mutacion/posttraduction process

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• A atualidade
• Dodó (Raphus cucullatus)


  Habitava as ilhas Maurícias e foi extinto no séc. XVII

  
• A empresa Colossal Biosciences anunciou planos para recuperar várias espécies extintas (investimento de 225 milhões de $US)
• Para além do genoma, é necessário conseguir óvulos e espermatozóides semelhantes aos do dodó
• Plano de de-extinção


  1. Isolar e cultivar células germinativas primordiais especializadas (PGCs) que produzem espermatozóides e óvulos de Nicobars em desenvolvimento

  2. Editar o genoma das PGCs para que correspondam às dos dodós, utilizando ferramentas como a CRISPR

  3. Estas PGCs modificadas seriam depois inseridas em embriões de uma espécie de ave substituta para gerar animais quiméricos - com DNA de ambas as espécies - que produzirão óvulos e esperma semelhantes aos dos dodós
• Pombo-de-Nicobar (Caloenas nicobarica)


  A espécie (viva) mais próxima do dodó

  
• Algumas das limitações


  • Isolar e cultivar células germinativas primordiais especializadas de Nicobars em laboratório (já possível para galinha)
  • Determinar as alterações genéticas necessárias para "transformar" os pombos-de-Nicobar em Dodós (o que implica o conhecimento do genoma completo do dodó)
  • Necessidade de encontrar uma ave de grande porte, como uma ema (Dromaius novaehollandiae), que possa atuar como substituta, (os ovos de dodó são muito maiores do que os ovos do pombo-de-Nicobar)

  
• Ubiquitinação


  • Pode afetar a estabilidade, localização ou actividade da proteína
  • A adição ubiquitinas pode sinalizar a destruição, via proteassoma, de proteínas que devido à sua função devem ter um tempo de vida curto ou de proteínas danificadas

  
• Proteólise via proteossoma


  1. O proteossoma é constituído por cap 19S (que reconhece a cauda poliubiquitina) e uma unidade central 20S com acção catalítica (que faz a clivagem da proteína em pequenos péptidos que serão depois degradados por peptidases citosólicas)

  2. As proteínas são degradadas pela via ubiquitina proteossoma em dois passos: ligação covalente de múltiplos monómeros de ubiquitina à proteína em causa, degradação da proteína pré-sinalizada pela subunidade 20S do proteossoma

  
• Protein Targeting (translocação de proteínas)

  • As proteínas podem conter sequências sinal que as direcionam para determinada localização na célula (incluindo organitos)
  • Este encaminhamento pode ser co-traducional ou pós-traducional
  • Um pequeno sinal no N-terminal (15 a 20 aminoácidos) determina se a proteína a ser sintetizada será direcionada para o retículo endoplasmático
  • Algumas proteínas apresentam o sinal KDEL que indica que devem ficar no reticulo endoplasmático (ER)
  • No ER ocorrem múltiplos processos importantes para que a proteína adquira o seu estado funcional (folding, formação de pontes de disulfureto, glicosilação, etc)

  
• Utilização de promotores alternativos (transcrição)

  
• Mutações pontuais


  • Alterações ao nível de um nucleótido que podem ser induzidas por agentes mutagénicos (radiação, químicos) ou espontâneas (erros na replicação do DNA)
  • Dependendo da sua localização, podem ser mais ou menos graves: em regiões codificantes, podem alterar a sequência da proteína; em regiões não codificantes, podem alterar a regulação do gene
  • Tipos de mutações por substituição: transições, transversões

  
• • As mutações por transições são mais comuns
  • As transversões têm uma maior probabilidade de alterar a sequência de aminoácidos de uma proteína
  • Estudos recentes indicam que as transversões são também mais problemáticas nas regiões reguladoras do DNA

  
• Alteração da grelha de leitura

  Pode ser causada por transições ou transversões
• Anemia falciforme


  • Substituição de um único nucleótido que altera o codão do sexto aminoácido da β-globina de ácido glutâmico para valina (GAA → GUA: Glu6Val)

  
• Os indivíduos portadores da mutação causadora de anemia falciforme apresentam resistência à malária
• Ataxia de Friedreich


  • Alteração do número de repetições de GAA no 1º intrão do gene FXN (tem 7 exões)
  • Défice da proteína frataxina

  
• A maioria dos pacientes é homozigótico para esta mutação (95-98%), sendo que apenas uma pequena percentagem é heterozigótica, contendo a expansão GAA num alelo e uma mutação pontual no outro (sendo estas do tipo missense, nonsense, mutações no splice site e deleções)

  
• A repetição dos tripletos GAA leva, também, a instabilidade da molécula de DNA, processos de mutagénese e a uma taxa de recombinação elevada
• Fibrose Quística


  • A mutação mais comum é a deleção de um codão (Phe508del) no gene CFTR - Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator
• Na Europa, calcula-se que em média 1 em cada 2.000-6.000 recém-nascidos tenham FQ. Em Portugal estima-se que nasçam por ano cerca de 30-40 crianças com FQ
• Adrenoleucodistrofia - ALD


  • Mais de 650 mutações descritas para o gene ABCD1 (10 exões)
  • Codifica a proteína ALD (745 aminoácidos)
  • Prevalência de cerca de 1 em cada 17000 recém-nascidos

  
• Adrenoleucodistrofia - ALD


  • Os ácidos gordos de cadeia muito longa (VLCFA) são degradados nos peroxissomas
  • O transporte dos VLCFA para os peroxissomas é efetuado pela proteína ALD (a mutação bloqueia este transporte e leva à acumulação dos VLCFA em todos os tecidos e fluídos corporais)

  
• Adrenomieloneuropatia


  • Mielopatia na medula espinhal e nervos periféricos
  • Insuficiência das glândulas suprarrenais - desregulação hormonal
  • Lesão cerebral – mielopatia nas células cerebrais
• Nos casos de indivíduos do sexo masculino, não há proteção pelo alelo normal n
• Adrenoleucodistrofia - ALD


  Doença causada pela acumulação de ácidos gordos de cadeia muito longa (VLCFA) devido a uma mutação que bloqueia o seu transporte para os peroxissomas

  
• Transporte dos VLCFA para os peroxissomas

  1. Efetuado pela proteína ALD

  2. A mutação bloqueia este transporte e leva à acumulação dos VLCFA em todos os tecidos e fluídos corporais

  
• Mutações - exemplos de doenças


  • Adrenomieloneuropatia - Mielopatia na medula espinhal e nervos periféricos
  • Insuficiência das glândulas suprarrenais - desregulação hormonal
  • Lesão cerebral - mielopatia nas células cerebrais
• No caso de indivíduos do sexo masculino, não há proteção pelo alelo normal no cromossoma homólogo
• Dogma central (revisto)


  • Transcrição
  • Tradução
  • Replicação
• Existem vírus com genoma de RNA (de cadeia simples positiva)
• Expressão genética em Procariotas

  • Sensor systems
  • Controlo da expressão dos genes

  
• Estes mecanismos de controlo da expressão dos genes podem ser locais ou específicos de um gene (ou de um grupo restrito de genes) ou podem ser mais globais e afetar um conjunto mais alargado de genes

  
• Controlo da expressão dos genes em bactérias

  Ao nível da transcrição, a célula precisa de mecanismos para "desligar" (repressão de genes) e "ligar" (ativação de genes)

  
• Ativadores


  Proteínas que têm dois estados (um em que têm muita afinidade pelo DNA e outro em que não)
• Repressores


  Proteínas que podem atuar simultaneamente como ativadores e repressores

  
• Efetor alostérico


  Liga-se à proteína reguladora, causando uma alteração da estrutura do seu domínio de ligação ao DNA