MutaçõesDocente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

Disciplina:

Estudo da Genética e da Evolução

Turma: Terapia Ocupacional (1o Ano)

Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

E-mail: marilanda_bellini@yahoo.com

Blog: http://marilandabellini.wordpress.com

Mutação

• Qualquer mudança na sequência de nucleotídeos ou arranjo do DNA.

súbitas

espontâneas

variação hereditária.

Mutante

• Fenótipo resultante de mutação

� Introdução: a natureza das diferenças genéticas

VARIABILIDADE FENOTÍPICA

DNA 99,9% idêntico

entre duas pessoas

DOENÇASNENHUM EFEITO NO FENÓTIPO

As mutações promovem a evolução já que determinam aumento na variabilidade genética.

Células germinativas: Mutação herdável

Células somáticas: Mutação somática

�Mutação: Características Básicas

� Mutações somáticas x Mutações germinativas

Griffiths, 2001

� Tipos de mutações

MUTAÇÃO GENÔMICA: afeta o número de cromossomos nascélulas (aneuploidias) � alterações numéricas

MUTAÇÃO CROMOSSÔMICA: altera a estrutura decromossomos individuais (translocações, deleções, inserções eduplicações) � alterações estruturais

MUTAÇÃO GÊNICA: altera genes individuais.pares de basesem escala muito pequenanão observáveis citogeneticamente.

THOMPSON & THOMPSON, 2002

� Tipos de mutações

Tipos de Mutações e suasFerequencias Estimadas

Classe de Mutação Mecanismo Frequência

Genômica Não-disjunção dos cromossomos 10-2/divisão celular

Cromossômica Rearranjo Cromossômico 6x10-4/divisão celular

Gênica Mutação de par de base 10-10/par de base/divisão celular

THOMPSON & THOMPSON, 2002

Gênica Mutação de par de base 10-10/par de base/divisão celular10-5 – 10-6 /locus/geração

Mutações GênicasDocente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

Disciplina:

Estudo da Genética e da Evolução

Turma: Terapia Ocupacional (1o Ano)

Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

E-mail: marilanda_bellini@yahoo.com

Blog: http://marilandabellini.wordpress.com

� Classificação das mutações gênicas

1. Mudanças na

sequência do

DNA

- Substituições

- Inserções e deleções

- Inversão

-Silenciosa

2. Mudanças

Funcionais

-Silenciosa

-Sentido trocado

-Sem sentido

-Mudança de matriz de leitura

(Frameshift)

1.1 Substituição

� ocorre a troca de

� Classificação das mutações gênicas

1. Mudanças na sequência de DNA - Frameshift

Mutação de ponto

� ocorre a troca de um ou mais pares de bases.

� Classificação das mutações gênicas

1. Mudanças na sequência de DNAMutação de ponto

1.1. Substituições:-Transição: purina por purina (A�G)

pirimidina por pirimidina (T�C);pirimidina por pirimidina (T�C);

-Transversão: A ou G � T ou C.Purina � Pirimidina

Transversão

G�T

1.1 Substituição

Substituição (ASubstituição (A--G) G)

� Classificação das mutações gênicas

1. Mudanças na sequência de DNAMutação de ponto

............ AAG AGA ATA GCG CTG .................

..............Phe..Ser..Tyr..Arg.Asp...................

............ AAG AGA GTA GCG CTG .................

..............Phe..Ser..His..Arg..Asp..................

1.2 Inserção e deleção

Adição Remoção

� Classificação das mutações gênicas

1. Mudanças na sequência de DNAMutação de ponto

Adição Remoção

1pb ou grandes trechos

Adição (G) Adição (G)

............ AAG AGA ATA GCG CTG .................

..............Phe..Ser..Tyr..Arg.Asp...................

............ AAG AGA GAT AGC GCT G................

� Classificação das mutações gênicas

1. Mudanças na sequência de DNAMutação de ponto

............ AAG AGA GAT AGC GCT G................

............ Phe...Ser..Leu..Ser..Arg ................

Deleção (A) Deleção (A)

............ AAG AGA ATA GCG CTG .................

..............Phe..Ser..Tyr..Arg.Asp...................

............ AAG AGA TAG CGC TG................

............ Phe Ser Ileu Ala .................

1.3. Inversão:Excisão de uma parte

da dupla hélice seguida dereinserção na mesmaposição, mas em orientação

� Classificação das mutações gênicas

Inversão Inversão posição, mas em orientaçãoinversa.

…………..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...................

Inversão Inversão

CÓDIGO GENÉTICO

� Classificação das mutações gênicas

2. Consequências Funcionais:

� Classificação das mutações gênicas

2. Consequências Funcionais:

2.1. Mutação Silenciosa:sem alteração do produto gênico.

� Classificação das mutações gênicas

2.2. Mutação de sentido trocado (missense):O códon para um aminoácido é substituído por um códon

para outro aminoácido

2. Consequências Funcionais:

Hemoglobina NormalHemoglobina Normal

� Classificação das mutações gênicas

2.2. Mutação de sentido trocado (missense):

2. Consequências Funcionais:

Éxon 1 Íntron Éxon 2 Íntron Éxon 3

....ATGGTGCATCTGACTCCTGAGGAG.....

ácido glutâmico valina

Hemoglobina SHemoglobina S

GTG

Anemia FalciformeAnemia Falciforme

� Classificação das mutações gênicas

2.3. Mutação sem sentido (nonsense):O códon para um aminoácido é substituído por um códon

de terminação.

2. Consequências Funcionais:

� Classificação das mutações gênicas

2.3. Mutação sem sentido (nonsense):

2. Consequências Funcionais:

Substituição (CSubstituição (C--T) T)

Hemofilia A

............ CGA CGC CGG .................

..............Arg Arg Arg...................

............ TGA CGC CGG .................

..............STOP

� Classificação das mutações gênicas

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)

2. Consequências Funcionais:

� Classificação das mutações gênicas

2.4. Mudança da matriz de leitura (Frameshift):

2. Consequências Funcionais:

Mitra N et al. (2011) SIGLEC12: A human-specific segregating (PSEUDO) gene encodes a signaling molecule expressed in

prostate carcinomas. J Biol Chem

Câncer de Próstata

� Bases moleculares das mutações gênicas

NOVAS MUTAÇÕES

ESPONTÂNEASESPONTÂNEAS INDUZIDASINDUZIDAS

� Mutações espontâneas

• Fonte de variação genética

• Frequência baixa: 105 a 108

• Mecanismos moleculares:

– erros na replicação do DNA– erros na replicação do DNA

– lesões espontâneas: desaminação, depurinação e danos oxidativos

– elementos genéticos de transposição

� Mutações espontâneas

�Erros na Replicação

O mal pareamento durante a replicação é uma fonte de substituição espontânea:

� mal pareamento por mudanças tautômericas

� 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.

Alteram a formação das pontes de hidrogênio, durante replicação

� 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

� Mutações espontâneas

�Erros na Replicação

Griffiths, 2001

� Lesões espontâneas

-Depurinação: perda de 10.000 bases púricas (A e G)/dia/célula

-Desaminação: 100 bases C �U, T/dia/célula

Transição: GC/AT

� Lesões espontâneas

• Danos oxidativos ao DNA:

ação de espécies de oxigênio ativo, produzidoscomo subprodutos de metabolismo aeróbiconormal, como :

– radicais superóxido (O .)– radicais superóxido (O2.)

– peróxido de hidrogênio (H2O2)

– radicais hidroxila (OH)

� Mecanismos de indução de mutação

MUTÁGENOS

QUÍMICOS

FÍSICOS (radiação/calor)FÍSICOS (radiação/calor)

BIOLÓGICOS (vírus)

� Mecanismos de indução de mutação

Atuam por 3 mecanismos diferentes:

� Mecanismos de indução de mutação

1. SUBSTITUIR UMA BASE DE DNA

2. ALTERAR UMA BASE DE DNA2. ALTERAR UMA BASE DE DNA

3. DANIFICAR UMA BASE DE DNA

� Mecanismos de indução de mutação

� Substituição de bases

-Análogos de bases podem ser substitutos frequentes durante a replicação.

Análogo da Timina

5-Bromouracila

Timina

� Mecanismos de indução de mutação

� Alteração de Bases

�Agentes Alquilantes

Alguns mutágenos não são incorporados ao DNA,mas alteram uma base, causando mal pareamentoespecífico:-EMS (ETIL METANOSSULFATO)-EMS (ETIL METANOSSULFATO)

-NG (NITROSOGUANIDINA)

Adicionam grupos Alcil (etila e metila respectivamente)

(CH3)(C2H5)

• Transferência de grupo etil

• Transição:

� Mecanismos de indução de mutação

� Alteração de Bases

�Agentes Alquilantes

Griffiths, 2001

� Mecanismos de indução de mutação

� Alteração de Bases

�Agentes Intercalantes

• Constituem moléculas longas e achatadas que mimetizam pares de bases;

• Intercalam-se entre dois pares de bases adjacentes

• Na duplicação ���� INSERÇÃO OU DELEÇÃO• Na duplicação ���� INSERÇÃO OU DELEÇÃO

Griffiths, 2001

Exemplo de CoranteLaranja de Acridina:

Inserções de paresúnicos de nucleotídeosou deleções

� Mecanismos de indução de mutação

� Alteração de Bases

�Agentes Intercalantes

ou deleções

Brown, 1999

� Mecanismos de indução de mutação

� Dano as Bases

CALOR: mutágenoambiental

-Resulta na perda de bases (clivagem de bases (clivagem de bases purínicas).

Brown, 1999

Substituições ou deleções

� Mecanismos de indução de mutação

� Dano as Bases

RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA

A luz UV gera

alterações no DNA

(fotoprodutos):

- Anel ciclobutil (2

pirimidinas unidas no

mesmo filamento);

Transições C/TTransversõesMudanças de matriz de leitura

mesmo filamento);

- Fotoproduto 6-4

� Mecanismos de indução de mutação

� Dano as Bases

Falhas no mecanismo de reparodas alterações causadas pela UV

Xeroderma pigmentoso

susceptibilidade câncer de pelefotossensível

Dímeros de Timina

� Mecanismos de indução de mutação

Os mutágenos induzem mutações por umavariedade de mecanismo. Alguns, mimetizam bases

normais e são incorporados ao DNA, causandopareamento incorreto. Outros, danificam bases, pareamento incorreto. Outros, danificam bases,

que então não são corretamente reconhecidas pelaDNA polimerase durante a replicação, resultando

em mal pareamento.

� Resumindo

1. Mudanças na

sequência do

- Substituições

- Inserções e deleções (Indel)

- Inversão

Mutações

Somáticas

Germinativas

DNA

Frameshift

- Inversão

2. Mudanças

Funcionais

-Silenciosa

-Sentido trocado

-Sem sentido

-Mudança de matriz de leitura

Referências�BROWN, T.A. Genética – Um enfoque molecular. Guanabara

Koogan, Rio de Janeiro, 3ª ed., 1999.

�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, 2001.

�NUSSBAUM, R.L.; MCINNES, R.R. & WILLARD, H.F. Thompson e Thompson Genética Médica. 7ª ed.,Elsevier, 2008.

�SNUSTAD, P.; SIMMONS, M.J. Fundamentos de Genética. 4ª ed., Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2008.