MUTAÇÕES DO GENE E REPARO DO DNA

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MUTAÇÕES DO GENE 
E REPARO DO DNA
Adrielly Karoliny
Ionara Nunes
Laysla Lopes
Maria Eduarda Valentim
UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA
• Conceito
Mudança herdada na informação genética.
1. Benéfica;
fonte de todas as variações genéticas.
2. Maléfica;
causadora de doenças e distúrbios.
3. examinar processos biológicos fundamentais
Células
Organismos
FONTE: Freepik
 As mutações são alterações herdadas na sequência do DNA
• Importância das mutações
Descedentes
01
02
03
Mutações somáticas
01
transmitida para suas células-filhas; 02
1 vez a cada 1 milhão de 
divisões celulares; 03
• Categorias de mutações
tecidos somáticos;
Substituição das células.
04
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. 
Pierce; 5ª ed.
Mutações germinativas
células que dão origem aos gametas;
transmitida para futuras gerações;
Mutações gênicas: afetam um único gene (lesão 
de DNA relativamente pequena).
Mutações cromossômicas: afetam o número ou a 
estrutura dos cromossomos (alteração genética 
de grande escala).
04
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin 
A. Pierce; 5ª ed.
natureza do efeito fenotípico
agente causador da mutação
natureza molecular do defeito.
1. Substituição
• Tipos de mutações gênicas
2. Inserção
3. Deleção
Substituição de bases
alteração de um único nucleotídeo no DNA
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. Pierce; 5ª ed.
01
02
Transições
• Substituição de 
base
Transversões
 Substituição de purina e pirimidina diferentes.
 Substituição da purina por pirimidina e vice-versa.
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. 
Pierce; 5ª ed.
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. 
Pierce; 5ª ed.
 O número de transversões é duas vezes o número 
de transições, mas as transições surgem com maior 
frequência.
Inserções e deleções
adição ou a remoção, 
respectivamente, de um ou 
mais pares de nucleotídeos;
são mais frequentes;
mutações no quadro de leitura;
alteram todos os aminoácidos 
codificados pelos nucleotídeos após 
a mutação;
códons de parada prematuros.
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. 
Pierce; 5ª ed.
Repetições expandidas de nucleotídeos
ponta de cada braço longo do cromossomo 
X é ligada a uma parte delgada do 
cromossomo;
O número de cópias de um conjunto de nucleotídeos 
aumenta;
Gene FMR-1, causador da síndrome do X 
frágil;
expansão de um conjunto de 3 nucleotídeos, embora
possa acontecer repetições com mais de 3;
gravidade ou idade de 
início da doença
FONTE: Blog Saudável e Feliz
número de cópias 
de repetição
instabilidade das repetições 
de nucleotídeos
 Pode-se diferenciar uma mutação com base no 
seu fenótipo comparado com o fenótipo do tipo 
selvagem
Mutação direta:
Altera o fenótipo do tipo selvagem 
01
Mutação reversa:
Muda um genótipo mutante de 
volta para o tipo selvagem
02
EFEITOS FENOTÍPICOS DAS 
MUTAÇÕES 
3
4
5
Mutação missense
Substituição de base
Mutação nonsense
Muda um códon com sentido em um
códon sem sentido
Mutação silenciosa
Muda para um códon sinônimo que
especifica o mesmo aminoácido
EFEITOS FENOTÍPICOS DAS 
MUTAÇÕES 
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. Pierce; 5ª ed.
EFEITOS FENOTÍPICOS DAS 
MUTAÇÕES 
Mutação neutra
Altera a sequência de aminoácidos da proteína
Mutações de perda de função
Provocam perda completa ou parcial da função normal
7
6
EFEITOS FENOTÍPICOS DAS 
MUTAÇÕES 
Mutação de ganho de função
Célula produz uma proteína ou produto de
gene cuja função não existe normalmente;
Mutações condicionais
Afetam o fenótipo apenas em temperaturas
elevadas;
Mutações letais
Provocam a morte prematura.
8
9
10
 MUTAÇÕES SUPRESSORAS
Intragênica
ocorre no mesmo gene que tem a mutação a
ser suprimida;
Intergênica
ocorre em um gene diferente daquele que
carreia a mutação original.
TAXA DE MUTAÇÃO
Frequência com a qual o alelo do tipo selvagem
em um locus muda para um alelo mutante.
Divisão celular 
PODE SER 
POR:
Gameta
Ciclo de replicação
 Os cálculos das taxas de
mutação são afetados por
três fatores;
 AS MUTAÇÕES SÃO POTENCIALMENTE 
CAUSADAS POR VÁRIOS FATORES
DIFERENTES
FATORES INTERNOS 
MUTAÇÕES ESPONTÂNEAS: 
CONDIÇÕES NORMAIS
FATORES EXTERNOS
MUTAÇÕES INDUZIDAS: 
MUDANÇAS AMBIENTAIS
ERROS ESPONTÂNEOS DE 
REPLICAÇÃO
Shifts tautoméricos01
Pareamento incorreto causado por 
outras estruturas02
Erros de incorporação e erros de 
replicação
03
Causas das deleções e inserções04
SHIFTS TAUTOMÉRICOS
• Acreditava-se que
fossem as causas
primárias dos erros
espontâneos
• A posição dos 
protons nas
bases mudam
• Purina e pirimidina: 
formas químicas
diferentes
(tautômeros)
• Equilíbrio
dinâmico entre 
as formas
• Pareamento padrão: 
TA/CG
• Tautômero raro:
Ex: CA
Watson e Crick
• Oscilação (Wobble)
• Descobertos atualmente nas 
moléculas de DNA
• Formas normais e outras bases 
pareiam
Flexibilidade do DNA
• Podem ser responsáveis por 
pareamentos incorretos
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. Pierce; 5ª 
ed.
PAREAMENTO INCORRETO CAUSADO POR 
OUTRAS ESTRUTURAS
• Não existe mecanismo de reparo
• Erro de replicação – mutação permanente
ERROS DE INCORPORAÇÃO E ERROS DE 
REPLICAÇÃO
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. Pierce; 5ª 
ed.
CAUSAS DAS DELEÇÕES E INSERÇÕES
CROSSING OVER DESIGUALDESLIZAMENTO DE FITA
MUDANÇAS QUÍMICAS 
ESPONTÂNEAS
Depurinação01
Desaminação02
DEPURINAÇÃO
1 Perda de uma base purina
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. 
Pierce; 5ª ed.
Ligação covalente entre a 
purina e o carbono 1 se rompe
Sitio purínico – Não replica 
2
3
4
5
Nucleotídeo incorreto – fita 
recém sintetizada
Erro de incorporação –
Erro de replicação
DESAMINAÇÃO
1
Perda de um grupo amino
(NH2)
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. 
Pierce; 5ª ed.
Espontânea ou induzida
Altera as propriedades de 
pareamento
2
3
4
6 Na replicação U – A
Desaminação da 
citosina – uracila 
7 Outro ciclo de 
replicação: A – T (Par 
original C – G)
-Mutação de transição
8 Evitada por enzimas 
que removem a U
9
Por isso é encontrado T 
e não U no DNA
MUTAÇÕES QUIMICAMENTE 
INDUZIDAS
Análogos da base01
Agentes intercalantes02
 AGENTES AMBIENTAIS SÃO CAPAZES DE DANIFICAR O DNA
• SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS
• RADIAÇÃO
 AGENTES AMBIENTAIS QUE AUMENTAM A TAXA DE MUTAÇÃO
• MUTÁGENOS
ANÁLOGOS DA BASE
Substâncias químicas semelhantes as 4 bases
As DNA polimerases não conseguem 
diferenciar os 2 tipos
Durante a replicação: moléculas de 
DNA recém-sintetizadas
EX: 5-bromouracila (5BU): análogo 
da timina
AGENTES INTERCALANTES
Proflavina, acridina laranja, brometo de 
etídio e dioxina
Produzem mutações ao se intercalarem 
entre as bases
Distorcendo a estrutura tridimensional
Provocando inserções e deleções
 alteram as estruturas de bases
 quebram as ligações fosfodiéster no DNA
 provoca rupturas de fita dupla no DNA
Radiação
Ligações de químicas entre moléculas pirimidinas 
adjacentes dímeros de pirimidina
Mutagênese nas 
bactérias poderia 
servir como um 
indicador da 
carcinogênese nos 
humanos.
Baseia-se no 
princípio de que o 
câncer e as mutações 
são consequência de 
dano ao DNA.
90% dos 
carcinógenos são 
mutágenos.
Método para testar 
o potencial das 
substâncias para 
provocar câncer.
 As mutações são objeto de intenso estudo pelos geneticistas
• Como detectar as mutações com o teste de Ames
Salmonella typhimurium com defeitos na 
camada de lipopolissacarídio.
Sistema de reparo do DNA inativado.
FONTE: Ministério da Saúde
Metodologia do Teste de Ames
01
02
03
As bactérias são plaqueadas em um meio sem 
histidina;
Cada cepa tem uma mutação his−, que a torna 
incapaz de sintetizar o aminoácido histidina;
Apenas as bactérias que sofreram uma mutação 
reversa do gene histidina(his− → his+) são capazes 
de sintetizar a histidina e crescem no meio.
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. 
Pierce; 5ª ed.
Metodologia do Teste de Ames
04
Qualquer substância química que aumente
significativamente o número de colônias que
aparece em uma placa tratada é mutagênica e,
provavelmente, também carcinogênica.
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. 
Pierce; 5ª ed.
FONTE: Ministério da Saúde
Exposição dos seres humanos à radiação
Mutações somáticas
 efeitos da radiação;
Mutações germinativas
 defeitos congênitos;
 anomalias cromossômicas;
 mutações gênicas.
19.000 filhos de pessoas que estavam no a 
2000m da explosão.
número semelhante de crianças cujos pais 
não foram expostos à radiação.
1. Localização;
2. Postura;
3. Posição
Coleta de amostra de sangue;
Eletroforese em gel
FONTE: Khan Academy
RESULTADOS
3. frequências 
de aneuploidia
cromossômica.
Taxa de 
mutação de 3,4 
× 10−6;
2. razões 
sexuais dos 
filho;
1. frequências 
das mutações 
cromossômicas;
Sem mutações 
no grupo-
controle;
289.868 genes 
foram 
examinados;
A radiação provoca mutações germinativas 
em animais, mas não havia o aumento delas 
nos habitantes de Hiroshima e Nagasaki.
 OS ELEMENTOS T DE TRANSPOSIÇÃO 
PROVOCAM MUTAÇÕES
l
Pelo movimento: mutações
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Se insere em um gene e o rompe
Sequências que podem se deslocar no genoma
Elementos moveis: transpósons
Presente em todos os orgânismos: 45% 
do DNA humano
Se inserem em diversos locais: Recombinação
homológa
Rearranjos do DNA
CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS 
ELEMENTOS DE TRANSPOSIÇÃO
1 Estruturas simples: sequências necessárias para a
transposição
Estruturas complexas: Várias funções
Existem características em comum
2
3
REPETIÇÕES DIRETAS 
FLANQUEADORAS
1 Encontrada em ambos os lados dos elementos t
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. 
Pierce; 5ª ed.
Não fazem parte dos elementos t
São geradas pelo processo de 
transposição
2
3
4 Criadas por cortes escalonados no 
DNA alvo
5 Na replicação cria repetições 
escalonadas
REPETIÇÕES INVERTIDAS TERMINAIS
1 Encontrada em alguns elementos t
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. 
Pierce; 5ª ed.
Sequências que são complementos 
invertidos um do outro
Identificadas por enzimas que 
catalizam
2
3
TRANSPOSIÇÃO
 Enzima transposase
 Transpósons de DNA
• Transposição replicativa: nova cópia 
do elemento em um novo sitio
• aumento do n° de cópias do 
elemento 
 Características dos tipos de 
transposição
• Quebras escalonadas
• O elemento t é unido nas 
extremidades da fita
• O DNA é replicado nas lacunas da 
fita
 Movimento de um 
elemento t: por vários 
mecanismos
 Transpósons de DNA
• Transposição não replicativa: o 
elemento é cortado do sítio antigo
• sem aumento de cópias
 Retrotranspósons
• Usam a replicativa
 CONTROLE DA TRANSPOSIÇÃO
• Organismos limitam a transposição metilar do DNA
• A metilação do DNA suprime a transcrição
(Enzima transposase)
• Outros casos: a transposição do mRNA é controlada
Efeitos mutagênicos
de transposição
 Como os elementos de transposição podem
se inserir em outros genes e atrapalhar sua
função, a transposição é geneticamente
mutagênica.
FONTE: Genética: Um enfoque conceitual / Benjamin A. 
Pierce; 5ª ed.
Qual a importância dos elementos de transposição para a evolução humana
 Várias vias reparam as mudanças 
no DNA
As bases incorretamente pareadas são
detectadas e corrigidas pelas enzimas de
reparo de pareamento errado.
A
B Corrige pequenas alças não pareadas noDNA.
1. Reparo de pareamento errado
 Várias vias reparam as mudanças 
no DNA
Não substitui os nucleotídeos.A
B Fotorreativação.
2. Reparo direto
Reparo por excisão de bases
• Uma base modificada é primeiro 
retirada e então o nucleotídeo 
inteiro é substituído.
Reparo por excisão de nucleotídeos
FONTE: GOOGLE
• Remove lesões volumosas de DNA 
que distorcem a dupla-hélice.
Reconhecimento da lesão;
Abertura da dupla hélice;
Incisões nos lados 5’ e 3’;
Síntese do novo DNA;
Ligação da porção 5’ da nova fita 
sintetizada.
Reparo de quebra de fita dupla
Recombinação homóloga
Usa informação genética idêntica ou
quase idêntica contida em outra
molecula de DNA.
Remoçaõ de alguns nucleotidios nas
extrmidade rompidas.
Contents Title
Junção de extremidades 
não homóloga
Usa molde homologo
Usa proteinas que reconhece as 
extremidades rompidas do DNA.
Contents Title
Radiação ionozante, Radicais
Livres oxidantes e outros
agentes que danificam o 
DNA.Title
DNA Polimerases translesão
Contents Title
As Dna polimerase de alta fidelidade operam em alta
velocidade;
Exige um trilho liso (molde não distocido)
Mutações como DIMEROS DE PIRIMIDINA 
As Dna polimerase assumem a replicação e contornam as 
lesões
Causa erros
Ex: n(eta)
• Referências bibliográficas
Obrigado