A Vida em Foco: 2012-01-22

Mutações: Alterações do material genético

A partir do século XIX começou a realizar-se uma profunda renovação e desenvolvimento de todas as áreas científicas, mais especificamente na área da Genética, onde se passou a dar ênfase ao modo de transmissão das características (dos seres vivos) visíveis no planeta Terra.

Com a evolução da tecnologia houve um consequente conhecimento mais aprofundado da natureza notando-se a existência de estruturas presentes no núcleo das células dispostas aos pares – cromossomas – constituídas por agrupamentos de milhares de genes – sequências de três bases azotadas das existentes (Adenina, Citosina, Guanina e Timina) responsáveis pela codificação de uma determinada característica de um indivíduo. Unidade básica funcional da hereditariedade.

Para melhor explicar estes conceitos apresentaremos algumas imagens.

De modo a que a informação codificada pelo gene seja expressa no fenótipo (conjunto de características observáveis resultante da interação dos fatores ambientais e os genes) é necessário que ocorra, inicialmente, a transcrição¹ do ADN seguida da tradução² do RNA³ mensageiro.

¹Transcrição do ADN – síntese de RNA mensageiro (m RNA) a partir de uma cadeia de material genético por complementaridade de bases. A síntese ocorre através de uma enzima designada de RNA polimerase.

²Tradução da informação genética – transformação da mensagem contida no mRNA numa sequência de aminoácidos, que por sua vez irão levar à formação de uma proteína.

³RNA – molécula de ácido ribonucleico.

Fig 1 - Síntese Protéica

Ao estudar a constituição do material genético bem como os vários processos que levam a ser como somos, cientistas, como Thomas Morgan, um dos pioneiros deste estudo, verificou através da Drosophila melanogaster (mosca do vinagre), um ser vivo excelente para este tipo de investigação⁴, a presença de um indivíduo com olhos brancos em vez de vermelhos, ou seja a presença de uma mutação.

⁴Fácil obtenção e alimentação, grande capacidade reprodutora e ciclo de vida relativamente curto (12 dias).

Drosophila melanogaster Thomas Morgan

Cruzamento Direto e Cruzamento Recíproco, respectivamente.

Mas afinal em que consiste uma mutação (do latim mutare)? Segundo a nossa pesquisa é qualquer modificação ou alteração brusca de genes ou cromossomas que influencia a hereditariedade das características do ser vivo que a sofreu ou uma alteração fenotípica.

Se a mutação aparecer nas células somáticas do indivíduo esta terá reflexo no conjunto de células descendentes da que sofreu a mutação, mas se por outro lado a mutação tiver incidência nas células germinativas, as células da descendência do indivíduo terão a mutação.

Nas células eucarióticas, por causa da sua complexidade, existe um conjunto de mecanismos de regulação do ciclo celular para evitar o aparecimento de mutações e que atuam no final de G1, no final de G2 e durante a mitose.

Etapa G1 – Dá-se uma “avaliação interna” relativamente ao DNA, se estiver ou não danificado.

Etapa G2 – O ciclo é interrompido se a auto-replicação ocorrer incorretamente.

Mitose – Interrupção do processo se a metáfase for efetuada de forma errada.

Em relação às células procarióticas não há mecanismos de reparação pelo que a frequência de mutações é muito superior.

Curiosidade: A probabilidade de um indivíduo sofrer uma mutação espontânea é de 1:100000 dada a existência de mecanismos enzimáticos na reparação do DNA.

Quando as mutações ocorrem ao nível dos genes, estas são denominadas de mutações génicas. Se por contrário a alteração acontecer nos cromossomas então estamos perante uma mutação cromossómica.

Mutação génica – Alteração pontual na sequência ou ordem nucleotídica do ADN que codifica uma determinada proteína. Este tipo de mutação pode surgir por substituição, inserção ou deleção.

Substituição – permuta de um nucleótido por outro diferente.

Inserção – introdução de um ou mais nucleótidos suplementares.

Deleção – eliminação de um ou mais nucleótidos pertencente ao ADN.

Mutação génica

O efeito de uma mutação génica pode ser tão insignificante, não alterando nada, como pode ser tão significativa que cria sérios problemas ao nível da célula ou do organismo, por exemplo uma alteração na série de bases pode influenciar a síntese da proteína, que se por sua vez assegura uma função importante no organismo, então a função pode ficar comprometida.

Mutação cromossómica – modificação que afeta a estrutura ou o número de cromossomas próprios de cada espécie. A mutação pode prejudicar porções de cromossomas, cromossomas completos ou até mesmo conjuntos destes.

Em relação a este tipo de mutação existem as estruturais e as numéricas.

As mutações numéricas estão sempre associadas a alterações no cariótipo, numero de cromossomas típico da espécie, podendo ser por excesso ou défice.

Já as mutações estruturais têm a ver com uma modificação na forma de um ou vários cromossomas podendo ser por:

I. Deleção – Perda de parte do material genético;

II. Duplicação – Repetição de um segmento, originando uma leitura dupla de genes;

III. Inversão – Quebra de um segmento e posterior inversão em relação à sua posição original;

IV. Translocação – transferência de porções de genes (translocação simples).

Mutação cromossómica

Quando pensamos em mutação é-lhe logo atribuída uma valoração negativa, coisa que na realidade nem sempre acontece. É certo que as mutações podem apresentar um carácter prejudicial dado que compromete a função de uma determinada proteína ou podem levar à morte da descendência por serem letais; mas estas também podem ser benéficas/favoráveis por conferir novas capacidades extremamente úteis e por originar variabilidade entre os indivíduos de uma população e consequente sobrevivência.

Para além destas duas características das mutações existe um outro carácter que é o neutro, ou seja, não conduz a qualquer mudança na cadeia polipeptídica, não há nenhuma manifestação no fenótipo. As mutações silenciosas (neutras) ocorrem devido:

À redundância do código genético – o codão (estrutura formada por três bases azotadas) mutado pode codificar o mesmo aminoácido;
A um aminoácido apresentar propriedades semelhantes à do substituído;
À substituição de um aminoácido numa parte pouco importante na função da proteína ou que não interfere na estrutura ou função.

Quais são as causas das mutações?

Forma espontânea;
Forma induzida que leva à ocorrência de várias alterações no genoma (conjunto dos genes), por ação do Homem e que resultam dos efeitos de agentes genotóxicos, por:

- Substâncias químicas (nitrosaminas, colquicina, gás mostarda, ácido nítrico, entre outras...)
- Exposição a determinadas radiações, tais como: os raios X, os raios gama, a radiação UV e a radioatividade.

Considera-se agente mutagénico ou genotóxico qualquer fator físico ou químico que pode provocar uma alteração no código genético de um indivíduo, tais como alterações ambientais, radiações ultravioleta, raios X, substâncias químicas, agentes poluidores, etc.

Na nossa sociedade encontra-se com maior frequência o tabaco e o álcool dado que o seu acesso é muito fácil, o seu custo é relativamente barato e tem poder extremamente viciante. Por exemplo o tabaco contém um número muito elevado de componentes químicos que em contato com as nossas células leva ao desenvolvimento de lesões malignas.

Os genes que se manifestam em determinadas circunstâncias dependem das relações que se estabelecem com o código genético e o ambiente que caracteriza essas circunstâncias.

Em âmbito mundial, tem-se encontrado uma forte relação entre a exposição a agentes genotóxicos e o desenvolvimento de diversos efeitos nocivos à saúde pois estes acarretam um elevado risco para o aparecimento de anomalias tais como: o micronúcleo, a cariólise, a cariorréxis e a picnose.

A. Micronúcleo – núcleo adicional delimitado por membrana, separado do núcleo principal de uma célula, durante a divisão celular.

Micronúcleo

Durante a anáfase, aquando da separação dos cromossomas, há uma incorreta segregação do material genético e consequente formação de um núcleo não incorporado no da célula filha constituído por fragmentos de cromossomas ou até mesmo cromossomas inteiros. Existe uma perda de cromatina relativamente ao núcleo principal.

A presença de micronúcleos nas células serve como parâmetro para a determinação da extenção do dano de certo agente mutagénico.

B. Cariólise - completa dissolução do material que se encontra no núcleo da célula. Perda de coloração devido à dispersão da cromatina.

Cariólise, Cariorréxis e Picnose

C. Cariorréxis - fragmentação do núcleo de uma célula em que a cromatina é distribuída irregularmente em todo o citoplasma e formação de grumos. Ocorre a perda dos limites celulares.

Cariorréxis

D. Picnose - condensação irreversível da comatina no núcleo. Geralmente, esta anomalia é seguida pela cariorréxis. Alteração degenerativa do núcleo da célula o qual sofre uma grande retração e hipercoloração do núcleo.