Mutações genéticas: em que consistem, tipos e consequências

As mutações genéticas ou específicos são aqueles em que um alelo de um gene de mudança, tornando-se um diferente. Essa alteração ocorre dentro de um gene, em um local ou ponto e pode ser localizada.

Pelo contrário, nas mutações cromossômicas, conjuntos de cromossomos, um cromossomo inteiro ou segmentos dele são geralmente afetados. Eles não envolvem necessariamente mutações genéticas, embora isso possa ocorrer no caso de lesões cromossômicas que afetam um gene.

Mutações genéticas: em que consistem, tipos e consequências 1

Figura 1. Mutação em um gene que controla a forma da cauda do mouse. Fonte: Por (Fotografia cortesia de Emma Whitelaw, Universidade de Sydney, Austrália.) [CC BY 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)], via Wikimedia Commons

Com o desenvolvimento de ferramentas moleculares aplicadas ao seqüenciamento de DNA , o termo mutação pontual foi redefinido. Atualmente, esse termo é geralmente usado para se referir a alterações em um par ou em alguns pares de bases de nitrogênio adjacentes no DNA.

O que são mutações?

A mutação é o mecanismo por excelência que introduz variação genética nas populações. Consiste na mudança abrupta no genótipo (DNA) de um organismo, não devido à recombinação ou rearranjo genético, mas devido à herança ou ao efeito de fatores ambientais negativos (como toxinas e vírus).

Uma mutação pode transcender a prole se ocorrer em células germinativas (óvulos e esperma). Pode causar pequenas variações no indivíduo, grandes variações – até causando doenças – ou podem permanecer em silêncio, sem nenhum efeito.

Variações no material genético podem gerar diversidade fenotípica na natureza, seja entre indivíduos de espécies diferentes ou mesmo da mesma espécie.

Tipos de alterações mutacionais nos genes ou nos pontos

Existem dois tipos de alterações mutacionais nos genes:

Mudanças na base nitrogenada

Eles consistem em substituir um par de bases de nitrogênio por outro. Eles são divididos em dois tipos: transições e transversões.

  • Transições: implicam a substituição de uma base por outra da mesma categoria química. Por exemplo: uma purina para outra purina, adenina para guanina ou guanina para adenina (A → G ou G → A). Também pode ser o caso de substituir uma pirimidina por outra pirimidina, por exemplo: citosina por timina ou timina por citosina (C → T ou T → C).
  • Transversões: são mudanças que envolvem diferentes categorias químicas. Por exemplo, o caso da troca de uma pirimidina por uma purina: T → A, T → G, C → G, C → A; ou uma purina para uma pirimidina: G → T, G → C, A → C, A → T.

Por convenção, essas alterações são descritas com referência ao DNA de fita dupla e, portanto, as bases que compõem o par devem ser detalhadas. Por exemplo: uma transição seria GC → AT, enquanto uma transição poderia ser GC → AT.

Mutações genéticas: em que consistem, tipos e consequências 2

Figura 2. Tipos de mudanças mutacionais pontuais. Fonte: (por Sara – trabalho próprio, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=24341301)

Inserções ou exclusões

Eles consistem na entrada ou saída de um par ou múltiplos pares de nucleotídeos de um gene. Embora a unidade afetada seja o nucleotídeo, sempre nos referimos ao par ou pares de bases envolvidos.

Consequências

-Conceitos básicos

Para estudar as conseqüências das mutações genéticas, precisamos primeiro revisar duas propriedades fundamentais do código genético.

  1. A primeira é que o código genético é degenerado. Isso significa que o mesmo tipo de aminoácido na proteína pode ser codificado por mais de um tripleto ou códon no DNA. Essa propriedade implica a existência de mais trigêmeos ou códons no DNA do que os tipos de aminoácidos.
  2. A segunda propriedade é que os genes têm códons de terminação, usados ​​para terminação de tradução durante a síntese de proteínas.

Cenários de mutações genéticas

Mutações proprietárias podem ter consequências diferentes, dependendo do local específico em que ocorrem. Portanto, podemos visualizar dois cenários possíveis:

  1. A mutação ocorre em uma parte do gene em que a proteína é criptografada.
  2. A mutação ocorre em sequências reguladoras ou outras sequências não envolvidas na determinação de proteínas.

Consequências funcionais do primeiro cenário

Mutações genéticas no primeiro cenário geram os seguintes resultados:

Mutação silenciosa

Isso acontece quando você muda um códon para outro que codifica o mesmo aminoácido (isso é uma conseqüência da degeneração do código). Essas mutações são chamadas silenciosas, porque em termos reais a sequência de aminoácidos resultante não muda.

Mutação de mudança de direção

Ocorre quando a alteração no códon determina uma alteração no aminoácido. Essa mutação pode ter efeitos diferentes, dependendo da natureza do novo aminoácido introduzido.

Se for de natureza química semelhante à original (substituição sinônima), é possível que o efeito sobre a funcionalidade da proteína resultante seja desprezível (esse tipo de alteração é geralmente chamado de alteração conservadora).

Quando, pelo contrário, a natureza química do aminoácido resultante é muito diferente do original, o efeito pode ser variável e a proteína resultante pode se tornar inutilizável (alteração não conservadora).

A localização específica dessa mutação no gene pode gerar efeitos variáveis. Por exemplo, quando a mutação ocorre em parte da sequência que resultará no centro ativo da proteína, espera-se que o dano seja maior do que se ocorrer em regiões menos críticas.

Mutação sem sentido

Isso acontece quando a alteração gera um códon de terminação da tradução. Esse tipo de mutação geralmente produz proteínas difuncionais (uma proteína truncada).

Inserções ou exclusões

Eles têm um efeito equivalente à mutação sem sentido, embora não seja idêntica. O efeito ocorre ao alterar o quadro de leitura de DNA (fenômeno conhecido como deslocamento do quadro de leitura ou deslocamento de quadros ).

Essa variação produz um RNA mensageiro (mRNA) com um atraso no local em que a mutação ocorreu (inserção ou exclusão) e, portanto, uma alteração na sequência de aminoácidos da proteína. Os produtos proteicos obtidos de genes com esse tipo de mutação serão totalmente disfuncionais.

Exceções

Uma exceção pode ocorrer quando inserções ou deleções de exatamente três nucleotídeos (ou múltiplos de três) ocorrem.

Nesse caso, apesar da alteração, o quadro de leitura permanece inalterado. No entanto, não se pode excluir, portanto, que a proteína resultante seja disfuncional, seja pela incorporação de aminoácidos (no caso de inserção) ou pela perda dos mesmos (no caso de deleções).

Consequências funcionais do segundo cenário

Mutações podem ocorrer em sequências do tipo regulador ou outras sequências não envolvidas na determinação de proteínas.

Nesses casos, o efeito das mutações é muito mais difícil de prever. Depois, dependerá de como a mutação pontual afeta a interação desse fragmento de DNA com os múltiplos reguladores de expressão gênica existentes.

Novamente, a ruptura do quadro de leitura ou a simples perda de um fragmento necessário para a união de um regulador, pode causar efeitos que vão desde a disfuncionalidade dos produtos protéicos até a falta de controle nas quantidades dos mesmos.

– Casos incomuns que levam a doenças

Um exemplo de uma mutação pontual muito rara é a chamada mutação de ganho de sentido.

Isto consiste na transformação do codão de terminação num codão de codificação. É o caso de uma variante da hemoglobina chamada hemoglobina da mola constante (variante alélica HBA2 * 0001), causada pela alteração do códon de terminação UAA para o códon CAA.

Nesse caso, a mutação pontual resulta em uma hemoglobina α-2 instável, estendida por 30 aminoácidos, causando uma doença sanguínea chamada alfa-talassemia.

Referências

  1. Eyre-Walker, A. (2006). A distribuição dos efeitos do condicionamento físico de novas mutações deletérias de aminoácidos em humanos. Genetics, 173 (2), 891-900. doi: 10.1534 / genetics.106.057570
  2. Hartwell, LH et al. (2018). Genética dos genes aos genomas. Sexta edição, MacGraw-Hill Education. 849
  3. Novo-Villaverde, FJ (2008). Genética Humana: Conceitos, mecanismos e aplicações da Genética no campo da Biomedicina. Pearson Educación, SA pp. 289
  4. Nussbaum, RL et al. (2008). Genética em Medicina. Sétima edição. Saunders, pp. 578
  5. Stoltzfus, A. e Cable, K. (2014). Mutacionismo Mendeliano: A Síntese Evolutiva Esquecida. Jornal da História da Biologia, 47 (4), 501-546. doi: 10.1007 / s10739-014-9383-2

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