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A planta da couve (Brassica) tem 18 cromossomos e o rabanete (Raphanus) tambémpossui 18 cromossomos, mas os híbridos entre essas duas espécies são estéreis.AlopoliplóideAlopoliplóide:: indivíduo cujos progenitores são de espécies diferentes, resultando a poliploidiade uma duplicação cromossômica no híbrido.

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Um loco é dito polimórfico se a frequência do alelo mais comum for 99%.

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A maior parte do genoma não está relacionada a codificação e regulação gênicamaioria das mutações é neutra.

Mutações podem ocorrer tanto em tecidos somáticos quanto em tecido germinal, mas somenteas mutações germinativas podem passar para a descendência.

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Normalmente nós só podemos ver os efeitos de mutações somáticas que ocorreram no estágioembrionário.

Exceção: qualquer mutação somática que faça um grupo de células crescer mais rápido ou maisextensamente do que o selvagem.

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Mutações de ponto podem alterar a expressão gênica se ocorrerem em sítios de emendaéxon/intron, cap, poliadenilação (relacionados ao processamento do RNA) ou em regiõesregulatórias (promotores e enhancers).

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Gene constitutivo: gene expresso continuamente e em todas as células de um organismo.

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O evento de transposição pode causar deleções ou inserções. A maioria dos elementostransponíveis de um genoma eucariótico é defectiva (não-funcional) e perdeu a capacidade detranspor-se independentemente, embora ainda possam ser reconhecidos como substrato para atransposição por enzimas produzidas por transposons funcionais.

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Mutações ocorrem numa taxa alta se elas são induzidas por mutágeno.

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‘hot spots’: dentro de um gene podem ocorrer ‘pontos quentes’ (‘hot spots’), que são sítios quemutam muito mais que os outros. Podem ser por modificações em uma base nitrogenada (ex.:desaminação de bases) ou pela existência de sequências repetidas próximas, no mesmo gene.

A taxa de mutação espontânea também pode variar entre diferentes ambientes: o calor aumentaa taxa metabólica e consequentemente contribui para o aumento da taxa de mutação.

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A incorporação de nucleotídeos errados se deve ao fato de as complementaridades padrão entreas bases nitrogenadas (A com T e C com G) não serem as únicas possíveis. Com pequenasdistorções na hélice do DNA podem ocorrer outros tipos de emparelhamentos, como entre G e T.

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Outra fonte de erros de incorporação é a ocorrência transitória de formas tautoméricas de bases,que acontece na frequência de 1 pra 10.000 ou 100.000 bases.

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Quando a base de um nucleotídeo assume espontaneamente sua forma tautomérica, ocorre umerro de incorporação.

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Fortes evidências apontam no sentido de que a ocorrência de bases oxidadas no DNA leva ao surgimentode mutações espontâneas ao longo da vida de um indivíduo, podendo contribuir para o desenvolvimento detumores. A identidade dos oxidantes responsáveis pela oxidação de bases do DNA ainda é matéria deinvestigação. O radical hidroxila (HO•) é extremamente reativo, podendo se adicionar a bases do DNA ouabstrair átomos de hidrogênio das mesmas e originar muitos dos produtos observados no genoma. Éprovável que o radical HO• desempenhe um papel na oxidação endógena do DNA, mas a sua formaçãodeve ser imediatamente adjacente à molécula de ácido nucléico para que os danos sejam gerados. Nestecaso o peróxido de hidrogênio (H2O2) seria a espécie que se difundiria até o DNA, onde reagiria com íonsmetálicos gerando o oxidante.

Outro oxidante que pode gerar muitos dos produtos de oxidação observados no DNA é o peroxinitrito(ONOO-), o qual pode se difundir intracelularmente e ser capturado por algumas células via canaisaniônicos. Uma série de complexos mecanismos levam à formação de diferentes espécies reativas denitrogênio e oxigênio a partir do peroxinitrito, que devem ser responsáveis pelos danos observados. Opadrão de produtos gerados pela oxidação do DNA por peroxinitrito é complexo e reflete a diversidade debases oxidadas detectadas nos tecidos. Uma observação importante é a de que o peroxinitrito é bastantereativo com 8-oxodG (pelo menos 1000 vezes mais em relação à reatividade com 2'-desoxiguanosina) e, àmedida que o nível dessa base oxidada aumenta, ela pode competir com as bases não modificadas noDNA pela reação com peroxinitrito, levando à formação de outros produtos. Tal fato faz com que 8-oxodGnão seja sempre um bom marcador para danos em DNA induzidos por estresse oxidativo. Óxido nítrico(•NO) e ânion radical superóxido (O2

•-) são produzidos simultaneamente nos macrófagos e, portanto, níveiselevados de peroxinitrito (•NO + O2

•- ONOO-) serão produzidos em células inflamatórias ativadas.Condições patofisiológicas de infecções crônicas e inflamações são conhecidos fatores de risco para várioscânceres humanos e uma possível ligação entre inflamação e a indução de mutações é a habilidade de operoxinitrito oxidar o DNA. Recentemente foi demonstrada uma associação entre a ocorrência detransversões G T no gene p53 de câncer colorretal humano e o nível de expressão da forma induzível daóxido nítrico sintase.

Bibliografia: Loureiro, A.P.M.; Di Mascio, P.; Medeiros, M.H.G. Formação de adutos exocíclicos com basesde DNA: implicações em mutagênese e carcinogênese. Quím. Nova 25(5): 777-793, 2002.

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O produto de oxidação do DNA mais extensivamente estudado, devido à facilidade com que podeser detectado, é a 8-oxodG. Suas propriedades biológicas foram amplamente investigadas, tendosido verificado que é uma lesão mutagênica em bactérias e células de mamífero, levandoprincipalmente a transversões G T. Transversões G T são muito encontradas em genessupressores de tumor e proto-oncogenes mutados. Outros estudos de mutagênese sítio-específica mostraram que 8-oxo-adenina, timina glicol, 5-hidroxiuracila, uracila glicol e 5-hidroxi-desoxicitidina também são lesões mutagênicas.

Bibliografia: Loureiro, A.P.M.; Di Mascio, P.; Medeiros, M.H.G. Formação de adutos exocíclicoscom bases de DNA: implicações em mutagênese e carcinogênese. Quím. Nova 25(5): 777-793,2002.

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O metabolismo dos xenobióticos envolve dois tipos de reações bioquímicas, conhecidos comoreações de fase I e de fase II. Em geral, as reações ocorrem sequencialmente. As reações defase I são catabólicas e, com frequência, os produtos são quimicamente mais reativos e,portanto, algumas vezes mais tóxicos ou carcinogênicos do que a substância original (fase Iexpõe ou adiciona grupo funcional). As reações de fase II são sintéticas (anabólicas) e envolvema conjugação, que habitualmente resulta em produtos inativos (embora haja exceções). Em geral,ambas as etapas diminuem a lipossolubilidade, com consequente aumento da eliminação renaldo fármaco (os medicamentos são convertidos em metabólitos mais solúveis em água, facilitandosua excreção).GST: glutationa S-transferaseNAT: N-acetil transferaseST: sulfotransferase

Nem sempre os fármacos são inativados; alguns metabólitos apresentam atividade aumentada(por exemplo, codeína em morfina) ou propriedades tóxicas (entre elas, parathion em paraoxon),incluindo a mutagenicidade, a teratogenicidade e a carcinogenicidade.

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Um dos mais vulneráveis sítios de alquilação é a base guanina, que é particularmente sujeita ametilação do oxigênio-6 do átomo de carbono. O produto O(6)-metilguanina normalmente separeia erradamente com a Timina, mudando o par de base GC TA quando o DNA é replicado.

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1- A transferência de energia do fóton de radiação provoca a deleção de todo o nucleosídeo e aformação de uma quebra de fita simples.2 - A radiação provoca o rompimento do “esqueleto básico” do DNA (ligação fosfato oudesoxirribose) quebra de fita simples ou dupla.3- A radiação provoca a quebra da base nitrogenada ou a sua deleção (depurinação: lesão maisfrequente).

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Os sistemas de tolerância enfrentam as dificuldades que surgem quando a replicação normal ébloqueada em um sítio danificado. Eles viabilizam que a sequência danificada do molde sejacopiada, provavelmente com uma frequência de erros relativamente alta. Eles são especialmenteimportantes em células de eucariotos superiores.Os sistemas de resgate compreendem um outro tipo de sistema de tolerância. Quando um danopermanece em uma molécula-filha e a replicação foi forçada a ultrapassar o sítio, um sistema deresgate utiliza a recombinação para obter outra cópia da sequência de uma fonte não-danificada.Estes sistemas de “reparo por recombinação” estão bem caracterizados em bactérias.

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A fotorreativação envolve enzimas denominadas fotoliases, as quais contêm cromóforos quecapturam fótons de luz azul e utilizam essa energia na remoção destes fotoprodutos. Umacaracterística extremamente interessante dessas enzimas é que elas apresentam especificidadepara a lesão a ser reparada, sendo classificadas em CPD-fotoliases e 6-4PP-fotoliases. Emboraesse processo seja altamente conservado evolutivamente, essas enzimas estão ausentes emmamíferos placentários, incluindo o homem. Nesses organismos, a remoção de lesões induzidaspor UV é feita pelo reparo por excisão de nucleotídeos.

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O mecanismo de fotorreativação utiliza luz visível para reverter os danos causados porirradiação UV no DNA. A enzima fotoliase tem dois cromóforos que captam um fóton,cuja energia é utilizada para reverter o dímero, ou seja, quebrar a ligação covalenteentre as pirimidinas, resultando na estrutura molecular original do DNA.

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A base nitrogenada primariamente afetada pelos agentes alquilantes é a guanina,embora a timina também possa ser alquilada. As enzimas que exercem a atividade dealquiltransferase captam os grupos alquil para resíduos de cisteína, em um mecanismosuicida. É um mecanismo extremamente específico, mas dispendioso, já que a moléculada enzima não é regenerada após sua atividade de transferência dos grupos alquil. EmEscherichia coli, as principais enimas são a O6-metil-guanina metiltransferase e a O4-metil-timina metiltransferase, cujos ortólogos (genes homólogos) existem em váriasoutras bactérias e eucariontes.Figura: uma característica importante dessa reação é que cada grupamento metila removidoconsome uma enzima O(6)-metilguanina-metiltransferase, a qual não pode ser recuperada paranova utilização.

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A remoção da base defeituosa é feita pela clivagem da ligação base nitrogenada-desoxirribose, gerando uma extremidade 3’-OH que permite o preenchimento da regiãocom a base correta por ação da DNA-polimerase.Um exemplo comum de reparo por excisão de base é o que acontece na correção dadesaminação da citosina à uracila. O sistema de reparação reconhece a uracila comouma base estranha ao DNA. Primeiramente, a uracila-DNA-glicosilase hidrolisa a ligaçãoentre a uracila e a molécula de desoxirribose. Nesse estágio, a cadeia de DNA estáintacta, mas a base é perdida. A enzima AP-endonuclease reconhece, então, essa fendae cliva a cadeia em regiões adjacentes à base perdida. A DNA-polimerase inserenovamente uma citosina, de acordo com a orientação fornecida pela fita complementarnão-danificada, que contém uma guanina. Finalmente, a integridade da fita corrigida érestaurada pela DNA-ligase. Existem outras glicosilases que reconhecem e removemhipoxantina, 3-metil-adenina e purinas com anel imidazol aberto por radiação ionizanteou pH elevado.

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Ocorre quando a remoção da base defeituosa é feita pela incisão endonucleolítica nos dois lados da lesão, comliberação dos nucleotídeos, seguida pelo preenchimento da região por ação da DNA-polimerase. Em todos osorganismos onde já foi estudado, o processo de reparo por excisão de nucleotídeos (REN) consiste em cincoetapas:1. Reconhecimento da lesão por um complexo multienzimático.2. Incisão da fita anormal em ambos os lados da lesão a alguma distância desta.3. Excisão do segmento contendo a lesão.4. Síntese de um novo segmento de DNA utilizando a fita não-danificada como molde, por ação da DNA-polimerase.5. Ligação/restauração da molécula de DNA por ação da enzima DNA-ligase.A extensão média do fragmento de DNA removido é de 12 nucleotídeos.

Este sistema, que tem sido estudado com maior ênfase em bactérias, repara vários tipos de lesões, incluindodímeros de ciclobutil pirimidina e dímeros 6-4 de piridimidina induzidos pela radiação ultravioleta (luz UV). Asenzimas chave formam um complexo chamado de endonuclease de excisão ABC (produto dos genes UvrA, UvrBe UvrC). Ao se ligar no DNA no sítio da lesão causada pelo agente físico o complexo ABC cliva a fita contendo alesão duas vezes, em cada lado da mesma. A lesão é removida do DNA como parte de um resíduo de 12 a 13oligonucleotíos. Os detalhes da reação são os seguintes: UvrA é a enzima de reconhecimento da lesão. Elaforma um complexo com UvrB, se liga no sítio da lesão, desenrola o DNA causando uma modificaçãocomformacional em UvrB que facilita a sua adesão no sítio da lesão. UvrA se dissocia do complexo UvrB-DNA,que forma um sítio específico para a ligação da enzima UvrC. Com a ligação de UvrC, UvrB faz uma incisão 3' quecausa uma mudança comformacional no complexo, facilitando UvrC a fazer uma incisão 5". A remoção da lesãorequer a ação da helicase, Helicase II (UvrD), que retira o oligomero excisado e UvrC e o "gap" que resulta distoé reparado pela ação de uma polimerase (DNA polimerase I) que retira UvrB e a DNA ligase.O modelo proposto para o sistema de REN em mamíferos é o seguinte:1. As proteínas XPB, XPD e XPA estão envolvidas na detecção da lesão, sendo que as duas primeiras percorrem ahélice e a segunda reconhece a lesão.2. Após encontrar a lesão, o DNA do local do dano é desnaturado (helicase) e as endonucleases XPF e XPGfazem a dupla incisão na cadeia.3. O oligonucleotídeo contendo a lesão é removido e ocorre ressíntese do DNA utilizando a fita não-danificadacomo molde.4. Ligação da extremidade 5’ da região recém-sintetizada à sequência original, pela DNA-ligase.

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Mismatch repair: o sistema de reparo percorre o DNA recentemente sintetizado àprocura de pares de base mal pareadas e remove os segmentos de fita simplescontendo nucleotídeos incorretos. Isso permite que a DNA-polimerase insira a basecorreta na lacuna formada. Este sistema utiliza um sinal específico que direciona osistema de excisão do erro exclusivamente para a fita recém-sintetizada: oreconhecimento de sequências GATC próximas ao erro. GATC metiladas indicam afita parental, enquanto que ausência de metilação nestas sequências caracteriza a fitarecém-sintetizada, que serve como alvo para a remoção de bases mal pareadas.

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Neste processo, a fita complementar não-danificada é utilizada como molde nasubstituição do fragmento lesado.

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Quebras nas duas fitas de uma mesma molécula de DNA ocorrem nas células em diversascircunstâncias e constituem uma das principais ameaças à integridade do genoma. Se não foremreparadas, podem causar a morte celular e, em organismos multicelulares, podem causar ocâncer. Uma grande variedade de agentes exógenos, incluindo a radiação ionizante e um númeroconsiderável de quimioterápicos (como a bleomicina), causam essas quebras, bem comoagentes endógenos, a exemplo dos radicais livres. O principal mecanismo de reparação dessasquebras duplas, que ocorre comumente em mamíferos, é chamado de união de extremidadesnão-homólogas. principal mecanismo de reparação de quebras de fita dupla emmamíferos. Neste mecanismo, as extremidades de uma molécula de DNA, apesar deterem perdido alguns nucleotídeos, são justapostas para recombinar. O mesmocomplexo enzimático realiza o processo de ligação entre as duas extremidades. Destaforma, a sequência original de DNA acaba sendo alterada.

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Resulta na recombinação entre duas regiões de cromossomos homólogos, de modo quea informação genética perdida pela quebra de fita dupla de um dos cromossomoshomólogos é restaurada pela transferência da sequência de uma das fitas parentais docromossomo íntegro para o sítio de quebra do cromossomo lesado.

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A família de DNA helicases RecQ desempenham um importante papel na manutençãoda integridade do genoma. Mutações gênicas que resultam na perda da atividade dahelicase RecQ geram distúrbios que estão associados com predisposição ao câncer eenvelhecimento prematuro.

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