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Mutação de substituição

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de mutação de substituição

Uma mutação de substituição é um tipo de erro de replicação durante a replicação do DNA que coloca o nucleotídeo ou sequência errada de nucleotídeos na posição errada. Um tipo de mutação de substituição, uma mutação pontual, ocorre que um único nucleotídeo é substituído. Isso pode ser visto na imagem abaixo.

É importante ressaltar que uma mutação de substituição resulta no DNA do mesmo comprimento. Ele não adiciona ou subtraia o número de nucleotídeos na sequência. Uma única mutação de substituição de nucleotídeos é a mais comum, pois a maioria dos swaps de nucleotídeos em larga escala envolve outros mecanismos. Por exemplo, uma translocação recíproca envolve o movimento de porções inteiras de cromossomos e troca uma porção por uma porção de outro cromossomo.

Como em todas as mutações, uma mutação de substituição pode alterar drasticamente as proteínas criadas por um organismo. As proteínas responsáveis pela leitura do DNA processam a molécula em unidades de três pares de bases por vez. Esses códons especificam um aminoácido diferente. Se a sequência mudar mesmo por um nucleotídeo, um aminoácido diferente é colocado dentro da proteína. A função de cada proteína depende da interação específica entre os aminoácidos em que consistem. Uma mutação de substituição pode deslocar muito mais de um nucleotídeo. Nesse caso, pode tornar a proteína completamente disfuncional ou dar uma função totalmente nova. Novas adaptações podem surgir dessa maneira, se forem transferidas para a prole e forem benéficas. No entanto, a grande maioria das mutações é deletério ou causa efeitos negativos.

O que causa uma mutação de substituição?

Uma mutação de substituição pode ser causada por várias fontes diretamente relacionadas à leitura e armazenamento do DNA. Por exemplo, a cada hora cada célula em seu corpo perde cerca de 1.000 nucleotídeos da espinha dorsal do DNA. Esses nucleotídeos caem devido ao processo de depurinação. No processo de substituí -los, as proteínas que gerenciam o DNA cometem um erro aproximadamente 75% das vezes, porque existem 4 nucleotídeos para escolher. Outras proteínas devem aparecer depois e verificar o DNA quanto a erros. Se eles perderem a mutação de substituição, ela pode permanecer e ser replicada.

Outro fator que pode impulsionar uma mutação de substituição é a desaminação, o processo pelo qual os grupos amino se degradam dos nucleotídeos. Uma das únicas maneiras pelas quais a maquinaria de proteínas pode diferenciar entre nucleotídeos são os grupos amino ligados a eles. À medida que estes caem, as máquinas de proteínas podem reconhecer mal o nucleotídeo e fornecer o par de nucleotídeos errado. Quando o DNA se replica, o novo nucleotídeo será estabelecido em uma nova linha celular.

No topo desses drivers internos que podem causar uma mutação de substituição, também existem forças externas que podem causar swaps de nucleotídeos. Carcinógenos e mutagênicos são uma classes especiais de produtos químicos que impedem drasticamente a maquinaria de proteínas e causam muitas mutações. Até a luz solar pode se degradar e impedir com a função de DNA, impulsionando uma mutação de substituição.

Exemplos de mutação de substituição

Anemia das células falciformes

A anemia das células falciformes da doença no sangue é causada por uma simples mutação de substituição. Na mutação, um único nucleotídeo é substituído na porção do DNA que codifica uma unidade de hemoglobina. A hemoglobina é um complexo multi-proteína, responsável pelo porte de oxigênio e apoiando a forma das células sanguíneas. A mutação de substituição faz com que um ácido glutâmico na proteína seja alterado para um aminoácido valino.

Embora isso possa não parecer uma grande mudança em uma proteína que contém mais de 140 aminoácidos, isso faz toda a diferença. A valina, diferentemente do ácido glutâmico, é hidrofóbica. Como tal, repele as interações polares onde o ácido glutâmico as atrairia. Isso afeta severamente a capacidade de funcionar da proteína. As células sanguíneas refletem imediatamente essa mudança, ficando enrugadas e em forma de foice. Com uma capacidade mais baixa de transportar oxigênio, essas células também são mais propensas a coagular nos pequenos capilares dos órgãos. Isso pode levar a um risco aumentado de ataque cardíaco, derrame e outras doenças cardiovasculares.

Curiosamente, a mutação de substituição sobreviveu na população por uma razão surpreendente. O parasita que causa a malária depende das células sanguíneas humanas para parte de seu ciclo de vida. Pessoas com a mutação de substituição de células falciformes são menos suscetíveis a obter malária. Aparentemente, a forma e a função diferentes das células sanguíneas impedem seus processos reprodutivos.

Daltonismo

No olho, certas células são responsáveis por pegar as cores vermelhas, verdes e azuis. Essas células dependem de diferentes proteínas, que reagem às várias cores. Uma mutação de substituição no DNA que codifica uma dessas proteínas pode levar à condição de daltonismo. As pessoas com essa condição têm dificuldade em distinguir entre as cores, enquanto sua visão ainda está clara de outra forma. Muitas vezes, apenas uma cor é nocauteada. As várias proteínas são codificadas em diferentes locais do DNA, o que torna improvável uma substituição nos três genes.

Tipos de mutações de substituição

Transição

Existem dois tipos básicos que uma mutação de substituição pode ser. Dentro dos quatro nucleotídeos, existem dois tipos: as purinas e pirimidinas. A adenina (A) e a guanina (G) são purinas, enquanto a citosina (C) e a timina (T) são pirimidinas. Se uma purina muda para uma purina, a mutação de substituição é considerada uma transição. Da mesma forma, se uma pirimidina se transforma em uma pirimidina, a mutação de substituição também é uma transição. Na imagem abaixo, as transições são rotuladas pelas linhas alfa.

Transversão

O oposto da transição é a transversão. Em uma mutação de substituição envolvendo uma transversão, uma purina é substituída por uma pirimidina ou vissa. Na imagem acima, uma transversão é rotulada pelas linhas beta. As transversões são muito menos propensas que as transições. Provavelmente, isso se deve ao fato de que a maquinaria usada para reparar e provar o DNA é mais específica para purina versus pirimidina do que especificar entre nucleotídeos individuais.

Questionário

1. Qual é a diferença entre uma mutação de substituição e uma mutação de deleção? A. Sem diferença B. Uma exclusão causa um desvio de quadros C. Uma substituição causa um deslocamento de quadros

Resposta à pergunta nº 1

B está correto. Uma mutação de substituição pode causar uma diferença na proteína, mas uma mutação pode alterar completamente o código inteiro. Uma mutação de mudança de quadro ocorre sempre que uma inserção ou exclusão no DNA faz com que o quadro de 3 codões mude, o que exige aminoácidos totalmente diferentes.

2. Veja a seguinte sequência de DNA

  • CTTGACTC
  • CCTGACTC

Qual das seguintes opções aconteceu? A. Mutação de deleção B. Mutação de inserção C. Mutação de substituição

Resposta à pergunta nº 2

C está correto. Se uma exclusão ou inserção tivesse acontecido, o código seria um comprimento diferente. Uma substituição ocorreu no segundo nucleotídeo da esquerda, alterando A T para A C. Isso seria considerado uma mutação de substituição de transição.

3. Uma mutação de substituição ocorreu em um organismo. Aconteceu para mudar a sequência de aminoácidos apenas um pouco, e o novo aminoácido é apenas um pouco diferente do antigo. A mutação resultará em uma mudança funcional? A. Não B. Sim C. Talvez…

Resposta à pergunta nº 3

C está correto. Existem muitos fatores que afetam a função de uma proteína. Mesmo uma única mudança no aminoácido pode alterar drasticamente a função. No entanto, se o aminoácido alterado é muito semelhante ao primeiro, pode não alterar a função geral.

Referências

  • Hartwell, L.H., Hood, L., Goldberg, M.L., Reynolds, A.E., & Silver, L.M. (2011). Genética: de genes a genomas. Boston: McGraw Hill.
  • Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., Bretscher, A.,. . . Matsudaira, P. (2008). Biologia celular molecular (6ª ed.). Nova York: W.H. Freeman e companhia.
  • Nelson, D.L. & Cox, M.M. (2008). Princípios de bioquímica. Nova York: W.H. Freeman e companhia.

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