Substituição Mutação Definição
Uma mutação de substituição é um tipo de erro de replicação durante a replicação de ADN que coloca o nucleótido ou sequência de nucleótidos errada na posição errada. Ocorre um tipo de mutação de substituição, uma mutação pontual, que é substituída por um único nucleótido. Isto pode ser visto na imagem abaixo.
Importantemente, uma mutação de substituição resulta em ADN com o mesmo comprimento. Não adiciona nem subtrai do número de nucleótidos na sequência. Uma única mutação de substituição de nucleótidos é a mais comum, já que a maioria das trocas de nucleótidos em grande escala envolvem outros mecanismos. Por exemplo, uma translocação recíproca envolve o movimento de porções inteiras de cromossomas, e troca uma porção por uma porção de outro cromossoma.
Como em todas as mutações, uma mutação de substituição pode alterar drasticamente as proteínas criadas por um organismo. As proteínas responsáveis pela leitura do ADN processam a molécula em unidades de três pares de base de cada vez. Cada um destes códons especifica um aminoácido diferente. Se a sequência mudar mesmo por um nucleótido, um aminoácido diferente é colocado dentro da proteína. A função de cada proteína depende da interacção específica entre os aminoácidos em que consistem. Uma mutação de substituição pode deslocar muito mais do que um nucleótido. Neste caso, pode tornar a proteína completamente disfuncional, ou dar-lhe uma função totalmente nova. Novas adaptações podem surgir desta forma, se forem transferidas para a descendência e forem benéficas. Contudo, a grande maioria das mutações são deletérias, ou causam efeitos negativos.
O que causa uma mutação de substituição?
Uma mutação de substituição pode ser causada por uma série de fontes directamente relacionadas com a leitura e armazenamento do ADN. Por exemplo, cada hora, cada célula do seu corpo perde cerca de 1.000 nucleótidos da espinha dorsal do ADN. Estes nucleótidos caem devido ao processo de depuração. No processo de os substituir, as proteínas que gerem o ADN cometem um erro aproximadamente 75% do tempo, porque existem 4 nucleótidos à escolha. Outras proteínas devem vir depois e verificar o ADN em busca de erros. Se falharem a mutação de substituição, esta pode ficar e ser replicada.
Um outro factor que pode conduzir a uma mutação de substituição é a desaminação, o processo pelo qual os grupos de amino amino se degradam dos nucleótidos. Uma das únicas formas que a maquinaria proteica pode diferenciar os nucleótidos são os grupos de amino ligados aos mesmos. À medida que estes caem, a maquinaria proteica pode reconhecer mal os nucleótidos, e fornecer o par de nucleótidos errado. Quando o ADN se replicar, o novo nucleótido será estabelecido numa nova linha celular.
Para além destes condutores internos que podem causar uma mutação de substituição, existem também forças externas que podem causar trocas de nucleótidos. Carcinogénicos e mutagénicos são uma classe especial de químicos que impedem drasticamente a maquinaria proteica e provocam muitas mutações. Mesmo a luz solar pode degradar-se e impedir a função do ADN, conduzindo a uma mutação de substituição.
Mutação de substituição Exemplos
Anemia falciforme
A anemia falciforme é causada por uma simples mutação de substituição. Na mutação, um único nucleótido é substituído na porção de ADN que codifica uma unidade de hemoglobina. A hemoglobina é um complexo multiproteico, responsável por transportar oxigénio e suportar a forma das células sanguíneas. A mutação de substituição provoca a mudança de um ácido glutâmico na proteína para um aminoácido valino.
p>Embora não pareça uma grande mudança numa proteína que contém mais de 140 aminoácidos, faz toda a diferença. A valina, ao contrário do ácido glutâmico, é hidrofóbica. Como tal, repele interacções polares onde o ácido glutâmico os atrairia. Isto tem um impacto severo na capacidade de funcionamento da proteína. As células sanguíneas reflectem imediatamente esta mudança, tornando-se enrugadas e em forma de foice. Com uma menor capacidade de transportar oxigénio, estas células são também mais propensas a coagular dentro dos pequenos capilares dos órgãos. Isto pode levar a um maior risco de ataque cardíaco, AVC e outras doenças cardiovasculares.
Interessantemente, a mutação de substituição sobreviveu na população por uma razão surpreendente. O parasita que causa a malária depende de células sanguíneas humanas durante parte do seu ciclo de vida. As pessoas com a mutação de substituição de células falciformes são menos susceptíveis a contrair malária. Aparentemente, as diferentes formas e funções das células sanguíneas impedem os seus processos reprodutivos.
Cor Cegueira
No seu olho, certas células são responsáveis pela captação das cores vermelho, verde, e azul. Estas células dependem de diferentes proteínas, que reagem às várias cores. Uma mutação de substituição no ADN que codifica uma destas proteínas pode levar à condição de color blindness. As pessoas com esta condição têm dificuldade em distinguir entre as cores, enquanto a sua visão ainda é clara de outra forma. Muitas vezes, apenas uma cor é eliminada. As várias proteínas são codificadas em diferentes lugares no ADN, o que torna improvável a ocorrência de 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 nucleótidos, existem dois tipos: as purinas e as pirimidinas. A adenina (A) e a guanina (G) são ambas purinas, enquanto a citosina (C) e a timina (T) são pirimidinas. Se um purina muda para um purina, a mutação de substituição é considerada uma transição. Da mesma forma, se uma pirimidina muda para uma pirimidina, a mutação de substituição é também uma transição. Na imagem abaixo, as transições são rotuladas pelas linhas alfa.
Transversão
O oposto de transição é a transversal. Numa mutação de substituição envolvendo uma transversal, uma purina é substituída por uma pirimidina, ou vice-versa. Na imagem acima, uma transversa é rotulada pelas linhas beta. As travessões são muito menos prováveis do que as transições. Isto deve-se provavelmente ao facto de que a maquinaria utilizada para reparar e corrigir a leitura do ADN é mais específica para purina versus pirimidina do que a especificação entre nucleótidos individuais.
Quiz
1. Qual é a diferença entre uma mutação de substituição e uma mutação de eliminação?
A. Sem diferença
B. Uma eliminação causa um frame-shift
C. Uma substituição causa um frame-shift
2. Veja a seguinte sequência de ADN
- CTTGACTC
- CCTGACTC
Qual das seguintes ocorrências?
A. Mutação de eliminação
B. Mutação de Inserção
C. Mutação de substituição
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3. Ocorreu uma mutação de substituição num organismo. Aconteceu mudar ligeiramente a sequência de aminoácidos, e o novo aminoácido é apenas ligeiramente diferente do antigo. A mutação irá resultar numa mudança funcional?
A. Não
B. Sim
C. Talvez….