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Mutação

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de mutação

No nível mais simples, uma mutação é uma mudança ou transformação. Na biologia, as mutações se referem a alterações nos cromossomos e genes, que normalmente se manifestam fisicamente.

O efeito de uma mutação pode depender da região em que a sequência de material genético foi alterado. Os mais simples e os mais inofensivos são substituições de um único par de bases por outro, sem efeito na sequência de proteínas. No outro extremo estão mutações de inserção ou exclusão que levam a produtos genéticos não funcionais. Mutações também podem ocorrer em larga escala, com longos trechos de DNA (ou RNA quando é o material genético) sendo invertidos, inseridos, duplicados, excluídos, transpostos ou translocados.

O resultado de uma mutação pode ser prejudicial, benéfico, neutro ou até silencioso. A mutação pode levar à perda ou ganho de uma função específica, a alterações nos níveis de expressão ou em casos extremos, até na letalidade embrionária.

Tipos de mutação

As mutações podem ser classificadas de várias maneiras, dependendo da causa da mutação, seu efeito na função do produto do gene ou no tipo de alterações na estrutura do próprio gene.

Agentes mutagênicos, como agentes cancerígenos ou radiação de alta energia, levam a alterações no material genômico. Algumas mutações ocorrem como um subproduto natural da taxa de erro nos mecanismos de replicação de DNA ou RNA.

Uma mutação pode ser uma mutação de perda de função ou ganho de função, dependendo de o produto genético ser inativado ou ter uma atividade aprimorada. Em heterozigotos com duas cópias de todos os alelos, alguns produtos genéticos mutados podem suprimir o efeito do alelo do tipo selvagem. Estes são chamados de mutações negativas dominantes.

Todos esses efeitos surgem de uma mudança para a estrutura de um gene ou material cromossômico aliado. Essas mudanças estruturais podem ser classificadas como substituições, deleções, inserções, amplificações ou translocações.

Mutações de substituição

Mutações de substituição são situações em que um único nucleotídeo é alterado para outro. Nos organismos com DNA ou RNA de fita dupla, isso geralmente significa que o par de bases correspondente também é alterado. Por exemplo, um par de bases A: T pode ser mutado em um par de bases G: C ou mesmo um par de bases T:. Dependendo da posição dessa mudança, ela pode ter uma variedade de efeitos.

Em regiões altamente conservadas, tanto nos trechos de codificação quanto regulatórios do DNA, as mutações geralmente levam a efeitos deletérios. Outros trechos mais variáveis são mais flexíveis. Na região promotora ou em outras partes regulatórias do genoma, uma mutação de substituição pode alterar a expressão gênica ou a resposta do gene ao estímulo. Dentro da região de codificação, uma substituição na terceira posição ou a oscilação de um códon é chamada de mutação silenciosa, pois não há alteração na sequência de aminoácidos. Quando uma mutação de substituição resulta em um novo aminoácido, mas com propriedades semelhantes – é uma mutação neutra ou conservada. Por exemplo, se o ácido aspártico for substituído por ácido glutâmico, há uma chance razoável de que haja muito poucas alterações na bioquímica da proteína.

Por fim, a mutação de substituição mais drástica é aquela que resulta no término prematuro do alongamento de aminoácidos devido ao aparecimento repentino de um códon de parada no meio da sequência de codificação. Por exemplo, se o codon UAC codificando a treonina for mutado em um códon UAA, especialmente na extremidade 5 ‘da sequência de codificação, provavelmente levará a uma proteína extremamente curta e possivelmente não funcional.

Inserções e deleções

Inserções e deleções referem -se à adição ou remoção de trechos curtos de sequências nucleotídicas. Esses tipos de mutações são geralmente mais deletérios que as substituições, pois podem causar mutações em mudança de quadro, alterando toda a sequência de aminoácidos a jusante do local da mutação. Eles podem levar a uma mudança no comprimento do polipeptídeo, criando proteínas anormalmente longas que causam polipeptídeos agregados ou truncados que não são funcionais e podem entupir a maquinaria de tradução da célula.

Inserções e deleções nas regiões reguladoras de uma sequência de codificação de polipeptídeos ou em genes que codificam o RNA não codificante são menos obviamente prejudiciais. Aqui, novamente, a posição da mutação é importante – em regiões altamente conservadas, é mais provável que a mutação resulte em efeitos negativos.

Mutações em larga escala

Alterações na sequência nucleotídica no material genético também podem ocorrer em larga escala, às vezes envolvendo milhares de pares de bases e nucleotídeos. Esses tipos de mutações incluem amplificações, onde segmentos de material genético estão presentes em várias cópias e deleções, onde um grande pedaço de material genético é removido. Ocasionalmente, algumas partes do genoma são translocadas para um cromossomo diferente ou reinseridas na mesma posição, mas em uma orientação invertida. Translocações e deleções podem reunir genes que normalmente são colocados muito separados um do outro, levando à formação de polipeptídeos em mosaicos ou à regulação diferencial dos genes dentro do segmento.

Exemplos de mutação

Doença das células falciformes e malária

A doença das células falciformes (SCD), tão nomeada devido ao seu efeito característico de falsificação nos glóbulos vermelhos, geralmente se manifesta através de coágulos sanguíneos, anemia e crises de dor conhecidas como “crises de células falciformes”. Embora muitos desses sintomas possam ser tratados com medicamentos, eles ainda diminuem significativamente a qualidade de vida de seus portadores.

Embora considerado raro e uma mutação, o SCD é relativamente bem pesquisado. Ocorre no 11º cromossomo e é catalisado pela herança de um gene anormal de hemoglobina de ambos os pais. No que diz respeito à prevalência global, o SCD é o mais prevalente entre as populações da África Ocidental, com uma taxa de incidência de cerca de 4,0%

Pesquisas sugerem que a prevalência de DF na África Ocidental não é um fenômeno casual. Apesar de seus efeitos na saúde, a DD também demonstrou reduzir o risco de contrair a malária a partir de mosquitos. Como o clima da África Ocidental permite que a malária prospere, a DF serve como um meio de proteger a população.

Ao todo, o SC serve como um exemplo de mutação genética que beneficia as populações que afeta. Em parte, é por isso que algumas mutações genéticas perduram por décadas e até séculos.

Os calicicos de Klinefelter

A síndrome de Klinefelter, também conhecida como síndrome de XXY, é uma mutação genética na qual um sujeito masculino carrega um cromossomo X extra, transportando, portanto, o genótipo feminino XX, além do genótipo masculino tradicional XY. Da mesma forma, homens com síndrome de Klinefelter geralmente têm características femininas, como tecido mamário, e podem não ser capazes de se reproduzir.

Como está no código genético, que é homólogo entre a maioria das espécies, a síndrome de Klinefelter não é exclusiva para os seres humanos. Portanto, gatos, cães e até baleias podem herdar o genótipo xxy.

Nos gatos, o cromossomo X carrega mais do que informações relacionadas ao sexo. A cor do pêlo, por exemplo, é transportada no cromossomo X.

Além disso, a cor do pêlo é codominante. Como os gatos machos normalmente herdam apenas um cromossomo X e gatos femininos herdam dois cromossomos X, as gatos femininas têm maior probabilidade de ter padrões de peles multicoloridos do que os gatos machos.

Isto é especialmente verdadeiro para o calico, um gato conhecido por seu impressionante pêlo laranja e preto. O gene para pêlo preto não pode ser transportado no mesmo cromossomo X que o gene para pêlo de laranja, o que faz os gatos calico quase exclusivamente femininos.

No entanto, isso não torna impossível a existência de um calico masculino. Gatos machos com dois cromossomos X, ou genótipo XXY, podem muito bem levar o gene para pêlo laranja em um cromossomo X e o gene para pêlo preto, por outro. Dessa forma, eles são realmente “os calicos de Klienfelter”.

Tolerância à lactose

Mencionamos anteriormente como a SC, uma mutação marcada por sintomas físicos às vezes com risco de vida, também funciona para evitar a malária na África Ocidental. A tolerância à lactose é outra mutação que beneficia aqueles que a têm.

Os corpos humanos eram originalmente incapazes de produzir lactase, uma enzima que digere as proteínas no leite de vaca, após os primeiros meses de vida. Isso ocorre porque os humanos geralmente não consumiram leite – ou outros produtos lácteos, na idade adulta.

A ascensão da pasteurização, bem como a agricultura comercial, quase acabou com esse antigo hábito. Como podemos ver hoje, humanos de todas as idades comem queijo e bebem leite. Obviamente, isso ocorre após uma mudança corporal significativa. Uma mutação que prolonga a produção de lactase em humanos, que atualmente é mais prevalente nas nações ocidentais, permite que os seres humanos comam produtos lácteos sem dor no estômago ou náusea.

Como a SCD, essa mutação permanece porque ajuda os seres humanos a consumir nutrientes vitais, como cálcio e potássio, através de uma gama mais diversificada de fontes.

Termos de biologia relacionados

  • Cromossomo – uma parte do DNA que carrega informações genéticas.
  • Homólogo – tendo a mesma função ou estrutura dentro de um corpo ou entre duas espécies.

Questionário

1. Mutações como o SC, que às vezes têm efeitos colaterais mortais, não se extinguem devido à seleção natural porque: A. O governo quer que eles permaneçam. B. Mutações funcionam fora da seleção natural. Ao contrário das características, eles não podem ser criados. C. Eles fornecem resistência ou imunidade a outras doenças mais graves. D. mutações são uma superbug que os medicamentos não podem combater.

Resposta à pergunta nº 1

C está correto. Mutações como a SCD podem aumentar o risco de distúrbios de coagulação e são frequentemente associadas à dor corporal. No entanto, eles também podem fornecer resistência a doenças como a malária.

2. Às vezes, as mutações são transportadas nos cromossomos sexuais, X e Y. Por que um homem pode herdar uma mutação transportada por sua mãe, mesmo que sua mãe não tenha a mutação? A. O homem herdou a mutação recessiva em seu cromossomo X, enquanto sua mãe herdou a mutação recessiva em um cromossomo X e uma forma dominante do gene em seu outro cromossomo X. B. O homem herdou a mutação dominante em seu cromossomo X, porque sua mãe carregava a mutação dominante nos dois cromossomos X. C. O homem herdou a mutação dominante em seu cromossomo Y, porque sua mãe carregava a mutação dominante em seu cromossomo Y. D. O homem herdou a mutação dominante em seu cromossomo Y, porque sua mãe carregava a mutação recessiva em seu cromossomo Y.

Resposta à pergunta nº 2

A está correto. Se um homem herdou uma mutação recessiva em seu cromossomo X e nenhum de seus pais mostra sinais físicos da mesma mutação, sua mãe provavelmente carrega a mutação recessiva em um de seus cromossomos X enquanto carrega outra forma dominante do gene em seu outro x cromossoma.

3. Os gatos masculinos de calico são raros porque: A. O gene da cor do pêlo é transportado no cromossomo X e é herdado exclusivamente da mãe. A mãe teria que levar o gene para o pêlo de laranja e o gene de pêlo preto para que seus filhos masculinos fossem um calico. B. O gene da cor do pêlo é transportado no cromossomo X e os gatos masculinos têm apenas um cromossomo X. Um gato masculino teria que ter dois cromossomos X, ou a mutação da síndrome do Klinefelter, para herdar pêlo laranja e preto. C. O gene da cor do pêlo é transportado no cromossomo X, e os gatos machos nem sempre herdam o cromossomo X. É por isso que existem tantos gatos masculinos albinos. D. O gene da cor do pêlo é transportado no cromossomo Y, e os gatos machos geralmente não herdam dois cromossomos y. Um gato masculino deve, portanto, ter um genótipo XYY para ser um calico.

Resposta à pergunta nº 3

B está correto. Gatos do sexo masculino, como os seres humanos, geralmente têm apenas um cromossomo X. Portanto, eles devem ter a mutação da síndrome do Klinefelter para herdar o gene de pêlo de laranja e o gene para o pêlo preto.

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