Como nomear uma mutação: Nomenclatura de Mutações de Ponto

Por: Jessica C. S. Paiva e Hugo J. Alves

Caso você não tenha visto, o sucesso do blog da LAGeM é uma postagem sobre como localizar um gene ao longo de um cromossomo. Visando as dúvidas e pedidos frequentemente relacionados a nomenclatura, pensamos em aprofundar o assunto (in the level hard). Desta forma, prosseguimos com esse material completo e diferenciado sobre como nomear uma mutação dentro de um gene.

Relembre que o material genético nada mais é que uma sequência de códigos moleculares, didaticamente representada por letras, que dita grande parte das nossas características. Comumente são vistos materiais didáticos falando sobre os tipos de mutações cromossômicas e como categorizá-las em aneuploidias, trissomias, monossomias, poliploidias, deleções, translocações etc. No entanto, quando falamos de mutações que abrangem um espaço mais microscópico, na sequência do código molecular, a nomenclatura é diferenciada. A alteração de um único par de bases do DNA ou de um pequeno número de pares de bases adjacentes, tipicamente é referido como mutação de ponto. Por ser um pouco mais complexa a nomenclatura desse tipo de mutação, seguiremos os passos abaixo para melhor assimilação.

1. Identificar as causas moleculares de mutações de ponto

Substituições de bases: ocorrem transições (A >< G purinas ou C >< T pirimidinas) e transversões entre purina e pirimidina, na mesma fita.

Figura 1 - Complementariedade de purinas e pirimidinas no DNA.

Adaptado de: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_chemical_structure_gl.svg. As bases purinas são timinas, citocinas e uracilas (RNA), enquanto as bases pirimidinas são adeninas e guaninas. Purinas e pirimidinas se complementam ao longo da dupla fita de DNA por ligações de hidrogênio.

Inserções ou deleções de bases: ocorre em poucos pares de nucleotídeos (convencionados como bases nessa nomenclatura) até longas extensões de aproximadamente 100 à 1000 pares de base (mutações indel).

Figura 2 - Inserção e deleção de base.

Adaptado de: Thompson & Thompson, 2008.

2. O que podem resultar?

Lembre-se que a sequência de mRNA é “lida” no processo de tradução, lá nos ribossomos, em três bases (um códon) por vez. Cada códon é traduzido gerando um aminoácido da futura proteína. Quando há a substituição de uma base dentro de um códon, a tradução desse códon pode ser comprometida. Com isso, pode-se gerar os seguintes efeitos:

Mutações sinônimas, ou silenciosa: não prejudica a produção do aminoácido, o códon é trocado, mas permanece o mesmo resultado.

Por exemplo: O códon UUU gera fenilalanina. Há substituição para UUC, que continua gerando fenilalanina na futura proteína.

Mutação não sinônima, de sentido trocado: códon de um aminoácido é trocado por outro, resultando na produção de um outro aminoácido.

Por exemplo: O códon UUU gera fenilalanina. Há substituição para UUA, que gera leucina na futura proteína.

Mutação sem sentido: O códon de um aminoácido é alterado para um de término de tradução (códon de parada), e os códons subsequentes não são lidos.

Por exemplo: O códon UGG geram triptofano. Há substituição para UGA se tornando um códon de parada.

Quando há inserção ou deleção de bases em um códon, altera-se a matriz de leitura dos códons subsequentes no processo de tradução até um códon de parada ser lido, causando a degeneração do código genético. Esse tipo de efeito é denominado frameshift mutations.

Na imagem, em azul é representado o sítio afetado pelas mutações pontuais. Na substituição uma única trinca (códon) é afetada, nas deleções e inserções toda a leitura dos códons subsequentes é afetada pois as bases são empurradas para frente ou para trás (5’ e 3’) na matriz de leitura. Adaptado de: Thompson & Thompson, 2016.

3. Como ler (ou identificar) uma mutação pontual?

Identificação do tipo de sequência referida:

• DNA genômico, utilizando os prefixos (g., i., e., nuclear);

• cDNA, o mRNA processado (c.);

• mDNA (m.);

• Proteína (p.).

Obs.: No DNA genômico, os símbolos de bases são letras maiúsculas. No mRNA, são em letras minúsculas.

A numeração da base é feita assim:

• +1 para a primeira base (adenina) no códon de iniciação AGT;

• No sentido 3’, segue a sequência positiva +2, +3, +4 [...];

• No sentido 5’, segue a sequência negativa -1, -2, -3, -4 [...].

Quando houver substituição de bases:

É descrita pelo número (posição) da base, a base original, o símbolo de > e a nova base; ou base original, o número (posição), o símbolo > e a nova base.

Ex.: g.1224T>G – substituição da timina por guanina na posição 1224 no DNA genômico.

Ex.: c.g1444>a – substituição da guanina por adenina na posição 1444 do cDNA.

Quando houver deleção de uma base:

É descrita pelo número (posição) da base seguido do termo del e a base deletada.

Ex.: g.894delT – deleção de timina na posição 894.

Para deleção de mais de uma base:

É descrita pelos números (posição) das bases separadas por underline ( _ ) ou traço ( - ), seguidos pelo termo del e as bases deletadas.

Ex.: g.894-896delTGA ou g.894_896delTGA – deleção de 3 nucleotídeos iniciando na posição 894 até 896.

Inserção:

É descrita pelos números (posição) dos nucleotídeos onde houve a inserção e separados por _ ou - , seguidos pelo termo ins e o novo nucleotídeo inserido.

Ex.: c.1277_1278instatc – inserção de 4 nucleotídeos entre as posições 1277 e 1278.

Ex.: g.1126-1127insA – inserção de adenina entre as posições 1126 e 1127.

Em regiões intrônicas:

Podem ser identificadas na região doadora ou na região receptora. Para que os íntrons sejam retirados do RNA não processado e os éxons sejam unidos para formar um RNA maduro (processo chamado splicing ou processamento do RNA), são necessárias sequências nucleotídicas específicas localizadas nas junções éxon-íntron (região doadora 5') ou próximas às junções íntron-éxon (região receptora 3'). Mutações nessas regiões podem interferir ou impedir o splicing.

Figura 7 - Splicing.

Adaptado de: https://www.wikiwand.com/pt/Splicing

• Na região doadora:

É descrita pelo termo IVS seguido pelo número do íntron, a posição da base (+n), a base original, símbolo de > e a nova base.

Ex.: g.IVS3+2T>A – substituição de timina por adenina na região doadora do íntron 3.

• Na região receptora:

É descrita pelo termo IVS seguido pelo número do íntron, a posição da base (-n), a base original, símbolo de > e a nova base.

Ex.: g.IVS33-2A>T – substituição de adenina por timina na região aceptora do íntron 33.

Na sequência de Aminoácidos:

• Substituição:

É descrita pela abreviação ou letra do aminoácido original, número (posição) na sequência e abreviatura do novo aminoácido ou nova mutação.

Ex.: p.Arg120Cys – substituição de arginina por cisteína na posição 120.

Ex.: p.Gln39X – mutação sem sentido na posição 39 ocasionando um códon de parada (X) ou substituição de glutamina por um códon de parada na posição 39.

• Deleção:

É descrita pela abreviação ou letra do aminoácido deletado, posição da base e o termo del, respectivamente.

Ex.: F508del – deleção de fenilalanina na posição 508.

• Inserção:

É descrita pela abreviação ou letra do aminoácido deletado, posições da deleção, e o termo ins.

Ex.: p.D58-59ins – inserção de aspartato entre as posições 58 e 59.

Figura 8 - Códons, aminoácidos resultantes e seus símbolos.

Adaptado de: https://www.resumoescolar.com.br/biologia/os-20-aminoacidos-essenciais-ao-organismo/

Para saber mais sobre a composição estrutural de genes, veja nosso post especial sobre isso clicando aqui.

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Bibliografia

GRIFFITHS, A. J. F. et al. Introdução à Genética. 11 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016.

NUSSBAUM, R. L.; MCINNES, R. R.; WILLARD, H. F. Thompson & Thompson: Genética Médica. 8ª edição. Philadelphia: Elsevier Editora, 2016.

REGATEIRO, F. J. Manual de Genética Médica. 1 ed. Coimbra: Imprensa de Coimbra, 2007.

PASTERNAK, J. J. Genética Molecular Humana: Mecanismos das Doenças Hereditárias. 1 ed. São Paulo: Manole Ltda., 2002.