Mutações genéticas

• As moléculas no DNA de um organismo não são estáticas: com frequência, as bases nitrogenadas dos seus nucleótidos estão expostas a agentes, naturais ou artificiais, que provocam modificações na sua estrutura química
• Mutação - qualquer modificação súbdita ou hereditária no conjunto genético de um organismo, não explicável pela recombinação da variabilidade genética preexistente
• Todos os seres vivos sofrem mutações como resultado de funções celulares normais ou interações aleatórias com o ambiente
• • mudanças no números de cromossomas
  • mudanças na estrutura cromossómica
  • alterações nos genes individuais
• Agentes mutagénicos - causam mutações induzidas, o seu efeito é medido pelo grrau em que aumenta a frequência acima do nível basal
• a perpetuação do material genético, de geração para geração, depende da manutenção das taxas de mutação em níveis mínimos, assim:

  • taxas de mutação elevadas na linhagem germinativa - extinção da espécie
  • taxas de mutação elevadas nas linhagens somáticas - morte do indivíduo
• • as células dependem do funcionamento correto de milhares de genes
  • cada gene pode ser danificado por mutação, em qualquer um dos locais da sequência codificadora da proteína ou RNA funcional, ou nas regiões reguladoras que promovem a sua expressão
• • organismos portadores de mutação num determinado gene apresentam, em geral, sobrevivência limitada, acabando por ser eliminados por seleção natural
  • nem todas as mutações resultam numa consequência deletérica para o seu portador: a mutação é a matéria-prima para a evolução
• Mutações pontuais:

  • substituição - envolve modificação de um único par de bases do DNA
  • adição/inserção/deleção - modificações em poucos pares de bases
  • podem ser induzidas por agentes mutagénicos ou ocorrer espontaneamente
  • regiões codificantes - pode alterar a sequência da proteína
  • regiões não codificantes - pode alterar a regulação do gene
• Doença de von Willebrand:

  • afeta humanos, cães e raramente gatos
  • doença hemorrágica hereditária causada por uma diminuição ou uma disfunção do factor de von Willebrand (VWF)
  • mais de 300 diferentes mutações no gene VWF foram identificadas como causa desta doença
• Ataxia de Friedreich:

  • alteração do número de repetições de GAA num intrão do gene FXN (que codifica a frataxina) no cromossoma 9
  • 1 em cada 100 europeus é portador desta alteração (indivíduos heterozigóticos são clinicamente saudáveis)
• Mutações espontâneas:

  Alterações espontâneas nas sequências de nucleótidos dos genes sem causa conhecida, surgem como resultado de processos químicos ou biológicos normais do organismo
• Erros durante a replicação:

  • a DNA polimerase por vezes insere nucleótidos incorretos durante a síntese de DNA
  • apesar da capacidade de correção de erros de replicação da DNA polimerase, após a replicação podem persistir nucleótidos incorporados de forma errada, podendo causar mutações se não forem detetados e corrigidos pelos mecanismos de reparação do DNA
  • erros de replicação devido a emparelhamento incorreto originam mutações pontuais - as bases de DNA podem assumir várias formas (tautómeros), o que aumenta a hipótese de ocorrência de mutações pontuais durante a replicação do DNA
• Deslizamento da cadeia:

  A replicação do DNA pode levar à introdução de inserções ou deleções de nucleotídeos de pequena dimensão, ocasionando os chamados deslizes de replicação, podem ocorrer em qualquer local do DNA, mas são mais frequentes em regiões que contêm sequências repetidas
• As mutações podem ser classificadas conforme o tipo celular ou a localização cromossómica onde ocorrem, podendo surgir em qualquer estágio do ciclo celular
• Mutações somáticas:

  • em qualquer célula do organismo (excepto nas células germinativas)
  • são perpetuadas apenas nas células descendentes da célula original na qual a mutação ocorreu
  • podem não afetar o organismo inteiro
  • podem ter mais impacto no início do desenvolvimento de um organismo, em que um conjunto de células indiferenciadas se multiplica para dar origem a diferentes tecidos e órgãos
• Mutações germinativas:

  • ocorrem nos gâmetas e serão transmitidas à descendência
  • têm potencial de serem expressas em todas as células de um descendente
• Mutações autossómicas:

  • ocorrem em genes localizados nos cromossomas autossómicos
  • potencialmente detetáveis caso ocorram num gene dominante, ou, num gene recessivo, se após várias gerações um cruzamento criar um caso de homozigotia
• Mutações nos cromossomas sexuais:

  • diretamente detetáveis em indivíduos do sexo masculino caso se verifique no cromossoma X
• Classificação por tipo de alteração molecular - Frequentemente as mutações são classificadas em termos das alterações de nucleotídeos que constituem a mutação
• Mutação com sentido trocado (missense mutation):

  • troca de um nucleótido dentro da região codificadora de um gene
  • resulta na criação de um novo códão correspondente a um aminoácido diferente no produto proteico
  • caso o codão mutante continue a codificar o mesmo aminoácido esta mutação tem o nome de silenciosa
• Mutação sem sentido (nonsense mutation):

  • troca de um nucleótido dentro da região codificadora de um gene
  • o resultado final é a codificação de um codão de paragem (UAA, UAG ou UGA), terminando abruptamente a síntese proteica
• Mutações modificadoras da fase de leitura (frameshift mutations):

  • conjunto de mutações que implicam a adição ou a deleção de um ou de alguns pares de bases
  • alteram a fase de leitura de todos os codões no gene depois do sítio mutado
  • particularmente grave se um dos codões afectados for de paragem.
• Mutação de perda de função:

  • reduz ou elimina a função do produto génico
  • pode ocorrer desde uma mutação pontual até a deleção total do gene
  • as que levam à total perda de função denomina-se mutações nulas
• Mutação de ganho de função:

  • resulta num produto génico com função aumentada ou inteiramente nova
  • pode ocorrer devido a uma troca na sequência de aminoácidos da proteína, resultando numa nova actividade
  • pode ainda ser resultado de uma mutação na região reguladora do gene, elevando seu nível de expressão ou a síntese do seu produto em momentos ou locais celulares novos
• Mutações Bioquímicas ou Nutricionais:

  • embora nem sempre afectem características morfológicas têm efeitos marcantes nos organismos em termos de bem estar ou até sobrevivência
  • bactérias e fungos - uma mutação nutricional resulta na perda da capacidade de sintetizar um aminoácido ou uma vitamina
  • humanos - uma mutação nutricional pode resultar em anemia falciforme ou hemofilia
• Mutações visíveis:

  • as mais facilmente observadas pois afetam uma característica morfológica
• Citogenética aplicada nos animais de produção:

  Estudo de anormalidades cromossomais associadas a condições patológicas e problemas de fertilidade:

  • anomalias numéricas - aneuploidias
  • anomalias estruturais - deleções, duplicações, inversões, translocações
• cariótipo - número e estrutura dos cromossomas numa célula
• Cariograma:

  • os cromossomas são observados e analisados durante a metáfase da divisão celular (quando estão mais condensados)
  • são utilizados corantes que se ligam ao DNA e geram padrões de bandas característicos para diferentes cromossomas
  • existem vários tipos de corantes usados em cariótipos (coloração e técnicas de bandeamento), sendo a utilização de Giemsa muito comum
• Cariograma:

  • bandeamento GTG:
  • o mais utilizado
  • tratamento das lâminas com uma protease, (tripsina), e posterior marcação com corante Giemsa ou Leishman
  • bandas G escuras contêm maioritariamente DNA rico em AT replicado tardiamente
  • bandas claras contém DNA rico em GC replicados precocemente
• Posição relativa do centrómero:

  • DNA satélite - sequências de DNA repetitivo altamente especializadas, que são agrupadas em heterocromatina e contidas no centrómero
  • o centrómero serve de local para a montagem do cinetócoro
  • é essencial durante o alinhamento dos cromossomas na placa metafásica
  • importante na segregação dos cromossomas durante a divisão celular
• Monossomia X:

  • genitais externos geralmente normais
  • estro anormal ou inexistente
  • ovários pequenos ou hipoplásticos
  • estéril
  • cavalos, gatos, cães, ruminantes e porcos
• Trissomia XYY:

  • fenótipo geralmente normal
  • testículos pequenos
  • infértil
  • ruminantes
• Trissomia XXX:

  • genitais externos normais
  • falta de sinais clínicos
  • estro irregular
  • infértil
  • cão e cavalo
• Trissomia XXY:

  • testículos pequenos e hipoplásticos
  • espermatogénese anormal (oligospermia ou azoospermia)
  • estéril
  • gatos, ruminantes, cães, cavalos e porcos
• Translocação Robertsoniana:

  • resulta da quebra de dois cromossomas acrocêntricos nos seus centrómeros ou perto deles, com a subsequente fusão dos seus braços longos para formar um cromossoma
  • os braços curtos de cada cromossoma, em geral, são perdidos