Definição de mutação de exclusão
Uma mutação de exclusão é um erro no processo de replicação do DNA que remove nucleotídeos do genoma. Uma mutação de deleção pode remover um único nucleotídeo ou sequências inteiras de nucleotídeos. Acredita-se que as deleções ocorram quando a enzima que sintetiza o novo DNA desliza na fita molde do DNA, faltando efetivamente um nucleotídeo. Esta enzima, a polimerase, deve anexar os nucleotídeos molde do DNA em seu sítio ativo para que a replicação do DNA ocorra. As fitas maiores de DNA podem sofrer uma mutação de deleção durante o crossing-over, que ocorre na meiose. Se os segmentos de DNA que são trocados não forem do mesmo tamanho, seções grandes podem sofrer uma mutação de exclusão, conforme visto abaixo.
Uma mutação de deleção pode ser uma mutação séria ou inofensiva. O efeito da mutação de deleção será determinado por onde ela ocorre no gene e por quantos nucleotídeos são deletados. O código genético é lido em trigêmeos por enzimas produtoras de proteínas. Se três ou mais nucleotídeos são perdidos em um gene, aminoácidos inteiros podem faltar na proteína criada, o que pode ter um efeito funcional sério. A perda de um único nucleotídeo geralmente não é melhor, pois uma mutação de frameshift pode ocorrer. Uma mutação de frameshift muda todo o gene e muda todos os códons tripletos originais. Uma mutação desse tipo pode fazer com que um gene produza um gene completamente não funcional, pois altera seriamente a cadeia de aminoácidos que o gene produz.
Uma mutação de deleção pode ocorrer com mais frequência do que podemos medir, mas mutações herdadas na prole são tipicamente raras. Em animais de reprodução assexuada, a taxa de mutações é mantida relativamente baixa. Em parte, isso se deve à especificidade e precisão da polimerase. No entanto, as células também têm outra enzima, a exonuclease, que segue a polimerase e corta seções de DNA que não correspondem à sua contraparte de nucleotídeo no DNA molde. Devido a este e outros mecanismos regulatórios, as mutações de exclusão que causam alterações fenotípicas são raras.
Exemplos de mutação de exclusão
Uma mutação simples
O seguinte é um exemplo de uma única mutação de deleção de nucleotídeo. As sequências curtas de DNA não são representativas do DNA real, que contém muitas centenas ou milhares de pares de bases. A cadeia superior representa a fita original do DNA, enquanto a cadeia inferior não possui o par de nucleotídeos removido pela mutação de deleção. Os códons triplos são separados para ver os efeitos da mutação de deleção.
5 TAC CCA GGG 3
3 ATG GGT CCC 5
5 TAC CCA GG 3
3 ATG GGT CC 5
Como você pode ver, se este fosse o fim da molécula de DNA, o último aminoácido não seria produzido. Em vez disso, uma mutação de deleção geralmente ocorre no meio de um cromossomo ou gene. Isso fará com que o nucleotídeo deletado seja preenchido, deslocando o DNA e causando uma mutação de frameshift, ou inserindo um novo nucleotídeo em uma mutação conhecida como inserção. Essa mutação só pode ser transmitida se os mecanismos do organismo para reparar o DNA não perceberem o erro e se o DNA existir em uma célula que produzirá descendentes. Em organismos assexuados, isso ocorre em todas as células e é mais provável que as mutações persistam. Em organismos que se reproduzem sexualmente, as mutações só podem ser transmitidas se surgirem nos tecidos produtores de gametas dos órgãos sexuais.
Descobrindo o código genético
Antes da década de 1950, a natureza do código genético não era bem compreendida. Tudo mudou quando Francis Crick e Sydney Brenner começaram a fazer experiências com a cepa mutante do vírus bacteriano. Crick e Brenner analisaram o DNA de vírus que foram expostos a uma toxina conhecida por causar mutações. Durante seus testes, eles notaram que a função de certos genes poderia ser restaurada por uma combinação de mutações, que agora conhecemos como mutações de inserção e exclusão. Embora o DNA entre as duas mutações se tornasse sem sentido, a inserção compensaria a exclusão. Isso redefiniria o quadro de leitura do gene e faria com que uma mutação de deslocamento de quadro fosse evitada. Esta interação entre mutações foi denominada supressão intragênica. Ao comparar como as mutações individuais afetaram as proteínas e aminoácidos produzidos, Crick e Brenner foram capazes de teorizar formalmente sobre a existência do código genético tripleto e seu uso universal em organismos.
- Substituição – Quando o nucleotídeo errado é copiado durante a replicação do DNA.
- Inserção – em vez de excluir nucleotídeos, uma mutação de inserção adiciona nucleotídeos a um genoma.
- Inversão – Um segmento de DNA gira 180 graus dentro do gene.
- Translocação recíproca – dois cromossomos diferentes (não homólogos) trocam peças de DNA.
Teste
1. Uma proteína complexa tem milhares de aminoácidos, mas apenas alguns deles existem no sítio ativo. O sítio ativo requer uma sequência específica de aminoácidos para se ligar a um substrato. Se uma mutação de deleção de 3 nucleotídeos remover um desses aminoácidos, a proteína ainda funcionará?
A. Não
B. Sim, mas não tão bem
C. Talvez dependa da proteína.
2. Durante a replicação de um gene, a polimerase acidentalmente desliza na fita modelo e salta um nucleotídeo. O DNA resultante produzido está faltando aquela contraparte de nucleotídeo e forma uma incompatibilidade no DNA. A exonuclease detecta a protuberância no DNA e abre a fita, permitindo que a polimerase insira o nucleotídeo apropriado e sele novamente o DNA. O que aconteceu?
A. Uma mutação de deleção e uma mutação de inserção
B. Replicação normal do DNA
C. Uma mutação de exclusão
3. Observe a seguinte fita única de DNA:
5 CTAGTTGCAACT 3
Qual do seguinte seria uma mutação de deleção?
A. 5 CTAGTTTGCAACT 3
B. 5 CTAGTGCAACT 3
C. 5 ATCGTTGCAACT 3