Mutações gênicas
MUTAÇÕES Cromossômicas: afetam a estrutura e o número de cromossomos Gênicas: afetam um único gene
MUTAÇÕES GÊNICAS Alterações em uma ou mais bases do DNA, afetando a leitura durante a replicação ou transcrição. Podem ser transmitidas hereditariamente quando ocorrem em células germinativas. Podem provocar tumores quando ocorrem em células somáticas.
MUTAÇÕES GÊNICAS Mutações de ponto - substituição de bases Adições/inserções, Deleções Substituição de bases Transição: purina purina (A G) pirimidina pirimidina (T C) Transverção: purina pirimidina (A C, A T, G C, G T) pirimidina purina (C A, C G, T A, T G)
Para entendermos o efeito de mutações sobre o produto gênico é preciso conhecermos o código genético: Dicionário : correspondência entre uma sequência de bases nucleotídicas e uma sequência de aminoácidos. 1960 Nirenberg et. al. São necessárias 3 bases (um triplete) para codificar cada aminoácido. Composto de 64 códons 61 codificam aminoácidos e 3 códons são de parada stop codons O código é degenerado = o mesmo aminoácido pode ser codificado por mais de um triplete. É quase universal, variações em mitocôndrias por exemplo.
CÓDIGO GENÉTICO
Mutações de ponto: Conseqüências funcionais Mutação Silenciosa - trinca codifica o mesmo aa AGG CGG arginina arginina Mutação de Sentido trocado (missense) - o códon original é substituído por um códon para outro aa AAA AGA lisina arginina Mutação Sem sentido (nonsense) - substituição por um códon de término de tradução UAA UAG UGA CAG UAG Glicina stop códon
Efeito das mutações silenciosas Silenciosa: Nunca alteram as seqüência de aminoácidos da cadeia polipeptídica POLIMORFISMO Média: 1 base diferente a cada 1000 bases definem os diferentes ALELOS Alelos comuns com freqüência > 1% na população em geral = Polimorfismos Genéticos Os alelos com freq. < 1% = Variantes Raras
Efeito das mutações de sentido trocado Substituição sinônima de sentido trocado : Aminoácido quimicamente similar AAA AGA Lis (básico) Arg (básico) EFEITO: em muitos casos não altera a função da proteína Substituição não-sinônima de sentido trocado : Aminoácidos quimicamente diferentes UUU fenilalanina (Hidrofóbico) UCU serina (Polar) graves mudanças na estrutura e funcionamento da proteína
Efeito das mutações sem sentido Sem sentido: Término prematuro da tradução podem produzir proteínas totalmente inativas
Adição ou Deleção mudança na seqüência do polipeptídeo mudança na matriz de leitura (frameshift) perda completa da estrutura e da função normal da proteína Qualquer adição ou deleção de pares de bases que não seja múltiplo de 3 altera a matriz de leitura, resultando em aminoácidos diferentes á partir do ponto de inserção ou deleção.
Conseqüências das mutações para a matriz de leitura
EFEITO DE MUTAÇÕES SOBRE O PRODUTO GÊNICO Perda de função Ganho de função Aquisição de propriedade nova Expressão de um gene no momento ou local errado ou ambos
Mutações e doença por perda de função FIBROSE CÍSTICA Ex. mutação mais comum deltaf508= deleção de 3 nucleotídeos
EFEITO DE MUTAÇÕES SOBRE O PRODUTO GÊNICO Perda de função Ganho de função Expressão de um gene no momento ou local errado Aquisição de propriedade nova
Exemplos nos conglomerados gênicos que codificam globinas -PERÍODO EMBRIONÁRIO -PERÍODO FETAL -PERÍODO ADULTO Mutações em genes de globina : já existem 800 variantes de hemoglobina descritas
Mutações causando ganho de função Um ganho pode ser decorrente do aumento da quantidade da proteína por alterar a expressão gênica ou ainda aumento da capacidade de uma proteína de realizar uma função normal Exemplo: Hemoglobina Kempsey mut. Missense,cadeia beta: ASP 99 ASN mantém a hemoglobina em seu estado de maior afinidade pelo oxigênio reduzindo a entrega de oxigênio para os tecidos Expressão gênica no momento errado Mutações que alteram as regiões reguladoras de genes, exemplo mutações nos genes da gama globina que levam a um fenótipo conhecido por persistência hereditária a hemoglobina fetal
Mutação causando a aquisição de propriedade nova Ex. : Anemia falciforme Hemoglobina S (HbS) MISSENSE CADEIA BETA: GLU 6 VAL
Mutações em promotores de genes ou sítio de corte de íntrons Mutação no PROCESSAMENTO DO RNA Mutação no PROMOTOR
Mecanismos que dão origem as mutações Espontâneas (mudanças naturais na estrutura do DNA) fonte natural da variação genética Induzidas (fatores externos) agentes mutagênicos ou mutágenos: agentes físicos: radiação ionizante, raios ultravioleta agentes químicos: análogos de bases, agentes intercalantes... alteração no DNA: substituição de base dano de base
Análogos de bases compostos parecidos com bases nitrogenadas normais que são incorporados ao DNA causam SUBSTITUIÇÃO DE BASES - inserção de nucleotídeos incorretos durante a replicação Ex. pareamento para 5-bromouracila (5-Bu) (análogo da timina) transição: A.T G.C
Transição A.T G.C devido forma enol da 5-BU (análogo da timina) 5 -A-T-A-T-G-C-3 3 -T-A-T-A-C-G-5 Substituição por 5BU 5 -A-T-A-T-G-C-3 3 -T-A-B-A-C-G-5 Mudança tautomérica e duplicação + 5 -A-T-G-T-G-C-3 3 -T-A-C-A-C-G-5 5 -A-T-G-T-G-C-3 3 -T-A-B-A-C-G-5 5 -A-T-A-T-G-C-3 3 -T-A-T-A-C-G-5 5 -A-T-G-T-G-C-3 3 -T-A-B-A-C-G-5 +
Agentes intercalantes intercalam entre as bases nitrogenadas na dupla hélice DNA e podem causar inserção ou deleções de nucleotídeos. Exemplo: Acridinas
Luz ultravioleta Luz UV: fotoprodutos de UV (fotodímero de pirimidina) Danifica uma ou mais bases torna o pareamento específico impossível Bloqueio da replicação Bactérias bloqueio ultrapassado pela inserção de bases inespecíficas ativação sistema SOS* *resposta emergencial para evitar a morte celular na presença de um dano significativo ao DNA. Último recurso, permitindo que a célula troque a morte por um certo nível de mutagênese.
MUTAÇÕES ESPONTÂNEAS Erros durante a replicação do DNA - substituição espontânea de bases: transições (maior parte) transversões - mudanças na matriz de leitura deleções duplicações do material genético Lesões espontâneas - depurinação - desaminação
Substituição espontânea de bases Erro de pareamento de bases resultantes de formas tautoméricas de pirimidinas e purinas Tautômeros: forma ceto normalmente encontrada no DNA forma imino ou enol rara pareamento complementar de bases diferentes transição: GC AT
Mudança de matriz de leitura Exemplo de grandes duplicações: Distrofia Miotônica -Expansões de trinucleotideos CTG na região 3 não traduzida do gene DMPK 19p13.3 (normal 5 a 35; afetados mais de 50 repetições) Ex. ao lado menino com mais de 1000 repetições
Depurinação -cél. mamífero perde 10.000 purinas (A ou G) do DNA (20 h do ciclo celular) Durante a duplicação: sítios apurínicos não especificam nenhum tipo de base outras bases podem ser inseridas neste sítio. -sistema de reparo entram em ação - se lesões persistirem dano genético
Vias de Reparo Prevenção de erros Reversão de danos Reparo por excisão Reparo pós-replicação... Prevenção de Erros Sistemas enzimáticos neutralizam compostos danificantes antes que eles reajam com o DNA. Ex: superóxido Radicais superóxido dismutase peróxido de H 2 catalase H 2 O
Reparo por excisão Vias específicas reconhecem lesões pequenas Vias acessórias de excisão: DNA glicosilases: quebram ligações N-glicosídicas (base-açucar) liberando bases alteradas Gera sítios apurínicos ou apirimidínicos (sítios AP) excisados pelas endonucleases AP
DEFEITOS NO SISTEMA DE REPARO INCIDÊNCIA DE CÂNCER Ex: Xeroderma pigmentoso - mutação em um dos oito genes (XPA, XPC, XPG...) envolvidos no reparo por excisão de nucleotídeo. Câncer de pele no Xeroderma pigmentoso
Reversão direta do dano modo mais direto de reparar uma lesão nem sempre é possível - alguns danos irreversíveis Reparo de um fotodímero de pirimidinas (lesão revertida diretamente - regenerando a base normal) Reparo pós-replicação Complexo enzimático reconhece erros mesmo após o DNA já ter sofrido replicação. 1. Reconhece bases mal pareadas 2. Determina que base é a incorreta 3. Retira a base incorreta e faz a síntese de reparo
MUTAÇÕES SISTEMA DE REPARO QUADRO CLÍNICO