Mutação e Mecanismos de Reparo

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTASCENTRO DE BIOTECNOLOGIA

DISCIPLINA DE BIOLOGIA MOLECULAR

Karine Begnini

begnini.k@gmail.com

MUTAÇÃO

Modificações na informação genética que resultam em células ou indivíduos com alterações fenotípicas.

MUTAÇÃO

Qualquer alteração herdável e permanente na sequência de bases do DNA, que não seja explicável por recombinação.

Genômica: adição ou perda de cromossomos (aneuploidias e euploidias)

Cromossômica: aberrações cromossômicas (adição, perda ou mudança de local/orientação de segmentos cromossômicos)

Gênica: alterações em genes individuais

Fonte de toda variabilidade genética!

MUTAÇÃO

MUTAÇÕES GÊNICAS

Mutante: organismo que exibe característica diferente de seu ancestral, a qual é resultado da presença de uma mutação

Tipo Selvagem (wild type): organismo que apresenta o gene não mutado

Fenótipo: características observáveis de um organismo

Alelos: diferentes formas de um mesmo gene

Células Somáticas Células Germinativas

Locais do genoma nos quais ocorrem maior número de mutações do que o

esperado para uma distribuição aleatória

MUTAÇÃO

ESPONTÂNEASErros DNA polimerase

Modificações Tautoméricas

HOTSPOTS

Como ocorrem mutações?

Como ocorrem mutações?

10-5 - 10-6

10-9 - 10-10

Neutras

Diretas

Silenciosas

Erros DNA polimerase

UUAUUAGUA

UUC

UUG

UUU

UAAUGAUCA

AUA

CUA

Leu

Phe

Leu

Phe

Leu

Val

Ile

Ser Stop Stop

MUTAÇÕES PONTUAIS

1 – Substituição de base

5’ ATT CGA TAT TCA 3’

5’ ATT CCCA TAT TCA 3’

Transição: substituição de purina/purina ou pirimidina/pirimidina

Transversão: substituição de purina/pirimidina ou pirimidina/purina

Erros DNA polimerase

MUTAÇÕES PONTUAIS

2 – Adição de base

5’ ATT CGA TAT TCA 3’ 5’ ATT CGCC ATA TTC A 3’

3 – Deleção de base

5’ ATT CGA TAT TCA 3’ 5’ ATT C _ AT ATT CA 3’

Modificam a fase de leitura dos códons, após o

sítio de mutação

Modificações Tautoméricas

Watson e Crick (1953)

formas raras e instáveis

átomos de H movem-se de uma posição para outra nas moléculas, modificando a forma química

alteração no pareamento

T = A A = CC = G G = T

INDUZIDAS - agentes mutagênicos

Como ocorrem mutações?

Como ocorrem mutações?

Físicos

Radiação ultravioleta

Mutação indiretamente!

Timina

Químicos

INDUZIDAS - agentes mutagênicos

Como ocorrem mutações?

Como ocorrem mutações?

Nitrosaminas

Ocorre a transferência de grupamentos metila ou etila para os sítios reativos das bases e dos fosfatos da cadeia de DNA

Alquilações

Guanina

G = C*G = T

Químicos

INDUZIDAS - agentes mutagênicos

Corantes Aromáticos

Como ocorrem mutações?

Como ocorrem mutações?

Brometo de Etídio

MUTAÇÃO

Na pesquisa...Na pesquisa...

• Mutantes Letais Condicionais: utilizam condição restritiva e permissiva

– Mutantes auxotróficos– Mutantes sensíveis à temperatura

Sexto AA da cadeia β:- HbA- ÁCIDO GLUTÂMICO (-) - HbS- VALINA (neutro)

ANEMIA

FALCIFORME

MUTAÇÃO

No homem...No homem...

A=T por T=A

Mecanismos de Reparo

Mecanismos de Reparo

São mecanismos enzimáticos que visam reverter processos mutagênicos, sejam eles naturais ou artificiais

Fotorreação EnzimáticaFotorreação Enzimática

Reparação de Bases AlquiladasReparação de Bases Alquiladas

Reparação por ExcisãoReparação por Excisão

Reparação de Bases MalpareadsReparação de Bases Malpareads

Reparação por DesvioReparação por Desvio

os danos geralmente podem ser reparados porque a informação genética está presente em ambas as fitas da hélice dupla;

mecanismos universais;

vários mecanismos podem atuar ao mesmo tempo no DNA lesado.

Mecanismos de Reparo

FOTORREATIVAÇÃO ENZIMÁTICA

enzima FOTOLIASE (gene phr)

presença de luz branca

comum em vegetais

Mecanismos de Reparo

REPARAÇÃO DE BASES ALQUILADAS

enzima O6-metilguanina-metiltransferase

não há meios de recuperação da enzima

Guanina

Mecanismos de Reparo

REPARAÇÃO POR EXCISÃO

Excisão de BasesExcisão de Bases

Excisão de NucleotídeosExcisão de NucleotídeosUracila-DNA-glicosilaseUracila-DNA-glicosilase

AP EndonucleaseAP Endonuclease

DNA Polimerase IDNA Polimerase I

DNA LigaseDNA Ligase

Excisão de Nucleotídeos (REN)Excisão de Nucleotídeos (REN)

REPARAÇÃO POR EXCISÃO

Complexo enzimas Uvr (A, B, C e D)Complexo enzimas Uvr (A, B, C e D)

DNA Polimerase IDNA Polimerase I

DNA LigaseDNA Ligase

Controlado pelo Sistema SOS!

UvrC UvrB

UvrAB

UvrBC

UvrD

Mecanismos de Reparo

REPARAÇÃO DE BASES MALPAREADAS

Complexo de enzimas Mut (S, L, e H)Complexo de enzimas Mut (S, L, e H)

DNA Polimerase IDNA Polimerase I

DNA LigaseDNA Ligase

Reconhecimento da sequência GATC

Metilação!

Mecanismos de Reparo

REPARAÇÃO POR DESVIO

• Não remove a lesão, mas possibilita a continuidade da replicação.

Reparação por Recombinação Pós-Replicação ou HomólogaReparação por Recombinação Pós-Replicação ou Homóloga

Reparação Sujeito a ErroReparação Sujeito a Erro

Mecanismos de Reparo

Reparação por Recombinação Pós-Replicação ou HomólogaReparação por Recombinação Pós-Replicação ou Homóloga

Complexo de enzimas RecComplexo de enzimas Rec

Controle pelo sistema SOS

Mecanismos de Reparo

Reparação Sujeito a ErroReparação Sujeito a Erro

Enzimas UmuC eUmuDEnzimas UmuC eUmuD

Controle pelo sistema SOS!

utilizado em casos extremos, quando o dano ao DNA é total e não há meios de correção da molécula de maneira precisa;

uma das quatro bases é inserida aleatóriamento no local lesado a fim de garantir a continuidade da replicação;

chance de erro 3:4

Sistema SOSSistema SOS

Mecanismos de Reparo

recA

LexA

Genes SOS

Genes Uvr (A, B, C e D)Genes Uvr (A, B, C e D)

Genes umuC e umuDGenes umuC e umuD

Genes dinA, dinB e dinCGenes dinA, dinB e dinC

OBRIGADA!