Para mim é de longe o principal fator evolutivo,
portanto abordaremos aqui o que é e a sua importância para a evolução. Está
postagem será dividida em duas partes: a primeira sobre especificamente sobre
as mutações e a segunda sobre a importância para a Evolução.
A mutação nada mais é do que um erro na replicação
do DNA que a enzima DNA polimerase comete ao adicionar os nucleotídeos na nova
fita de DNA que está sendo formada. Por isso foi discutido qual a natureza do material genético, bem como a sua replicação. Estima-se que a DNA polimerase erra
a cada 109 a 1010 nucleotídeos que ela adiciona, e ainda
possui um sistema de reparo. Pois é, parece pouco. Mas imagine quantas divisões
celulares estão ocorrendo numa colônia bacteriana, fúngica, ou até mesmo dentro
de ti ou de outro eucarionte.
Por que ocorrem estes erros? Há fatores físicos
(como radiação UV) e agentes químicos que alteram a estrutura das bases
nitrogenadas ou que interagem com a DNA polimerase, modificando sua estrutura e
funcionamento. As bases nitrogenadas podem apresentar formas isoméricas
(formatos diferentes devido as suas ligações), consequentemente podendo (mas
não necessariamente) resultar em modificações na sequência do DNA.
Curiosidade: o fungo Aspergillus flavus - que infecta o amendoim - secreta a substância
aflatoxina B1, que interage com a base nitrogenada guanina e
acarreta em danos na replicação.
Os genes são regiões codificantes do DNA, que podem originar
um RNA ou uma proteína. Já discutimos que as proteínas são os operários e ostijolos dos seres vivos. Os RNAs apresentam importantíssimas funções, inclusive
participam da produção de proteínas (tradução). Uma alteração no DNA
possivelmente vai resultar numa alteração no seu produto de RNA ou proteína.
Tipos de mutações
As mutações podem ser classificadas em alguns tipos,
mas para isto terei que abordar com certa brevidade o código genético. Porém
este assunto será discutido com mais profundidade futuramente.
O DNA é transcrito
em RNA. O RNA é lido em trincas, ou seja, de três em três nucleotídeos –
conhecidos como códons - para formar as proteínas. Existem 64 códons possíveis,
pois temos 4 bases nucleotídicas: A, U, C e G no RNA; e como foi dito acima, os
códons são lidos em sequências de 3 nucleotídeos, logo 43 = 64
códons.
Cada códon corresponde a um aminoácido. No entanto,
existem 20 aminoácidos e 64 códons... Como a Evolução resolveu este problema?
De uma forma simples: um aminoácido pode ser correspondido por mais de um códon.
Abaixo segue a tabela de correspondência do aminoácido para o seu(s) códon(s).
Como é possível observar, os códons que correspondem
ao aminoácido Valina são GUU, GUC, GUA e GUG. Um aminoácido sendo correspondido
por quatro códons. Porém, o aminoácido Metionina é correspondido somente pelo
códon AUG. Desta forma, dizemos que o código genético é redundante.
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| Figura 1 - Representação de dois códons com suas bases nitrogenadas. |
O código genético também é não ambíguo, o que significa que um códon só pode ser
somente de um aminoácido. O códon AUG só resulta na Metionina, já o CCU resulta
somente na Prolina.
A partir destas características do código genético,
podemos classificar as mutações em: pontuais, adições ou deleções. A também. O
que isso significa: Abaixo irei escrever uma molécula hipotética de DNA para
facilitar o entendimento.
5’ AUG CCG GUC GUU AAU UAG 3’
3’ UAC GGC CAG CAA UUA AUC 5’
Respeitando o modelo de complementariedade de Watson
e Crick, temos um DNA de fita dupla. Vamos assumir que a linha de sentido 5’ –
3’ seja a fita molde. Os seus aminoácidos correspondentes que formarão a
proteína são: metionina, prolina, valina, valina, asparagina e códon de
terminação da matriz de leitura (NOTA: assim como AUG indica o início da
tradução, existem códons que indicam o final). Agora, imagine que você tem uma
mutação no primeiro nucleotídeo do quinto códon: de AAU passou a ser UAU. Antes
o aminoácido era asparagina e agora é tirosina. Há de concordar comigo que
agora a proteína passou a ter possivelmente uma forma e função diferente.
Este é um exemplo de mutação pontual não-sinônima,
pois houve a alteração de um aminoácido.
A mutação também pode ser neutra. Imagine que no quarto
códon GUU houve uma mutação para GUA. Este novo códon ainda corresponde ao
mesmo aminoácido antes da mutação, portanto não há alteração na estrutura da
proteína.
As inserções e deleções ocorrem quando há a adição e
a perda de um nucleotídeo, respectivamente. Estas podem acarretar em mudanças
na matriz de leitura, ou seja, a partir de onde teve a mutação alterar toda a
sequência de aminoácidos.
Inserção Deleção
5’ AUG ACC GGU CGU UAA
UUA G 3’ e 5’ AUG CCG GUC GUU AUU AG 3’
metionina, treonina, glicina, arginina, final/ metionina,
prolina, valina, valina, isoleucina.
Note que no exemplo de inserção, houve a adição de
uma adenina no segundo códon, o que alterou completamente a sequência de
aminoácidos. Desta forma, houve uma mutação por mudança da matriz de leitura.
Já na deleção, houve a retirada de uma adenina no penúltimo códon. A sua consequência
além de alterar o aminoácido do códon onde houve a deleção, também alterou o
códon seguinte que corresponderia ao códon de termino de leitura, logo houve
mutação sem sentido, pois agora a leitura do RNAm ocorrerá até encontrar um
códon de término (ressaltando que foi exemplificado um pedaço de uma molécula
de DNA até um códon de termino, mas a fita continua).
Bom, é isso aí. Ficou um pouco extenso, mas tentei sintetizar o máximo sem omitir informações imprescindíveis. A parte 2 tratará da importância da mutação para a Evolução.
Bibliografia:
MATIOLI, S. R.;
FERNANDES, F. M. C. (2012) Biologia Molecular e Evolução. 2a edição. Holos
Editora: Ribeirão Preto.
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