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Mutações São mudanças estruturais ou químicas na molécula de DNA. A mutação é a fonte básica de toda a variabilidade genética, constituindo a matéria prima para a evolução. A recombinação apenas rearranja essa variabilidade em combinações novas e a seleção natural, preserva as combinações mais bem adaptadas ás condições ambientais existentes. Sem a mutação, todos os genes existiriam apenas em uma forma e os organismos não seriam capazes de se adaptar ás condições ambientais. Podem ser: Gênicas quando alteram a estrutura do DNA. Cromossômicas quando alteram a estrutura ou o número de cromossomos. Mutante é todo organismo que exibe uma forma diferente da de seus antecedentes, refere-se a qualquer modificação súbita e hereditária no conjunto gênico de um organismo. Podem ser transmitidas hereditariamente quando ocorrem nas células germinativas. Quando ocorrem em células somáticas podem provocar a formação de tumores. Células somáticas afetam apenas algumas células do próprio indivíduo onde ocorrem podem ter consequências como o câncer. Células germinativas (gametas) e são passadas para a próxima geração afetam todo o organismo que a herda.
Qualquer base do DNA pode ser mutada. As mutações devem normalmente causar alguma modificação detectável para que a sua presença seja reconhecida.
Mutantes auxotróficos: incapazes de sintetizar um metabólito essencial (aminoácido, purina, pirimidina, etc.)
- crescem e se reproduzem quando o metabólito é fornecido pelo meio (condição permissiva) • não crescem quando o metabólito está ausente (condição restritiva) Mutantes sensíveis à temperatura: crescerão numa determinada temperatura
- aumento da labilidade ao calor ou ao frio do produto gênico mutado.
Mutantes sensíveis ao supressor: viáveis quando um segundo fator genético (supressor) está presente - mas inviáveis na ausência deste.
Alterações cromossômicas As alterações estruturais cromossômicas causam aberrações. Alterações numéricas correspondem a perda ou acréscimo de um ou mais cromossomos e podem ser de dois tipos, as euploidias e as aneuploidias.
Cromossômicas estruturais Provocam alterações na estrutura dos cromossomos, podendo ocasionar a perda de genes, a leitura duplicada ou erros na leitura de um ou mais genes. Podem acontecer por deleção, duplicação, translocação ou inversão de partes de cromossomos.
Deficiência ou deleção: quando ocorre a perda de um pedaço do cromossomo, com conseqüente perda de genes.
Duplicação: quando ocorre a presença de um pedaço duplicado do cromossomo, acarretando uma dupla leitura de genes.
Translocação: quando ocorre a troca de pedaços entre cromossomos não homólogos, provocando erros na leitura.
Inversão: quando ocorre a quebra de um pedaço do cromossomo que se solda invertido, provocando erros na leitura dos genes.
Mutações numéricas podem produzir anomalias graves e até a morte do organismo. Se dividem em: Euploidias quando há a alteração de um genoma inteiro e Aneuploidias quando acrescentam ou perdem um ou poucos cromossomos.
Mutações Mutações espontâneas resultam de funções celulares normais ou interações aleatórias com o ambiente. Mutações induzidas causadas por
compostos mutagênicos.
Mutação de ponto: modificação num único par de base (substituição, adição ou deleção) • mau funcionamento do sistema replicativo • mau funcionamento do sistema de reparo • interferência química direta sobre uma das bases do DNA Substituição de base 5’ ATT CGA TAT TCA 3’ Adição de base 5’ ATT CGA TAT TCA 3’ Deleção de base 5’ ATT CGA TAT TCA 3’ 5’ ATT C _ AT ATT CA 3’ letal num determinado ambiente 5’ ATT CGC ATA TTC A 3’ 5’ ATT CCA TAT TCA 3’
Mutação letal condicional: (condições restritivas)
A mutação é a fonte básica de toda variabilidade genética, fornecendo a matéria-prima para a evolução.
Mutações em nível molecular São mudanças nas posições dos átomos nas bases purinas e pirimidinas Prejudicam o pareamento de bases normal. Envolvem a substituição de um par de bases por outro (tipo mais comum de mutação) Transição: substituição de uma purina por outra purina, ou de uma pirimidina por outra pirimidina. Transversão: substituição de uma purina por uma pirimidina ou viceversa. mutações que modificam a estrutura da leitura: envolve a adição ou deleção de um ou alguns pares de bases. alteram a estrutura de leitura de todas as trincas de pares de bases no gene depois da mutação.
Transição é a substituição de uma purina por outra purina ou de uma pirimidina por outra pirimidina. Transversão é a substituição de uma purina por uma pirimidina ou vice-versa. Transição Transversão
A–T C–G
T–A G–C
A–T
T–A
C–G
G–C
Deleção:
Inserção:
energia
são absorvidos por purinas e pirimidinas (tornando-se mais reativas). multicelulares? atingem apenas camadas de células superficiais. unicelulares? potente agente mutagênico Formação de hidratos de pirimidina e dímeros de pirimidinas.
a relação entre a taxa de mutação e a dose de UV é muito variável, dependendo do tipo de mutação do organismo e das condições empregadas.
Mutação induzida quimicamente Análogos de bases são substâncias mutagênicas que possuem estrutura suficientemente similar às bases normais para serem metabolizadas e incorporadas ao DNA durante a replicação. Contudo, elas são suficientemente diferentes para aumentar a frequência de pareamento incorreto e, portanto, de mutação. Um exemplo é a mutação produzida por corantes aromáticos, os quais intercalam-se no DNA, se introduzem entre pares de bases adjacentes da hélice dupla e, consequentemente, causam a inserção ou deleção de um ou mais pares de bases, alterando o módulo de leitura na tradução, a menos que um número múltiplo de 3 seja inserido ou deletado, pois o código genético é decifrado em trincas.
Aplicações Práticas das mutações Apesar da maioria das mutações tornarem o organismo menos
adaptado e serem, portanto, desvantajosas, há a possibilidade das mesmas desenvolverem novas características desejáveis. Mutantes induzidos de cevada, trigo, aveia, soja, tomate – podem melhorar as linhagens cultivadas. resistência à ferrugem, maior produção, maior quantidade de
proteína, sementes sem casca, ente outro. ? elucidam as vias pelas quais os processos biológicos ocorrem (isolamento e estudo das mutações nos genes que codificam enzimas envolvidas nas mais diversas atividades metabólicas)
E em humanos podem vir a alterar o fenótipo do individuo já que a mutação ocorre nas células germinativas. As doenças mais conhecidas são: ?Epiderme bolhosa; ?Anemia Falciforme; ?Hiperqueratose epidermolítica palmar-plantar;entre outras Nestes casos o risco de o individuo não atingir a fase adulta são maiores devido a não adaptação ao meio.São então indivíduos “frágeis’’ a agentes físicos e químicos do meio.
Mecanismos de reparo do DNA Um mutante sobrevive quando sua troca genética não é prejudicial ou, mais raramente, é benéfica. A maioria das mutações, contudo, são desvantajosas
- impedindo a sobrevida celular. Mecanismos de reparo? revertem os efeitos de processos mutagênicos artificiais ou naturais sob o DNA. Muitos dos danos sofridos pelo DNA podem ser reparados porque a informação genética é preservada em ambas as fitas da duplahélice. A informação perdida em uma fita pode ser recuperada através da fita complementar
Tipos de Reparação do DNA
- Reparação por fotorreatividade enzimática 2. Reparação de bases alquiladas
- Reparação por excisão de base
- Reparação por excisão de nucleotídeos 5. Reparação de bases malpareadas 6. Sistema de reparação por resgate
Reparação por Fotorreatividade Enzimática Dímeros de pirimidina (formados pela luz ultravioleta): impedem a replicação e a expressão gênica
Fotoliase: catalisa uma 2ª reação fotoquímica, na presença de luz visível, desfazendo a mutação e refazendo as bases pirimídicas individuais. Etapas 1ª? reconhecimento da enzima ao dímero na ausência de luz. 2ª? após a absorção de luz, energia é fornecida para a conversão do dímero em monômeros de pirimidina. 3ª? dissociação da enzima do DNA.
Reparação por Fotorreatividade Enzimática Fotorreativação
- Fotoliase reconhece e se liga ao dímero 2. Absorção de luz? Conversão em monômeros
Reparo por excisão A remoção de uma base defeituosa (ou não habitual) pode ocorrer a partir da:
- • clivagem da ligação base-açúcar (excisão de base) incisão endonucleolítica nos dois lados da lesão
liberação de nucleotídeos
- preenchimento da região pela ação da DNApolimerase I e posterior ligação
Reparação por excisão de base A citosina do DNA é desaminada espontaneamente sendo, portanto, percebida pela uracil. • evento mutagênico potencial
formação de filamento apresentando pares de bases errôneos (AU no lugar de GC)
Etapas de reparo
- Hidrólise da ligação glicosídica entre uracil e as moléculas de desoxirribose pela enzima uracil-DNA-glicosilase
- Liberação da base nitrogenada errônea (formação do sítio AP)
- Excisão da cadeia em regiões adjacentes à base perdida pela enzima AP endonuclease
- Inserção de citosina no local mutado pela enzima DNA-polimerase I
- Ligação da fita corrigida pela enzima DNA-ligase Reparação de Bases Malpareadas: Sistema Mut Processo de correção de erro em E.coli : 1º MutS (utilizado pra reconhecer o erro e se deslocar ao longo do DNA) se liga ao par malpareado; 2º vem o MutL e se liga ao MutS para estabilizar o complexo que é formado por MtuS e MutH; 3º GATC faz com que a endonuclease MutH se ligue ao complexo MutSL e remova o pedaço de fita da lesão até a
