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Mutações gênicas

Mutações são modificações no material genético da célula. Mutações gênicas são alterações que ocorrem na sequência de bases da molécula de DNA constituinte dos genes, que sofrem uma mudança em sua estrutura.

As mutações podem ocorrer em células somáticas ou em células germinativas; neste último caso, podem ser transmitidas ao longo das gerações, de pai para filhos. As mutações somáticas ficam restritas ao indivíduo em que ocorrem e não são transmitidas aos descendentes.

As mutações gênicas são mais pontuais, ou seja, afetam apenas o nucleotídeo e levam a pequenas alterações na sequência ou no número de nucleotídeos. Já as mutações cromossômicas são mais graves, podendo alterar a quantidade de cromossomos, sua forma e até mesmo sua estrutura.

Nas populações, as mutações proporcionam o surgimento de novos tipos de genes, sendo responsável pela variabilidade gênica. As mutações gênicas podem ocorrer por adição, perda ou substituição de um ou poucos nucleotídeos da fita de DNA durante sua duplicação.

Tartaruga com duas cabeças

As mutações causam prejuízo ao organismo mas são importantes em termos evolutivos (Foto: depositphotos)

Mutações gênicas por adição, perda ou substituição

  • Adição ou perda: quando a mutação gênica ocorre por adição ou perda de bases ela modifica o código genético e define uma nova sequência de bases. Como consequência, esta nova sequência poderá modificar o tipo de aminoácido presente na cadeia proteica, alterando a função da proteína ou inativando a expressão fenotípica. Exemplo: quando há deleção (perda) de segmentos do gene, alguns tipos de câncer podem se manisfestar. Como resultado, as células começam a crescer e se dividir de modo não controlado, dando origem ao tumor.
  • Substituição: a mutação gênica por substituição acontece pela troca de uma base nitrogenada purina (adenina e guanina) por outra purina ou uma pirimidina (citosina e timina) por outra pirimidina. Exemplo: molécula defeituosa de hemoglobina, causando a anemia falciforme.
Cadeia de DNA com mutação

A mutação gênica por adição ou perda modifica o código genético (Foto: depositphotos)

Mutações silenciosas

Há mutações que não alteram o aminoácido da cadeia polipeptídica. Isso acontece quando a substituição de uma base nitrogenada não resulta em um códon para outro aminoácido. Por exemplo: vamos supor que uma das trincas de um éxon seja AAA e que tenha mudado para AAG. A trinca AAA, ao ser transcrita em RNAm, corresponderá ao códon UUU, e a trinca AAG, ao códon UUC.

Consultando o quadro do código genético, podemos notar que ambas codificam o mesmo aminoácido: a fenilalanina. Portanto, a mutação não levou à alteração no polipeptídeo. Mutações desse tipo são chamadas “silenciosas” e são responsáveis por uma variabilidade genética que é sempre maior do que a diversidade de características. Exemplo: síntese do aminoácido fenilalanina. Neste caso, a mutação da trinca AAA para AAG, produziu o mesmo aminoácido, sem alterar o polipeptídeo.

Causas

De modo geral, as mutações acontecem devido algum erro no processo de duplicação do DNA, no entanto, existem certos fatores do ambiente que podem elevar a taxa de incidência desses erros genéticos. A exposição excessiva aos raios x, substâncias presentes no fumo, a luz ultravioleta, o ácido nitroso e alguns corantes presentes em alimentos, por exemplo, podem favorecer o surgimento de mutações.

Cadeia DNA quebrada

A exposição excessiva aos raios x pode ser umas das causas das mutações gênicas (Foto: depositphotos)

Variabilidade genética

Há nas nossas células todo um sistema de reparo dessas alterações, o que reduz drasticamente a quantidade de mutações que persistem. Embora a maior parte dos casos de mutações gênicas sejam deletérias, isto é, causam prejuízo ao organismo, elas são muito importantes em termos evolutivos, e são a fonte primária da variabilidade genética em uma população.

Quanto maior a variabilidade genética em uma população, maior a chance de sobrevivência dessa população a alterações nas condições ambientais. Mutações de maior porte, que afetam o número ou a forma dos cromossomos, são chamadas aberrações cromossômicas e, assim como as mutações gênicas, são em geral deletérias.

As consequências da mutação gênica

Os efeitos de uma mutação sobre o fenótipo podem variar bastante. Quando a mudança ocorrida na sequência de aminoácidos na proteína não afeta o funcionamento da molécula, ela geralmente passa despercebida.

No entanto, muitas vezes a mutação é prejudicial, como no caso da anemia falciforme, em que há a substituição do aminoácido ácido glutâmico pelo aminoácido valina, alterando a forma da proteína, resultando na mudança do formato do glóbulo vermelho, que se torna incapaz de transportar oxigênio.

Anemia falciforme

A anemia falciforme é uma doença em que as hemácias apresentam aspecto de foice, daí o nome falciforme. Isso se deve à presença de moléculas defeituosas de hemoglobina. Com isso, as hemácias não transportam com eficiência o oxigênio. Essas hemácias são mais frágeis e podem se romper, causando problemas para a pessoa, como fortes dores. Em certos casos, o rompimento é tão intenso e rápido que pode levar a pessoa à morte.

A molécula defeituosa de hemoglobina decorre de uma mudança do gene na trinca CTT para CAT. O códon do RNAm muda de GAA para GUA, que se refere ao aminoácido valina, que causa a doença.

Células sanguíneas em formato de foice

A anemia calciforme muda o formato do glóbulo vermelho, deixando-o com formato de foice (Foto: depositphotos)

O caso da insulina

A substituição de um ou mais aminoácidos, no entanto, nem sempre resulta na perda ou na alteração da função da proteína. Certas regiões de uma molécula podem não ser essenciais ao seu funcionamento. A insulina, por exemplo, é um hormônio presente em todos os vertebrados, mas a molécula não é idêntica em todas as espécies.

Quando comparamos a sequência de aminoácidos da insulina de duas ou mais espécies diferentes, observamos alterações na sequência que, no entanto, não prejudicam a forma e a função dessa proteína. Dizemos então que ocorrem mutações funcionalmente neutras, conservadas no DNA dos indivíduos ao longo das gerações.

Por outro lado, existem regiões responsáveis pela forma tridimensional da proteína, garantindo assim a sua função. Se essas regiões essenciais apresentarem substituições de aminoácidos, a molécula poderá deixar de ser funcional.

Alguns exemplos de mutação gênica

  • Progeria: doença letal que se manifesta em crianças com idade entre 5 e 6 anos, fazendo com que aos 8 ou 9 anos elas já tenham a aparência de uma pessoa idosa. Ou seja, as causas exatas da progeria não são bem conhecidas, mas envolvem mutações gênicas.
  • Doença de Alzheimer: essa doença pode ter várias causas. Uma delas está relacionada à mutação em certo gene do cromossomo 21, o que leva a degeneração do sistema nervoso central.
  • Adrenoleucodistrofia: doença causada por uma mutação em um gene do cromossomo X. Essa mutação incapacita o organismo de metabolizar certos tipos de lipídios (óleos), determinando uma doença neurológica degenerativa que pode levar o indivíduo à morte.
Referências

» KLUG, William S. et al. Conceitos de genética. Artmed Editora, 2009.

» DE GALIZA NETO, Gentil Claudino; DA SILVA PITOMBEIRA, Maria. Aspectos moleculares da anemia falciforme. 2003.

Sobre o autor

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Natália Duque é Graduada em Ciências Biológicas pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro.