MUTAÇÃO E MECANISMOS DE REPARO

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA DISCIPLINA DE BIOLOGIA MOLECULAR MUTAÇÃO E MECANISMOS DE REPARO

2. NÃO É ESTÁTICO constantemente exposto a agentes naturais ou artificiais que provocam modificações MUTAÇÕES Modificações na informação genética que resultam em células ou indivíduos com alterações fenotípicas

3. todo organismo que exibe uma forma diferente da de seus ascendentes, a qual é resultado da presença de uma mutação MUTANTE Qualquer modificação súbita e hereditária no conjunto gênico de um organismo, que não é explicável pela recombinação genética preexistente MUTAÇÃO • genômica (adição ou perda de cromossomos); • cromossômica(adição, perda ou mudança de local/orientação de segmentos cromossômicos); • gênica(alteração em um único gene).

4. MUTAÇÃO Fonte básica para toda a variabilidade genética, constituindo matéria prima para a evolução

5. CONSEQUÊNCIAS DAS MUTAÇÕES

6. Mutantes letais condicionaisanálise de processos biológicos Mutações letais em um ambiente (condição restritiva) e viáveis em um segundo ambiente (condição permissiva). • Mutantes auxotróficos: são incapazes de sintetizar um metabolito essencial que pode ser sintetizado por outro indivíduo do tipo selvagem. Esses mutantes crescem quando o metabólito é fornecido pelo meio. • Mutantes sensíveis à temperatura: são viáveis em uma temperatura específica • Mutantes sensíveis ao repressor: são viáveis quando um supressor está presente, mas não na ausência dele.

7. MUTAÇÕES Alterações no DNA germinativas somáticas

8. Mutações espontâneas Mutações induzidas agentes mutagênicos

9. Mutações cromossômicas: mudanças na estrutura ou no número de cromossomos Mutações gênicas: mudanças em um ou poucos nucleotídeos

10. QUANTO A ALTERAÇÃO CAUSADA NO GENE MUTAÇÕES GÊNICAS Mutação pontual (um nucleotídio) Mutação sinônima Mutação não sinônima Mutação sem sentido (nosense) Mutação por deslocamento da fase de leitura Mutação por Inserção Mutação por Deleção

11. Mutações Pontuais MUTAÇÕES GÊNICAS UUC CUA Phe Leu UUA UUG GUA Leu Val Leu AUA UUU Ile Phe UCA UGA UAA Ser Stop Stop

12. Inserções e Deleções

13. Substituições de bases envolvem a substituição de, normalmente, uma única base casos raros: várias bases são substituídas

14. TRANSIÇÃO a substituição de uma purina por outra ou de uma pirimidina por outra; TRANSVERSÃO a substituição de uma purina por uma pirimidina ou vice-versa.

15. MUTAÇÃO SILENCIOSA/SINÔNIMA Substituição resulta em um novo códon que codifica o MESMO aminoácido MUTAÇÃO NÃO SINÔNIMA Substituição resulta em um novo códon que codifica um aminoácido DIFERENTE

16. MUTAÇÃO SEM SENTIDO (nonsense) Códon que especifica um aminoácido é substituído por um códon de terminação

17. SNPs Single Nucleotide Polymorphism Polimorfismos de base única Frequência de mais de 1% na população

18. Sequenciamento do Genoma Humano 2 milhões de SNPs

19. G para C comum variante

20. DNA SNP T para A C T A C A A mRNA GAU GUU Códon no RNAGAU para GUU G A U G U U AminoácidoAspartato para Valina Valina Aspartato Mudança na proteína

21. Mutações tautoméricas Watson e Crick observaram o movimento de átomos de Hidrogênio nas purinas e pirimidinas, resultando em formas menos estáveis das bases. A pode parear com C e T pode parear com G A-T A-T A-T A-T A-T A*-C G-C

22. Lesões induzidas por agentes mutagênicos • Dímeros de Timina (exposição a luz UV) • Alquilação (G - 06 metilguanina - pareia com T) - nitrosaminas Tranferência de grupamentos metila ou etila para os sítios reativos das bases e dos fosfatos da cadeia de DNA • Adição de grupamentos químicos volumosos à molécula de DNA (Reação com carcinógenos)

23. Lesões induzidas por agentes mutagênicos Alquilação (Guanina - 06 metilguanina) Dímeros de Timina

24. Brometo de etídio

25. MUTAÇÕES NO HOMEM AT por TA HbA- ÁCIDO GLUTÂMICO HbS- VALINA ANEMIA FALCIFORME

26. MECANISMOS DE REPARO DO DNA

27. Mecanismos de reparo • Reversão direta da lesão no DNA • Fotoreativação • Reparo de bases alquiladas • Reparo por excisão • Excisão de bases • Excisão de nucleotídeos • Reparo de malpareamentos • Reparo pós-replicação • Reparo por recombinação • Reparo sujeito a erros

28. Reparo por fotorreativação Remoção dos dímeros de pirimidina formação UV Enzima fotoliase se liga ao dímero e pela absorção de luz converte o dímero em monômeros de pirimidina

29. Reparo por fotorreativação Fotoliase

30. Reparo de bases alquiladas O6-metilguanina-metiltransferase Remoção do grupamento metila e transferência para a enzima Não há meios de recuperar a enzima metilada.

31. Reparo por excisão de bases Desaminação da citosina em uracila • Uracil-DNA-glicosilase • AP endonuclease • DNA polimerase I • DNA ligase

32. Reparo por excisão de nucleotídeos • Proteínas UvrA, UvrB, UvrC e UvrD: identificam, separam e clivam a fita de DNA • DNA polimerase I • DNA ligase 4 nt 8 nt

33. Reparo de bases malpareadassistema de correção de erro • MutS, MutL e MutH: • DNA polimerase • DNA ligase CLIVA FITA NÃO METILADA GATC

34. Reparo pós-replicação • Não remove a lesão, mas possibilita a continuidade da replicação. • Dois Sistemas: • Reparo por recombinaçãohomóloga • Reparo sujeitoaerros(error-prone)

35. Reparo por recombinação pós-replicação

36. Reparo sujeito a erros • Usado em condições extremas: perda de um par de bases • Uma das 4 bases é inserida no local lesado, mesmo não tendo a informação molde • Mecanismo de mutação próprio

37. Resposta SOS • RecA ligada a DNA fita simples (lacuna – dímero) degrada a proteína repressora dos gene SOS (LexA) • Genes SOS: grupo de aproximadamente 15 genes, incluindo uvrA-D, recA, umuC e D, SSB. Sua expressão aumenta no DNA lesado. Podem codificar genes envolvidos na síntese e reparação do DNA.

38. UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA DISCIPLINA DE BIOLOGIA MOLECULAR MUTAÇÃO E MECANISMOS DE REPARO