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MUTAÇÕES(CROMOSSÔMICAS & GÊNICAS)
Dr. Cláudio C SilvaMestrado em Genética
Disciplina: Mutagênese e Mecanismosde Reparo de DNA
INTRODUÇÃO
Alterações permanentes no material genético de um organismo.Mutações podem ser causadas por:[a] Erros na cópia do material durante a divisão celular[b] Exposição a radiação, mutagênicos químicos ou vírus
Dogma Central
INTRODUÇÃO
Dogma Central
INTRODUÇÃO
Dogma Central
INTRODUÇÃO
Sistemas enzimáticos de reparo garantem a manutenção e a transmissão fiel da informação genética de geração em geração.
No entanto, nenhum sistema biológico é perfeito o suficiente para garantir que não ocorra erros durante ou após a duplicação do DNA.
As modificações permanentes no material genético e que são passíveis de serem herdadas pelas células filhas ou pelos descendentes são denominadas mutações
INTRODUÇÃO
Nem todas as mutações resultam em alteração no fenótipo das células afetadas, pois pequenas alterações no genoma pode não modificar a
fisiologia celular.
Por outro lado, existem situações em que uma mutação acaba sendo prejudicial pois alteram proteínas importantes na fisiologia celular
Porém, mesmo sendo potencialmente prejudiciais, as mutações são a fonte primária de toda a variação genética encontrada dentro das espécies.
INTRODUÇÃOMetabolismo
CelularRadiação
UltravioletaRadiação Ionizante
Exposição Química
Erros de Replicação
Alterações nos Pontos de
Checagem do Ciclo Celular
Alterações nos Transcritos
Indução de Morte Celular (Apoptose)
Alterações nos complexos enzimáticos relacionados com o sistema de reparo
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
Diagrama da divergência dos grupos taxonómicos modernos em relação aos seus ancestrais comuns.
Mutação (Processo & Produto)
Mudança súbita e hereditária no material genético (DNA) Definição
Mutante
Célula ou organismo que exibe a forma (fenótipo) alterada como resultado de uma mutação
leveduraMutação no gene Ipl1 (Aurora kinase)
Célula tumoral Drosophila sp
Uma mutação nova que não foi herdada de nenhum dos pais é chamada mutação de novo.
MUTAÇÃO
Gene
Agentes naturaise artificiais
Proteína variante
Princípio fundamental
Propriedadesdistintas
Efeitofenotípico
Propriedadesmantidas
Fenótipoé mantido
Mutação em região não-crítica, sem modificação da estrutura primária
Albinismo
INTRODUÇÃO
• Nem toda proteína variante tem consequência clínica ou deletéria
• Coexistência de duas ou mais variantes na população:• Estruturalmente distintas• Geneticamente diferentes• Relativamente comuns
Polimorfismo
Claytonia virginica
Theridion grallator
INTRODUÇÃO
• Podem ter consequências deletérias ou vantajosas para os organismos ou seus descendentes
• Permite compreender os processos biológicos (Evolutivos)
• São o maior componente da variabilidade genética, correspondendo ao combustível da evolução
Organismos multicelularesMutações germinativas
Porque estudar mutações?
Mutações somáticas
Características dos fenótipos, não dos genes...
[a] Mutações de ganho de função Caráter dominante[b] Perda de função Carácter recessivo (*)
Exemplo:Acondroplasia (Nanismo rizomélico) Ganho de Função
Albinismo Perda de Função
Dominantes ou recessivas?
Mutação Efeitos Funcionais
Haploinsufiência
LMCLEUCEMIA MIELÓIDE CRÔNICA
LMCLEUCEMIA MIELÓIDE CRÔNICA
Origina o desenvolvimento de uma nova proteína (Ganho de Função)
LMC
LMCLEUCEMIA MIELÓIDE CRÔNICA
LMCLEUCEMIA MIELÓIDE CRÔNICA
Anemia Falciforme
Tipo de Hb
A (normais)
S (afetados)
Seqüência de aminoácidosSeqüência de nucleotídios
- Pro - Glu - Glu -- CCT - GAG - GAG -
- Pro - Val - Glu -- CCT - GTG - GAG -
intron0,2 kb 1,1 kb
Mst II Mst II Mst II
Southern blotting + cDNA da -globina marcado
A S
1,1kb
0,2kb
AS
(Perda de Função)
ABERRAÇÕES CROMOSSÔMICAS mudanças grosseiras na estrutura dos cromossomos 6x10-4/divisão celular Ex: Translocações, deleções e inversões
MUTAÇÃOTIPOS BÁSICOS
LMA
LMALEUCEMIA MIELÓIDE AGUDA
MUTAÇÃO GENÔMICA / CROMOSSÔMICA
Não disjunção dos cromossomos 10-2/divisão celular Ex: Euploidias & Aneuploidias
4n Bc. Binosa
Hyla versicolor
MUTAÇÃOTIPOS BÁSICOS
3n
MUTAÇÃOTIPOS BÁSICOS
Mutações puntiformes nos genes 10-10/pb/divisão celular ou 10-5 a 10-6/locus/geração Ex: Substituição de bases
OBS: Tecnicamente as mutações puntiformes não são visíveis como anormalidade citológica
MUTAÇÃO GÊNICA
MUTAÇÃOTIPOS BÁSICOS
Pareamento corretodas Bases Nitrogenadas
Bases Moleculares das Mutações Gênicas
MUTAÇÃOTIPOS BÁSICOS
Taxa de Mutação
TM=no mutações novas/locus/geração• 10-5 a 10-6 e/l/g; DP = 10-4 a 10-7
Considerando que os humanos têm 5x104 genes
1:10 chance do indivíduo receber uma mutação nova de um dos genitores
Frequência de mutações novas
10-10 erros de replicação10-15 divisões celulares (adulto)
Milhares de mutações novas qqr nt qqr região do DNA
MUTAÇÃOCONSIDERAÇÕES GERAIS
• Podemos estimar a taxa de mutações observando a frequência de mutações que ocorrem nos autossomas e a freqüência de mutações ligadas ao cromossomo X (homens são hemizigotos)
• Exemplo: Acondroplasia (HAD)• Ocorre esporadicamente (famílias sem história prévia) como resultado
de mutação nova no gene FRFG3
• Se um estudo detectar 7 RN com Acondroplasia esporádica em um ano entre 242.257 nascimentos
• Taxa (freqüência) é:
• 7/242,257 x 1/2 (2 alelos/zigoto) = 1.4 x 10-5
Taxa de Mutação
MUTAÇÃOCONSIDERAÇÕES GERAIS
• Tamanho do gene: Alguns genes são grandes e tem TM maior
• Localização: genes dispostos em regiões cromossômicas mais acessíveis ao dano genético
• Sequência de nucleotídeos: mais suscetíveis a mutações espontâneas
• Hot spots
Taxas de mutação por gene podem ser intrinsecamente diferentes
Todos os pb de um gene são igualmente suscetíveis à mutação?
MUTAÇÃOCONSIDERAÇÕES GERAIS
TM Global em humanos é estimada em:~1x10-6/gene/geração
• Semelhante entre procariotes e microrganismos eucariotes
TM estimada impacto na probabilidade de alterações genéticas a cada geração:
1x10-6 mutações/gene x 5x104 genes/genoma haplóide = 5x10-2 mutações/gameta (=5/100 ou 1/20).
1/20 x 2 gametas/zigoto = 1/10 chance de cada zigoto conter um mutação nova em qualquer lugar no genoma
Maioria
das m
utações
são re
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sas n
o heterozig
otoTaxa de Mutação
MUTAÇÃOCONSIDERAÇÕES GERAIS
MUTAÇÃOCONSIDERAÇÕES GERAIS
Cada ovócito = 22 mitoses e 1 meiose
Espermatogônia (109) = 30 mitoses de embrião a puberdade 20 a 25 mitoses/ano e 1 meiose
Cada espermatozóide = resultado de VÁRIAS divisões!
Mutações germinativas
Homem (25-30 anos) = ~100 mutações novasEjaculado com 108 sptz = 1010 mutações novas!!
MUTAÇÃOCONSIDERAÇÕES GERAIS
Tipo Mecanismo Freqüência Exemplo
Genômica Não-disjunção 10-2/dc S. de Down
Cromossômica Rearranjo 6x10-4/dc LMC
Gênica Alteração na sequência 10-10/pb/dc Hemoglobinopatias
Mutação de ponto 10-5 a 10-6/l/g Câncer
MutaçãoRegião
codificadoraRegião
Reguladora
ProteínaAnormal
ProteínaNormal
Causa da Patologia
Perda da função
Ganho da função
Nova propriedade
Concentraçãoreduzida
Concentraçãoaumentada