Mutação

Mutação Definição

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

O efeito de uma mutação pode depender da região em que a sequência de material genético foi alterada. A mais simples e a mais inofensiva são substituições de um único par de base por outro, sem qualquer efeito na sequência proteica. Na outra extremidade estão as mutações de inserção ou eliminação que levam a produtos genéticos não funcionais. As mutações também podem ocorrer em grande escala, com longas extensões de DNA (ou RNA quando é o material genético) a serem invertidas, inseridas, duplicadas, apagadas, transpostas ou translocadas.

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

Tipos de mutação

Mutações podem ser classificadas de várias formas dependendo da causa da mutação, do seu efeito na função do produto genético ou do tipo de alterações na estrutura do próprio gene.

A agentes mutagénicos tais como carcinogéneos ou radiação de alta energia conduzem a alterações no material genómico. Algumas mutações ocorrem como subproduto natural da taxa de erro nos mecanismos de replicação do ADN ou RNA.

Uma mutação pode ser uma mutação de perda de função ou de ganho de função, dependendo se o produto genético está inactivado ou tem uma actividade melhorada. Em heterozigotos com duas cópias de cada alelo, alguns produtos genéticos mutantes podem suprimir o efeito do alelo do tipo selvagem. Estes são chamados mutações negativas dominantes.

Todos estes efeitos resultam de uma alteração da estrutura de um gene ou material cromossómico aliado. Estas alterações estruturais podem ser classificadas como substituições, eliminações, inserções, amplificações, ou translocações.

Mutações de substituição

Mutações de substituição são situações em que um único nucleótido é transformado em outro. Em organismos com dupla cadeia de ADN ou ARN, isto geralmente significa que o par de base correspondente é também alterado. Por exemplo, um par de base A:T poderia ser alterado para um par de base G:C ou mesmo para um par de base T:A. Dependendo da posição desta alteração, poderia ter uma variedade de efeitos.

Em regiões altamente conservadas, tanto na codificação como nos trechos regulamentares do ADN, as mutações conduzem frequentemente a efeitos deletérios. Outras extensões, mais variáveis, são mais complacentes. Na região promotora ou noutras partes reguladoras do genoma, uma mutação de substituição pode alterar a expressão do gene ou a resposta do gene ao estímulo. Dentro da região codificadora, uma substituição na terceira posição ou oscilação de um códão é chamada uma mutação silenciosa, uma vez que não há alteração da sequência de aminoácidos. Quando uma mutação de substituição resulta num novo aminoácido mas com propriedades semelhantes – é uma mutação neutra ou uma mutação conservada. Por exemplo, se o ácido aspártico for substituído por ácido glutâmico, há uma probabilidade razoável de haver muito poucas alterações na bioquímica da proteína.

p>Lastly, a mutação de substituição mais drástica é aquela que resulta no término prematuro do alongamento do aminoácido, devido ao súbito aparecimento de um códão de paragem no meio da sequência de codificação. Por exemplo, se a codificação do códão UAC para a treonina for transformada num códão UAA, especialmente no final de 5′ da sequência de codificação, provavelmente levará a uma proteína extremamente curta, possivelmente não funcional.

Inserções e Supressões

Inserções e supressões referem-se à adição ou remoção de pequenos trechos de sequências de nucleótidos. Estes tipos de mutações são geralmente mais deletérios do que substituições, uma vez que podem causar mutações de mudança de estrutura, alterando toda a sequência de aminoácidos a jusante do local da mutação. Podem levar a uma alteração no comprimento dos polipeptídeos, quer criando proteínas anormalmente longas que causam agregados ou polipéptidos truncados que não funcionam e podem entupir a maquinaria de tradução da célula.

p>Inserções e eliminações nas regiões reguladoras de uma sequência de codificação de polipeptídeos ou na codificação de genes para RNA não codificadores são menos obviamente prejudiciais. Também aqui, a posição da mutação importa – em regiões altamente conservadas, a mutação é mais susceptível de resultar em efeitos negativos.

Mutações em grande escala

Alterações da sequência de nucleótidos em material genético também podem ocorrer em grande escala, por vezes envolvendo milhares de pares de bases e nucleótidos. Estes tipos de mutações incluem amplificações, onde segmentos de material genético estão presentes em múltiplas cópias, e deleções, onde um grande pedaço de material genético é removido. Ocasionalmente, algumas partes do genoma são translocadas para um cromossoma diferente, ou reintroduzidas na mesma posição, mas numa orientação invertida. As translocações e supressões podem reunir genes que são normalmente colocados longe uns dos outros, levando à formação de polipéptidos em mosaico, ou à regulação diferencial dos genes dentro do segmento.

Exemplos de Mutação

Doença das Células Falciformes e Malária

Doença das Células Falciformes (SCD), assim denominada devido ao seu efeito de amolecimento característico nos glóbulos vermelhos, geralmente manifesta-se através de coágulos sanguíneos, anemia, e crises de dor conhecidas como “crises de células falciformes”. Embora muitos destes sintomas possam ser tratados com medicação, ainda baixam significativamente a qualidade de vida dos seus portadores.

p>Embora considerado raro e mutação, o SCD é relativamente bem pesquisado. Tem lugar no 11º cromossoma, e é catalisado pela herança de um gene anormal de hemoglobina de ambos os progenitores. Quanto à prevalência global, a SCD é a mais prevalecente entre as populações da África Ocidental, com uma taxa de incidência de cerca de 4,0%

A investigação sugere que a prevalência da SCD na África Ocidental não é um fenómeno casual. Apesar dos seus efeitos na saúde, a SCD também demonstrou reduzir o risco de contrair malária por mosquitos. Como o clima da África Ocidental permite que a malária prospere, o SCD serve como um meio de proteger a população.

Em suma, o SCD serve como um exemplo de mutação genética que beneficia as populações que afecta. Isto, em parte, é a razão pela qual algumas mutações genéticas perduram durante décadas e até séculos.

Klinefelter’s Calicos

Síndrome de Klinefelter, também conhecida como síndrome XXY, é uma mutação genética na qual um sujeito masculino carrega um cromossoma X extra, portando assim o genótipo feminino XX para além do genótipo masculino tradicional XY. Do mesmo modo, os machos com síndrome de Klinefelter têm frequentemente características femininas, tais como tecido mamário, e podem não ser capazes de se reproduzir.

Como se encontra no código genético, que é homólogo entre a maioria das espécies, a síndrome de Klinefelter não é exclusiva dos seres humanos. Portanto, gatos, cães e mesmo baleias podem herdar o genótipo XXY.

Em gatos, o cromossoma X transporta mais do que informação relacionada com o sexo. A cor das peles, por exemplo, é transportada no cromossoma X.

Outras vezes, a cor das peles é codominante. Como os machos herdam tipicamente apenas um cromossoma X e as fêmeas herdam dois cromossomas X, é mais provável que as fêmeas tenham padrões de pelagem multicoloridos do que os machos.

Isto é especialmente verdade para o calico, um gato conhecido pelo seu notável pêlo alaranjado e negro. O gene do pêlo preto não pode ser transportado no mesmo cromossoma X que o gene do pêlo laranja, o que torna os gatos calico quase exclusivamente fêmeas.

No entanto, isto não torna impossível a existência de um calico macho. Os gatos machos com dois cromossomas X, ou genótipo XXY, podem muito bem transportar o gene para pêlo laranja num cromossoma X e o gene para pêlo preto, no outro. Desta forma, são de facto “Calicos de Klienfelter”

Tolerância à Lactose

Mencionámos anteriormente como o SCD, uma mutação marcada por sintomas físicos por vezes ameaçadores da vida, também funciona para prevenir a malária na África Ocidental. A tolerância à lactose é outra mutação que beneficia aqueles que a têm.

Corpos humanos eram originalmente incapazes de produzir lactase, uma enzima que digere as proteínas do leite de vaca, após os primeiros meses de vida. Isto porque muitas vezes os seres humanos não consumiam leite – ou outros produtos lácteos, aliás – até à idade adulta.

O aumento da pasteurização, bem como a agricultura comercial, quase acabou com este velho hábito. Como podemos ver hoje, os seres humanos de todas as idades comem queijo e bebem leite. Naturalmente, isto vem depois de uma mudança corporal significativa. Uma mutação que prolonga a produção de lactase nos seres humanos, actualmente mais prevalente nas nações ocidentais, permite aos seres humanos comer produtos lácteos sem dores de estômago ou náuseas.

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

• Cromossoma – Uma parte do ADN que transporta informação genética.
• Homóloga – Tendo a mesma função ou estrutura dentro de um corpo, ou entre duas espécies.

Quiz

1. Mutações como o SCD, que por vezes têm efeitos secundários mortais, não se extinguem devido à selecção natural porque:
A. O governo quer que elas fiquem.
B. As mutações funcionam fora da selecção natural. Ao contrário das características, elas não podem ser criadas.
C. Elas fornecem resistência ou imunidade a outras doenças mais graves.
D. As mutações são um superbug que as drogas não podem combater.

2. As mutações são por vezes transportadas nos cromossomas sexuais, X e Y. Porque é que um macho pode herdar uma mutação transportada pela sua mãe, mesmo que a sua mãe não tenha a mutação, ela própria?
A. O macho herdou a mutação recessiva no seu cromossoma X, enquanto a sua mãe herdou a mutação recessiva num cromossoma X e uma forma dominante do gene no seu outro cromossoma X.
B. O macho herdou a mutação dominante no seu cromossoma X, porque a sua mãe carregou a mutação dominante em ambos os seus cromossomas X.
C. O macho herdou a mutação dominante no seu cromossoma Y, porque a sua mãe carregava a mutação dominante no seu cromossoma Y.
D. O macho herdou a mutação dominante no seu cromossoma Y, porque a sua mãe carregava a mutação recessiva no seu cromossoma Y.

3. Os gatos calico machos são raros porque:
A. O gene para a cor da pele é carregado no cromossoma X, e é herdado exclusivamente da mãe. A mãe teria de carregar tanto o gene para o pêlo laranja como o gene para o pêlo preto para que a sua prole masculina fosse um calico.
B. O gene para a cor da pele é carregado no cromossoma X, e os gatos machos têm apenas um cromossoma X. Um gato macho teria de ter dois cromossomas X, ou a mutação da síndrome de Klinefelter, para herdar tanto o pêlo laranja como o pêlo preto.
C. O gene da cor da pele é carregado no cromossoma X, e os gatos machos nem sempre herdam o cromossoma X. É por isso que existem tantos machos albinos.
D. O gene para a cor da pele é carregado no cromossoma Y, e os machos gatos não herdam normalmente dois cromossomas Y. Um gato macho deve portanto ter um genótipo XYY para ser um calico.