MUTAGÊNESMUTAGÊNESEE

Prof. José Ferreira dos Santos

Depto. de Genética, CCB, UFPE

Variabilidade genéticaVariabilidade genética

Variabilidade genéticaVariabilidade genética

Variabilidade genéticaVariabilidade genética

Também somos variáveis

Até que ponto somos diferentes?

Ser diferente é problema?

Porque a variação só é admirada em outras espécies?

Estase x Estase x EvoluçãoEvolução

•A DNA polimerase é extremamente A DNA polimerase é extremamente fiel fiel

(1 erro a cada 3 bilhões de bases)(1 erro a cada 3 bilhões de bases)

•Os organismos vivos apresentam Os organismos vivos apresentam grande variabilidade genéticagrande variabilidade genética

•Qual a fonte da imensa variabilidade Qual a fonte da imensa variabilidade da vida? da vida?

Objetivos da aulaObjetivos da aula

• Discutir o conceito de mutação;Discutir o conceito de mutação;

• Classificar as mutações e discutir suas Classificar as mutações e discutir suas origens e causas;origens e causas;

• Compreender as bases moleculares das Compreender as bases moleculares das mutações;mutações;

• Verificar as conseqüências das mutações;Verificar as conseqüências das mutações;

• Discutir os mecanismos celulares de Discutir os mecanismos celulares de proteção contra mutações.proteção contra mutações.

MutaçõesMutações

Alterações herdáveis na seqüência de Alterações herdáveis na seqüência de

nucleotídios do material genético.nucleotídios do material genético.

• 1. Para simplificação, considera-se um gene como 1. Para simplificação, considera-se um gene como uma seqüência linear de pares de nucleotídios;uma seqüência linear de pares de nucleotídios;

• 2. Cada seqüência de 3 nucleotídeos (trinca) 2. Cada seqüência de 3 nucleotídeos (trinca) especifica um aminoácido, portanto, qualquer especifica um aminoácido, portanto, qualquer mudança nesta seqüência é uma mutação.mudança nesta seqüência é uma mutação.

Classificação das Classificação das mutaçõesmutações • 1. Quanto a Origem: Espontâneas1. Quanto a Origem: Espontâneas InduzidasInduzidas

• 2. Quanto a Localização: Somáticas2. Quanto a Localização: Somáticas Germinativas Germinativas

• 3. Quanto a Expressão Fenotípica:3. Quanto a Expressão Fenotípica:

Substituição silenciosaSubstituição silenciosa Sentido trocadoSentido trocado

Sem sentidoSem sentido

Agentes mutagênicosAgentes mutagênicos

• 1. Físicos1. Físicos: Radiação UV, Radiação : Radiação UV, Radiação ionizante (raios X, raios g e raios ionizante (raios X, raios g e raios cósmicos)cósmicos)

• 2. Químicos2. Químicos: Análogos de bases, : Análogos de bases, agentes alquilantes agentes alquilantes

Taxas de mutaçãoTaxas de mutação

• 1.As taxas de mutações espontâneas 1.As taxas de mutações espontâneas são extremamente baixas em todos os são extremamente baixas em todos os organismos estudados;organismos estudados;

• 2. Estas taxas variam consideravelmente 2. Estas taxas variam consideravelmente dependendo do organismo; dependendo do organismo;

• 3. Na mesma espécie estas taxas variam 3. Na mesma espécie estas taxas variam de gene para gene;de gene para gene;

• 4. A taxa média de mutação espontânea 4. A taxa média de mutação espontânea é de cerca de 10-é de cerca de 10-55..

Taxas de mutação Taxas de mutação espontânea em alguns espontânea em alguns organismosorganismos OrganismoOrganismo Taxa de mutação Taxa de mutação

espontâneaespontânea

Virus, Bactérias, Virus, Bactérias, NeurosporaNeurospora

1010-8-8 (uma em 100 (uma em 100 milhões de divisões)milhões de divisões)

Milho, Milho, DrosophilaDrosophila, , HumanosHumanos

1010-6-6 a 10 a 10-5-5 (entre uma em (entre uma em 1 milhão a uma em 1 milhão a uma em 100 mil divisões)100 mil divisões)

CamundongosCamundongos 10-10-55 a 10- a 10-44 (entre uma (entre uma em 100 mil a uma em em 100 mil a uma em 10 mil divisões)10 mil divisões)

Bases moleculares das Bases moleculares das mutaçõesmutações

• 1. Mudanças tautoméricas1. Mudanças tautoméricas: : alterações na estrutura química das alterações na estrutura química das bases (ceto-enol para Guanina e bases (ceto-enol para Guanina e Timina e imino-amino para Citosina e Timina e imino-amino para Citosina e Adenina);Adenina);

• 2. Análogos de bases2. Análogos de bases: substâncias : substâncias químicas que podem substituir as químicas que podem substituir as purinas ou pirimidinas durante a purinas ou pirimidinas durante a síntese do DNA, como a 5-síntese do DNA, como a 5-bromouracila (5-BrU) e a 2-bromouracila (5-BrU) e a 2-aminopurina (2-AP);aminopurina (2-AP);

Análogos de bases

• 3. Agentes alquilantes3. Agentes alquilantes: adicionam : adicionam grupos químicos às bases grupos químicos às bases nitrogenadas (Gás mostarda, EMS, nitrogenadas (Gás mostarda, EMS, EES);EES);

Alquilação de base

• 44. . Agentes intercalantesAgentes intercalantes: : intercalam-se entre as bases do DNA, intercalam-se entre as bases do DNA, produzindo uma distorção física, produzindo uma distorção física, seguida de remoção e erro na seguida de remoção e erro na reparação (proflavina, acridina reparação (proflavina, acridina orange).orange).

Cromossomos de levedura visualizados com intercalação de brometo de etídio sob luz UV, após separação em gel por eletroforese de campo pulsado.

Tipos de mutaçõesTipos de mutações

1. Substituição de nucleotídio1. Substituição de nucleotídio

• a) Transiçõesa) Transições: substituição de pirimidina : substituição de pirimidina por pirimidina ou purina por purina;por pirimidina ou purina por purina;

• b) Transversõesb) Transversões: substituição de : substituição de pirimidina por purina ou vice-versa.pirimidina por purina ou vice-versa.

2. Mudança de pauta de leitura2. Mudança de pauta de leitura

• a) Inserção de basea) Inserção de base

• b) Deleção de baseb) Deleção de base

Mutação por transição

EMA DIZ BOM DIA

EMA DEMA DAAZ BOM DIAZ BOM DIAEMA DIZ BOEMA DIZ BOAA DIA DIAEMA DIZ BOM DIEMA DIZ BOM DIZZ

EMA IZB OMD IAEMA IZB OMD IA

DeleçãoDeleção

EMA EMA AADI ZBO MDI ADI ZBO MDI A

InserçãoInserção

Troca de uma letra

Perda de uma letra

Ganho de uma letra

Consequências das mutações

Hemoglobina S: exemplo de mutação

Detecção do potencial Detecção do potencial mutagênicomutagênico

1. Teste de Ames1. Teste de Ames

Utiliza linhagens Utiliza linhagens especiais da bactéria especiais da bactéria Salmonella Salmonella typhimuriumtyphimurium. Uma . Uma linhagem detecta linhagem detecta substituição de substituição de bases e outras bases e outras detectam mudança detectam mudança de pauta de leitura.de pauta de leitura.

Teste de Ames

Detecção do potencial Detecção do potencial mutagênicomutagênico

2. Teste SMART em 2. Teste SMART em DrosophilaDrosophila

Utiliza linhagem especial de Utiliza linhagem especial de Drosophila Drosophila melanogaster melanogaster para detectar alterações para detectar alterações nas estruturas de pelos das asas.nas estruturas de pelos das asas.

Mecanismos de Mecanismos de reparaçãoreparação

• FotorreativaçãoFotorreativação

• Excisão de basesExcisão de bases

• Excisão de nucleotídeosExcisão de nucleotídeos

• Pós-replicativosPós-replicativos