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Biologia

Mutação Genética

William Mira
Publicado por William Mira
Última atualização: 25/9/2018

Introdução

Entende-se por mutação qualquer mudança, geralmente ao acaso, que ocorre no material genético, mais especificamente no DNA.

As mutações alteram a estrutura do DNA, composto por nucleotídeos. Essa mudança pode resultar na síntese de uma proteína com função alterada. O DNA é constituído por íntrons - como regiões não codificantes - e éxons - regiões ditas “codificantes”-. Ou seja: trechos que contêm informação para a síntese de proteínas.

Os genes presentes nos éxons são transcritos em RNA e, posteriormente, traduzidos em uma sequência de aminoácidos que dão estrutura e função à proteína. Sua sequência é determinada exatamente de acordo com os códons presentes no RNAm.

Portanto, mudanças no material genético ocasionam a formação de um RNA mensageiro que contém códons diferentes. Assim, poderá levar à síntese de uma proteína chamada de proteína mutada, com sequência de aminoácidos diferente da que deveria ter.

Para melhor entender o processo de mutação genética, são necessários conhecimentos básicos sobre as moléculas de DNA e RNA, bem como os processos de replicação, transcrição e síntese protéica (tradução).

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Classificação das Mutações

As mutações podem ser classificadas de acordo com o tamanho da sequência alterada, tipo de alteração feita e consequência dessa alteração:

Mutação Gênica

Ocorre em um nucleotídeo específico ou em sequências curtas de DNA e podem ser subdivididas em:

  • Mutação Pontual: é a alteração em um único nucleotídeo da cadeia. A Guanina pode se parear com a Timina, a Adenina com a Citosina e vice-versa. Esse tipo de mutação, geralmente, é devido a erros na replicação do DNA. Suas conseqüências podem ser de caráter silencioso (o RNAm gerado, embora também contenha a informação alterada, resulta na formação da mesma proteína), não-silencioso ou “missense” (a mutação no DNA acabou levando à alteração da sequência de aminoácidos constituintes da proteína, podendo alterar sua estrutura e função) ou sem sentido, também chamado de mutação “nonsense” (quando a alteração dos pares de bases gerou informação para “código de parada”, utilizado para sinalizar o fim da síntese da proteína e, dessa forma, a proteína fica sem aminoácidos em sua cadeia e, com isso, sem função).
  • Inserção: é a adição de pares de bases na sequência do DNA. Esse tipo de mutação é muito comum ao replicar as regiões de íntrons do DNA onde estão presentes grandes sequências repetitivas.
  • Deleção: é a exclusão de alguns poucos pares de bases no DNA. Esse tipo de mutação, assim como a inserção, está mais relacionada com a replicação dos íntrons. Pode alterar a posição em que se deveria iniciar a transcrição do DNA, como também mudar o RNAm gerado após o processo de Splicing.

Mutação Cromossômica

São mutações que alteram grandes sequências de DNA, de modo que reflita até na estrutura do cromossomo. Esse tipo de mutação também pode dividido em subgrupos:

  • Duplicação ou Amplificação: quando genes completos ou grandes sequências de nucleotídeos são duplicados ou inseridos em regiões onde não estariam normalmente.
  • Deleção: exclusão de genes completos ou de grandes sequências de DNA.
  • Embaralhamento de éxons: dois ou mais genes podem ser quebrados e religados para formarem um gene híbrido, que contém segmentos de ambos os filamentos de DNA.
  • Transferência horizontal de genes: também chamada de transferência intercelular. O processo consiste em transferir um pedaço de DNA do genoma de uma célula para o de outra. É comum em procariotos que utilizam seus plasmídeos como vetores de transferência no processo de conjugação.

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Mecanismos de Defesa contra as mutações

As mutações podem ser espontâneas, quando o motivo da alteração é devido a erros no processo de replicação ou reparo do DNA.

Durante o processo de replicação, novos nucleotídeos são pareados com a fita molde para a síntese da nova molécula de DNA. Esse pareamento pode ocorrer de forma inadequada. Uma vez a sequência de bases é alterada, levará a uma molécula de RNA mensageiro com informação diferente para a síntese de uma proteína específica.

Outro motivo que favorece as mutações no DNA é a exposição a certas condições, como raios X, substâncias radioativas, raio ultravioleta e outros fatores que podem promover essas alterações. Essas condições são chamadas de agentes mutagênicos. A origem da mutação, nesse caso, é conhecida como induzida.

A célula, principalmente a eucariótica, se detém de mecanismos de defesa contra essas alterações. Os mecanismos de reparo do DNA modulado por enzimas presentes no núcleo, conhecidas como endonucleases, corrigem o DNA ao encontrar algum erro no pareamento, o que diminui a incidência de mutações pontuais.

Ao sinal de alteração de grandes trechos do DNA, a célula pode sinalizar para as células vizinhas sua situação. Não havendo outra forma de corrigir a mutação, a célula pode decidir morrer, ativando o processo de apoptose (morte celular programada).

Outra maneira de lidar com as alterações cromossômicas é aumentar as chances das mutações serem de caráter silencioso, não alterando a estrutura protéica formada a partir dela. Dessa forma, vários códons diferentes conferem a característica do mesmo aminoácido, fazendo com que o código genético seja “regenerado

Consequências das mutações

As mutações podem ocorrer em células somáticas. Neste caso, a mutação não é hereditária, isso é, o indivíduo portador não passará essa mutação aos seus descendentes.

Se a mutação ocorrer nas células germinativas do indivíduo, essas células mutadas gerarão gametas mutados. Dessa forma, a informação alterada será passada adiante, gerando descendentes com a mesma mutação.

Temos como exemplo indivíduos com anemia falciforme. Esse tipo de anemia é caracterizado pelo formato de foice das hemácias, além de estrutura mais rígida, o que dificulta o transporte de oxigênio entre os vasos de menor calibre.

A origem dessa patologia é uma mutação hereditária que substitui duas bases nitrogenadas na estrutura do DNA responsável pela síntese da hemoglobina.

Na estrutura do DNA sem a mutação, há uma sequência de bases na seguinte ordem: Citosina, Timina, Citosina.No processo de transcrição, essa região será transcrita no RNAm como Guanina, Adenina,  Guanina, e esse códon (GAG) é correspondente ao aminoácido ácido glutâmico.

Em indivíduos portadores da anemia falciforme, a Timina presente no segmento de DNA é substituída pela Adenina. O RNAm gerado, portanto, terá como sequência Guanina, Uracila (o RNA não possui Timina) e Guanina, códon este (GUG) que codifica a Valina.

Então, a alteração de um único nucleotídeo no DNA gera um códon para um aminoácido diferente que altera toda a estrutura da hemoglobina e, consequentemente, da hemácia.

Na imagem abaixo temos um exemplo de patologia causada por mutação, a anemia falciforme. Em um código genético sem mutação, o DNA contém um trecho de citosina, timina e citosina (CTC) que, ao ser transcrito, gera o códon GAG, que é correspondente ao Glutamato. Este é inserido na cadeia polipeptídica da hemoglobina, o que gera uma hemácia saudável. Em indivíduos com anemia falciforme, O DNA sofre uma mutação e o trecho passa a ser CAC. Com uma troca da timina pela adenina, esse trecho é transcrito em um códon GUG, que é correspondente a Valina. Esta é incorporada à hemoglobina, tornando-a mutada e alterando toda a conformação da hemácia, que fica no formato de foice, não tão eficaz no transporte de oxigênio.

Esquema da Mutação que acarreta a patologia anemia falciforme. Em um código genético sem mutação, o DNA contém um trecho de citosina, timina e citosina (CTC) que, ao ser transcrito, gera o códon GAG, que é correspondente ao Glutamato. Este é inserido na cadeia polipeptídica da hemoglobina, o que gera uma hemácia saudável. Em indivíduos com anemia falciforme, O DNA sofre uma mutação e o trecho passa a ser CAC. Com uma troca da timina pela adenina, esse trecho é transcrito em um códon GUG, que é correspondente a Valina. Esta é incorporada à hemoglobina, tornando-a mutada e alterando toda a conformação da hemácia, que fica no formato de foice, não tão eficaz no transporte de oxigênio.Esquema da Mutação que acarreta a patologia anemia falciforme.

As alterações genéticas ocorridas ao acaso garantem mudanças na estrutura protéica, o que ocasiona alteração de funções.

Algumas mutações fazem com que as proteínas geradas percam suas funções, enquanto outras mutações geram proteínas com ganhos de função. Essas alterações de função não são, necessariamente, prejudiciais ao organismo.

Algumas alterações fazem do indivíduo mais apto a sobreviver em determinado ambiente, o que faz com que sua mutação acabe se tornando uma característica adaptativa. No processo de seleção natural, por exemplo, foram gerados indivíduos mais adaptados a determinadas condições.


Exercícios

Exercício 1
(PUC-RJ/2002)

A capacidade de errar ligeiramente é a verdadeira maravilha do DNA. Sem esse atributo especial, seríamos ainda bactéria anaeróbia, e a música não existiria (...). Errar é humano, dizemos, mas a ideia não nos agrada muito, e é mais difícil ainda aceitar o fato de que errar é também biológico

(Lewis Thomas. A medusa e a lesma, ed. Nova Fronteira, RJ, 1979)

Esse texto refere-se a uma característica dos seres vivos. É ela:

Ilustração: Rapaz corpulento de camiseta, short e tênis acenando

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