DN Reparação ctividade proofreading das polimerases:

27 oxicologia enética esões do DN Reparação Reversão directa da lesão:

28 oxicologia enética esões do DN Reparação Reparação por excisão de bases (BER): Remoção da base incorrecta Formação de local P P endonuclease gera términus 3 -H Extensão por uma DN polimerase igase

29 oxicologia enética esões do DN Reparação

30 oxicologia enética esões do DN Reparação Reparação por excisão de nucleótidos (NER): Remoção de uma região de aprox. 30 nucleótidos Endonucleases Exonuclease Polimerase igase

31 oxicologia enética esões do DN Reparação Reparação por excisão de nucleótidos (NER):

32 oxicologia enética esões do DN Reparação Reparação de emparelhamentos errados (MMR): Permite corrigir erros de incorporação da polimerase!

33 oxicologia enética esões do DN Reparação Reparação de quebras de dupla cadeia: Reparação homóloga (HR) e não homóloga (NHEJ):

34 oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade

35 oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade

36 oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade esões no DN têm sido associadas com: ncogénese eratogénese Esterilidade él. somáticas Envelhecimento Doenças multifactoriais Doenças hereditárias Predisposição genética él. germinativas

37 esões no DN NR Proto-oncogenes oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade? ras myc dominantes!

38 oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade esões no DN NR? enes supressores tumorais p53 RB recessivos! (Envolvidos na proliferação celular)

39 oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade esões no DN NR? enes supressores tumorais

40 oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade esões no DN NR? enes supressores tumorais

41 oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade esões no DN NR? enes supressores tumorais Predisposição?

42 oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade esões no DN NR?

43 oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade esões no DN NR? Porém oncordância entre estudos in vivo (carcinogenicidade) e estudos in vitro (mutagenicidade) = 60% (984)? carcinogenicidade mutagenicidade?

44 oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade esões no DN NR? carcinogenicidade mutagenicidade ndução da proliferação celular como mecanismo de indução tumoral NÃ ENÓ arcinogénios genotóxicos arcinogénios não genotóxicos + in vivo, + in vitro + in vivo, - in vitro Sem limiar om limiar

45 oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade esões no DN? NR

46 oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade esões no DN NR?

47 População heterogénea! Variabilidade: Metabolismo Reparação Predisposição oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade esões no DN? NR Diferenças na susceptibilidade a efeitos genotóxicos

48 Em resumo oxicologia enética Dano genotóxico vs toxicidade

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