13.2: Erros de cópia do genoma

Toda vez que uma célula humana se divide, as enzimas DNA polimerase copiam mais de 3 bilhões de pares de bases com alta fidelidade, para serem transmitidas às células-filhas.

No entanto, devido ao grande volume de informações duplicadas, a DNA polimerase às vezes comete erros durante a cópia. Por exemplo, uma base incorreta pode ser adicionada à fita recém-sintetizada, como uma citosina em vez de timina.

Em alguns casos, essas alterações podem ser prejudiciais, como a mudança de nucleotídeo único de GAG para GTG no gene da beta-hemoglobina, que causa glóbulos vermelhos em forma de foice. Isso reduz a capacidade de transporte de oxigênio dos glóbulos vermelhos, resultando em anemia falciforme.

Bases extras também podem ser adicionadas ou excluídas dos genes. Tais mutações são chamadas coletivamente de indels. Na fibrose cística, uma única base adicionada ou excluída no gene CFTR pode mudar o quadro de leitura de modo que o gene codifica uma proteína defeituosa. Essa proteína não pode transportar íons cloreto para fora das células epiteliais pulmonares, resultando no acúmulo de muco espesso semelhante a cola, o que aumenta o risco de infecção pulmonar.

Felizmente, esses erros de cópia ocorrem em baixa frequência – cerca de 1 erro por 100.000 bases.

Além disso, a maioria desses erros é corrigida durante a replicação pela atividade de revisão das enzimas da DNA polimerase antes que possam ser passadas para as células-filhas, ou são corrigidos após a replicação pelas enzimas de reparo do DNA. No entanto, em casos raros, os erros podem escapar do processo de reparo e passar para a próxima geração.

No entanto, nem todas as mutações são prejudiciais ao organismo; a maioria das mutações é neutra e algumas podem conferir vantagens de sobrevivência.

A resistência aos antibióticos é uma característica benéfica que pode surgir por meio de mutação.

Por exemplo, o antibiótico fluoroquinolona se liga a uma enzima bacteriana chamada DNA girase e inibe o crescimento bacteriano. No entanto, quando os genes que codificam a enzima DNA girase acumulam substituições aleatórias de bases, isso resulta em uma versão mutada da enzima. O antibiótico não pode mais se ligar a essa enzima mutante, o que leva à sobrevivência e crescimento de bactérias, mesmo na presença de antibióticos.