Mutação

1. Mutação

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

3. 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

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

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

6. Mutações Espontâneas • Mal pareamento de bases (mismatches)

8. Bases tautoméricas

9. Adenina com um átomo de hidrogênio a mais

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

11. Mutações Espontâneas • Escorregões na fita

12. 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)

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

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

15. 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)

16. Mutágenos químicos • Análogos de base

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

19. 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

20. 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

22. Modificam a forma geral da dupla hélice

23. 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

24. 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

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

27. 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

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

29. 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

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

31. Mutação sem sentido • Insere um códon stop no meio da seqüencia do mRNA

32. Mudança na matriz de leitura

33. 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 mRNA: • Modificações nos sítios de retirada de íntrons • Modificações nos sítios que regulam a tradução

34. 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

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

36. Mutações condicionais

37. 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.

38. Outras classificações das mutações • Neutras • Funcionais

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

40. 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

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

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

43. Reparo Direto • Se uma base foi modificada (desaminada, por exemplo), enzimas reintroduzem o grupo amino que está faltando Se a citosina perder o NH2, é convertida em Uracila A Uracila pareia com a Adenina e é substituída por uma Timina Se houver reparo direto, esta mutação não ocorre.

44. 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.

45. 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 (≈ 30pb entre os cortes) • Uso do filamento não modificado como molde

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

48. Síntese de DNA translesão • Bases do filamento molde estão tão 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.

49. 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.

50. 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