Mutação, Reparo e Recombinação

Mutação, Reparo e Recombinação

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Capítulo 14 – Mutação, Reparo e Recombinação.

(☆☆☆) Básico (★☆☆) É bom saber (★★☆) Tem que saber (★★★) Não me vai pra prova sem saber

  1. Mutações de ponto(★★☆)

    • Alteração, em um determinado gene, de um ou alguns pares de bases no DNA

    • Podem reduzir ou eliminar o funcionamento do gene

Mutações de perda de função (mais comuns)

    • Podem alterar a função do gene ou aumentar o seu funcionamento

Mutações de ganho de função (mais raras)

1.1 Mutações espontâneas (☆☆☆)

  • Surgem na ausência tratamento com mutágeno conhecido

  • Uma célula em cada 105 – 108 células

  • Principal fonte de variação genética natural

1.2 Mutações Induzidas (☆☆☆)

  • Células tratadas com mutágenos conhecidos

    • Aumentam a taxa de mutação

    • A esse processo se chama mutagênese

    • O número de mutantes depende da dose e do tempo de exposição aos agentes mutagênicos.

      • Agentes Físicos – p.e: radiação de alta energia

      • Agentes Químicos – p.e: Ácido nitroso

1.3 Substituições de bases (★★☆)

    • Transição  Substituição de uma base por outra de mesma categoria (Purina – Purina; Pirimidina – Pirimidina)

    • Transversão  Substituição de uma base por outra de categoria diferente (Purina - Pirimidina; Pirimidina – Purina)

Obs.: Purinas – Adenina (A) e Guanina (G)

Pirimidinas – Citosina (C) e Timina (T)

  • Adição de bases  Adição de um ou mais pares de bases

  • Deleção de bases  Deleção de um ou mais pares de bases

1.4 Tipos de mutações (★★★)

  • Mutações sinônimas (ou silenciosas)  Alteração de um códon X para um códon Y, mas que codificam o mesmo aminoácido

  • Mutações de sentido trocado (ou não silenciosas)  Alteração de um códon X para um códon Y, codificando cada um aminoácido diferente

  • Mutações sem sentido  O códon para um aminoácido é trocado para um códon de termino de tradução (fim/stop)

      • UAA

      • UAG

      • UGA

1.5 Tendência natural das bases em adotar formas diferentes (★☆☆)

  • Uma mesma base pode apresentar diferentes tautômeros - formas isômeras que diferem quanto à posição dos seus átomos e nas ligações entre os átomos. 3 formas:

    • Imino  Rara

    • Enol  Rara

    • Ceto  A forma normalmente encontrada no DNA

1.6 Mal pareamento (★★☆)

  • O Mal pareamento pode ocorrer:

    1. Naturalmente;

    2. Induzido através da ionização de bases – Modifica-se o anel da base, através da inserção de um átomo eletronegativo em alguma das posições. Esse átomo, então, altera a distribuição dos elétrons no anel, desestabilizando-o e dando origem à forma enol ou ionizada. Ex: 5-bromouracil, 2-aminopurina;

    3. Através de agentes que não são incorporados ao DNA, mas são capazes de alterar a composição das bases. Ex: Agentes alquilantes (SEM p.e);

    4. Por meio de agentes intercalares – moléculas que mimetizam pares de bases e se intercalam entre as bases nitrogenadas  inserção de um só par ou deleção. Ex: Proflavina, compostos ICR.

1.7 Bases danificadas (★★★)

  • A DNA polimerase não pode continuar a síntese além de um molde de base danificado. Tal bloqueio pode ser superado, tanto em eucariotos, quanto em procariotos, através da inserção de bases aleatórias.

  • Sistema SOS em E. coli

    • Compreende a ativação de genes que codificam duas DNA polimerase (IV e V) que são capazes de continuar a síntese, mesmo com erro.

    • Ativado em caráter emergencial, para evitar a morte celular

    • A luz UV induz a síntese de uma proteína – a RecA. Quando a polimerase replicativa (III) pára, o DNA à sua frente continua a se desenrolar, expondo DNA unifilamentar ligado à SSB. Em seguida a RecA se liga à SSB, assim, a RecA atua como sinalizadora para as DNA polimerases IV e V, capazes de transpassar pelo erro

  1. Reparo (★★☆)

2.1 Via livre de erro (★★★)

  • Sistemas de correção química do dano à base do DNA

    • Reversão direta do DNA danificado

      • Regeneração da base original

        • Fotorreparo

- Fotoliase é capaz de quebrar o dímero de pirimidina

- Mecanismo dependente de luz

  • Alquiltransferases

- Remove o grupo alquila da posição O-6 e transfere para si

- Após esse processo essa enzina fica inativa, logo, se o nível de alquilação fora alto, esse sistema pode ficar saturado e ineficiente

  • Sistemas de reparo dependente de homologia

    • Reparo por excisão

      • Antes da replicação!

        • Reparo através da excisão de bases

1. Ação das DNA glicosilases – cortam e liberam as bases alteradas;

2. AP endonuclease – corta a estrutura açúcar-fosfato;

3. Desorribofosfodiesterase – remove um trecho de unidades açúcar-fosfato;

4. A DNA polimerase sintetisa a nova fita;

5. Os fragmentos são conectados pela ligase.

        • Reparo através da excisão de nucleotídeos

1. Base anormal  Distorção na dupla hélice

2. Excinuclease uvrABC remove um fragmento de 12 nucleotídeos (8 e 4 )

3. DNA polimerase I sintetisa a nova fita

4. Ligase une os fragmentos

    • Reparo acoplado à transcrição – eucariotos

      • O gene é reparado antes de ser trancrito

        • Reparossoma (constituído por 20 polipeptídios) – Remove 30 nucleotídeos ao redor do dano e usa o filamento complementar como molde

        • O reparossoma corrige, preferencialmente a fita molde (trancrita)

└ Alguns polipeptídios (7 dos 20) fazem parte do aparelho basal de transcrição, sabendo qual é a fita molde

    • Reparo pós-replicação

      • O processo de reparo se dá no filamento recém sintetisado

        • Cobre erros que, geralmente, ocorrem durante a replicação, mas deixam de ser corrigidos pela função de revisão 3’  5’ da polimerase. Apresenta 3 funções básicas:

          1. Reconhecer pares de bases mal pareadas

          2. Determinar qual base é a incorreta

          3. Remover a incorreta e fazer a síntese de reparo

2.2 Vias sujeitas a erro (★★☆)

  • Ambos filamentos se quebram. Soluções:

    • Junção de pontas não homólogas

      • Ocoore em células que pararam de se dividir!

        • Ocorre a junção das duas pontas quebradas

    • Recombinação homóloga

      • Ocorrem em células em divisão

        • Uso da cromátide irmã para o reparo

  1. Questões

  • Por que é importante acoplar a transcrição e o reparo?

Ao contrario dos E. coli com ativa divisão e a maioria de outros procariontes, a maioria das células de um organismo multicelular são terminalmente diferenciadas e não mais se dividem, logo o reparo de replicação não é mais possível. Estas células não estão mortas, entretanto; seus genes estão sendo ativamente transcritos em mRNA, que são traduzidos em proteínas. O DNA que é danificado nestas células também deve ser reparado, pois as mutações em alguns genes podem ter conseqüências devastadoras paras a saúde de todo o organismo. A maioria dos tumores cancerosos se desenvolve de células somáticas que têm mutações mantidas que não foram reparadas.

  • Fale, resumidamente, do reparo de quebras bifilamentares.

As quebras bifilamentares são extremamente perigosas porque elas podem levar a rearranjos cromossômicos que resultam em morte celular ou crescimento e desenvolvimentos aberrantes. As células que não se dividem eficientemente juntam as pontas das quebras bifilamentares com um processo propenso a erro chamado junção de pontas não homólogas. As células que se dividem usam a recombinação não homóloga onde as pontas livres invadem a região homóloga da cromátide irmã para iniciar a síntese de DNA e o reparo.

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