Mutao Variabilidade Toda a variabilidade existente no planeta

Mutação

Variabilidade • Toda a variabilidade existente no planeta não seria possível sem as mutações. . .

Tipos de Mutação • Mutação Somática – Não passa para a próxima geração – Reprodução vegetativa em plantas – Atinge o indivíduo que sofreu a mutação • Mutação em células germinativas – Não atinge o indivíduo que sofreu a mutação – Atinge sua prole

Tipos de Mutação • Mutação de ponto – Transição (purina →purina; pirimidina → pirimidina) – Transversão (purina →pirimidina ou vice-versa) • In. Del – Inserção – Deleção

Causas das mutações • Espontânea – Ocorre natural e aleatoriamente (em qualquer ponto do genoma) • Induzida – Exposição a agentes externos como substâncias tóxicas ou radiação

Mutações Espontâneas • Mal pareamento de bases (mismatches)

Bases tautoméricas

Adenina com um átomo de hidrogênio a mais

O mal pareamento T-G resulta em uma transião TA – CG.

Mutações Espontâneas • Escorregões na fita

Mutações Espontâneas • Modificações químicas – Desaminação A Citosina perde o grupo amino e se converte em Uracila O sistema de reparo da célula retira a Uracila e coloca uma Timina no lugar (transição CG – TA)

Mutações Espontâneas • Modificações químicas – Depurinação • Perda de uma purina • Os sistemas de reparo substituem o nucleotídeo sem purina e acabam provocando uma mutaççao

Mutações induzidas • Mutágenos são substâncias capazes de aumetar a taxa de mutação – Mutágenos químicos – Radiação

Mutações induzidas • Mecanismos de mutação induzida: – Substituição de uma base – Alteração de uma base (provoca mal-pareamento) – Dano de uma base (faz com que não haja pareamento)

Mutágenos químicos • Análogos de base

Modificações fazem o 5 BU parecer uma citosina Transição AT - GC

Mutágenos químicos • Agentes alquilantes – induzem pareamentos errados entre bases • Oxigênio reativo – radicais livres, que são aumentados pelo fumo e exposição a poluentes – Quebra o DNA – modifica a forma das bases, provocando pareamentos errados

Mutágenos químicos • Agentes intercalantes – Brometo de Etídeo – laboratório de manipulação de DNA – Modificam a estrutura da dupla hélice provocando inserções e deleções durante a replicação

Modificam a forma geral da dupla hélice

Radiação • 1 – pode quebrar as fitas da dupla-hélice rompendo as ligações entre os açúcares e os fosfatos. – Se apenas uma das fitas for quebrada, o dano é facilmente reparado. Mas se as duas fitas forem quebradas, uma parte grande do cromossomo pode ser perdida • 2 - pode provocar a formação de dímeros – Entre duas timinas – Entre uma timina e uma citosina

Para o reparo, a maquinaria de replicação assume que há duas timinas e adiciona 2 adeninas à fita nova. Se o dímero ocorreu entre duas timinas, tudo bem! Se o dímero ocorreu entre uma timina e uma citosina, transição CG – AT

Consequências das mutações • As mutações podem ocorrer em qualquer ponto do DNA. – Em sequências codificadoras – Em sequências não codificadoras

Consequências das Mutações • Em sequências codificadoras – Aparecimento de um novo alelo na população – Mutações silenciosas – Mutação sinônima – Mutação de sentido trocado – Mutação sem sentido – Modificação da matriz de leitura

Mutação Silenciosa • Ocorre quando um nucleotídeo é substituído por outro que não altera o aminoácido

Mutação sinônima • Ocorre quando um aminoácido é substituído por outro, que tem propriedades parecidas e não altera, ou altera muito pouco a função da proteína

Mutação de sentido trocado • Altera o aminoácido e altera a proteína – Fenilcetonúria – Substituição do par CG para o par AT na posição 408 do m. RNA, modificando o códon CGG (arginina) para UGG (triptofano) – Causa a inativação da enzima

Mutação sem sentido • Insere um códon stop no meio da seqüencia do m. RNA

Mudança na matriz de leitura

Consequências das Mutações • Em sequências não codificadoras – Ao nível do DNA: • Perda (ou ganho) de sítios de ligação da RNA polimerase • Perga (ou ganho) de sítios de ligação com proteínas reguladoras da transcrição – Ao nível do m. RNA: • Modificações nos sítios de retirada de íntrons • Modificações nos sítios que regulam a tradução

• Mutações em sequências não codificadoras têm o potencial de mudar o padrão de expressão de um gene, alterando a quantidade, o período em que o gene é expresso ou as respostas a estímulos ambientais. • Elas alteram a quantidade de proteína a ser produzida, mas não a estrutura da proteína. • Podem também bloquear uma via metabólica, alterando completamente o fenótipo do indivíduo

• É bom lembrar que muitas mutações de ponto nas sequências não-codificadoras podem não ter qualquer efeito fenotípico.

Mutações condicionais

Mutações condicionais • Gatos siameses – Têm uma enzima da via de deposição da melanina sensível à temperatura – A via é bloqueada na temperatura normal do corpo, e o pigmento não é depositado pelo resto do corpo. O pigmento só é depositado nas extremidades, porque estas extremidades são mais frias que o resto do corpo.

Outras classificações das mutações • Neutras • Funcionais

Mutações Neutras • Mutações silenciosas ou sinônimas – Ocorre a mutação – Outro alelo é formado – A enzima ainda funciona – não há danos aparentes

Mutações funcionais • Novas funções – Neutras (cor nova de olhos) – Ganho de função – o novo alelo produz uma nova proteína que é expressa – alelo dominante – Perda de função – o novo alelo produz uma proteína não funcional – alelo recessivo

Com tantas formas de mudar, como a vida conseguiu florescer no Planeta? Mecanismos de Reparo!!!

Reparo de escorregões – Escorregões provocam a formação de loops – Outras enzimas são recrutadas para retirar a parte mutada e reorganizar o DNA

Reparo Direto • Se uma base foi modificada (desaminada, por exemplo), enzimas reintroduzem o grupo amino que está faltando Se a citosina perder o NH 2, é convertida em Uracila A Uracila pareia com a Adenina e é substituída por uma Timina Se houver reparo direto, esta mutação não ocorre.

Reparo por excisão de base • (sistema dependente de homologia) – Uma base, ou conjunto de bases inseridas erradas podem ser retiradas e substituídas por bases novas; – O mecanismo utiliza a complementaridade de bases da dupla-fita • Ocorre o corte da ligação base-açúcar e a substituição pela base correta, de acordo com o molde.

Reparo por excisão de Nucleotídeos – Distorções da hélice – podem causar bloqueio na replicação (pode causar a morte celular) • Reconhecimento das bases danificadas • Montagem de um complexo multiproteico no local • Corte do filamento danificado em local antecedente ao danificado (≈ 30 pb entre os cortes) • Uso do filamento não modificado como molde

Depois da replicação • Como saber qual a fita errada e qual a certa? – Sabendo qual a fita molde

Síntese de DNA translesão • Bases do filamento molde estão modificadas que não pareiam com nenhuma outra • Bloqueio da síntese de DNA – potencial morte celular. . . – DNA polimerases não específicas (bypass) que são capazes de parear estas bases danificadas com quaisquer outras bases – pareamento inespecífico→ Mutação.

O sistema de reparo causa mutação? • Sim, mas é melhor que condenar a célula à morte. • A polimerase bypass é inespecífica, faz poucos pareamentos e provoca mutações.

Reparo de quebras bifilamentares • Quebra de ambos os filamentos – A célula utiliza a maquinaria do crossing-over meiótico • A cromátide irmã serve como molde para a regeneração de um fragmento de DNA dupla-fita com problemas

Reparo do DNA • Reparo de mal pareamento: a base mal pareada é simplesmente retirada e a base correta é inserida – DNA polimerase – ligase