Duplicação, mutação e expressão gênica
Autor: Bernardo Araujo | Publicado: 2009-10-03T20:07:00-03:00

Possuir um código genético é uma característica comum a todos os seres vivos. Além de ser responsável pela transmissão das características hereditárias, o DNA pode, com o auxilio de outro tipo de ácido nucléico – o RNA – controlar a produção de proteínas da célula (conforme vimos nos posts anteriores). Mas ainda fica uma pergunta: Como o DNA passa de uma célula para as células filhas na divisão celular? Esse processo é chamado de duplicação e nele é feita uma cópia do DNA. Para esse processo, enzimas específicas desenrolam as duas hélices do DNA, quebrando as pontes de hidrogênio. Em cada fita exposta, novos nucleotídeos começam a se encaixar, e cada fita serve de molde para a formação de uma nova fita complementar. Durante o encaixe dos novos nucleotídeos é obrigatoriamente obedecido o emparelhamento T-A e C-G. A união de nucleotídeos novos é feita com a ajuda de uma enzima: a DNA polimerase. Assim, quando a célula se divide, o DNA é distribuído entre as células formadas, e as células-filhas ganham cópias de DNA idênticas ao DNA da célula-mãe, garantindo a transferência do código genético de célula para célula. Pensando um pouco mais sobre esse processo podemos concluir que a duplicação do DNA é a base da reprodução e da hereditariedade, pois é a partir das divisões celulares que se formam novos organismos.O processo de duplicação do DNA tem então um papel bastante importante, e por isso deve ser preciso. Um encaixe errado pode fazer, por exemplo, com que uma enzima importante no organismo não seja produzida. E apesar de haver a correção de erros durante o processo, um erro pode permanecer e ser passado para células-filhas (é claro que com uma probabilidade muito baixa), e esses erros são chamados de mutação. Há vários tipos de erros possíveis e veremos alguns deles:1.    Troca de nucleotídeo (mutação por substituição): Ocorre quando há, durante o processo de duplicação, a troca de um único nucleotídeo. Essa troca causa uma mudança do códon (RNA) que irá informar o aminoácido a ser adicionado a sequência protéica. Um exemplo seria a anemia falciforme, na qual a mutação por substituição promove a alteração de um aminoácido na molécula de hemoglobina. Contudo, essa troca pode não resultar na troca do aminoácido, pois como vimos o código é degenerado (ou seja, há mais de um códon para o mesmo aminoácido), e nesse caso a mutação é chamada de silenciosa.1.    Remoção de nucleotídeo (mutação por deleção): Ocorre quando determinado nucleotídeo simplesmente não é encaixado em certa posição durante a duplicação. Essa mutação é muito mais grave que a mutação por substituição descrita acima. Como vimos anteriormente, os nucleotídeos são “lidos” em grupos de 3 (denominados códons) para originar cada aminoácido. Se retirarmos um nucleotídeo de um códon dentro de uma sequência, o primeiro nucleotídeo do códon seguinte será “lido” para compensar pela falta deste. Em seguida, o primeiro nucleotídeo do próximo códon deverá ser utilizado para compensar a falta deste último. Confuso? Pois é, a tradução também fica, gerando, na maioria das vezes, uma proteína completamente diferente da que deveria ser formada originalmente.2.    Adição de nucleotídeo (mutação por inserção): Ocorre quando um nucleotídeo é erroneamente adicionado a sequência. As conseqüências deste tipo de mutação são bem semelhantes aquelas causadas pela mutação por deleção, uma vez que ela também gera uma mudança na ordem de leitura que pode alterar completamente a proteína formada.As mutações, apesar de na maioria das vezes ocasionarem um efeito prejudicial ao organismo, tem um papel essencial na evolução. Foi através de pequenas mudanças no código genético que, a passos bem curtos, um mundo habitado por seres unicelulares muitíssimo simples veio a adquirir toda complexidade de formas de vida que observamos hoje.Porém, o material genético não é o único responsável pela expressão gênica. O meio em que determinada célula se encontra também pode influenciar na ativação ou desativação de um gene. Um exemplo disso foi apresentado em um dos estudos dirigidos aplicados pelo professor Filipe em sala de aula. A bactéria Escherichia Coli utiliza lactose para produzir energia para a célula. Para metabolizar a lactose, a E. coli necessita de uma proteína chamada de lactase. Essa proteína, como qualquer outra, é traduzida a partir de certo gene. Porém, qual seria a utilidade da síntese dessa lactase se não existe lactose no meio em que a célula está inserida? Ou seja, na ausência de lactose, a produção de lactase é apenas um desperdício de energia. Para lidar com essa situação, a bactéria possui uma proteína especial (traduzida a partir de outro gene dessa célula) que inibe (impede) o funcionamento do gene que gera a lactase. Proteínas que tem como objetivo reprimir a função de certo gene são conhecidas como repressoras (nesse caso, repressora do gene da lactase). Quando há lactose no meio, as moléculas desse glicídio se associam a essa proteína repressora, alterando a conformação da mesma e fazendo com que ela se “solte” do gene, permitindo assim a produção de lactase.Podemos ver então que o meio em que uma célula está presente pode influenciar na expressão de seus genes. Dessa forma, células com o mesmo material genético podem apresentar características diferentes se estiverem em circunstâncias diferentes. Se você pensar bem, lembrará que existem diversos tipos de células diferentes em nossos corpos, porém apenas um genoma.Com isso, encerramos nosso pequeno resumo. Fique atento para novas atualizações após nossas próximas aulas.Bom teste para todos!