Mutaciones Genéticas

Tipos de mutaciones genéticas

Las mutaciones genéticas se dividen en tres categorías, dependiendo del tipo de cambio en la secuencia de ADN:

• Sustitución
• Inserción
• Supresión

Si sólo se sustituye, elimina o inserta un nucleótido, se denomina mutación puntual. Exploraremos aquí cada tipo de mutación genética.

Fig. 1 - Diferentes tipos de mutaciones

Sustitución

Las sustituciones se producen cuando un nucleótido incorrecto sustituye al nucleótido original.

Es importante señalar que algunas sustituciones no siempre conducen a un cambio en la secuencia de aminoácidos, debido a la naturaleza degenerada del código genético. "Degenerado" en este contexto significa que más de un codón puede codificar el mismo aminoácido.

Inserción

Las inserciones se producen cuando se añade un nuevo nucleótido a la secuencia de bases del ADN. Como resultado, la adición de un solo nucleótido puede cambiar cada triplete sucesivo después de la mutación. Esta adición se denomina mutación de desplazamiento de cuadro, que explicaremos en el siguiente apartado.

Deleción

Las deleciones describen la eliminación de un nucleótido de la secuencia de bases del ADN. También en este caso se trata de una mutación de desplazamiento de cuadro, ya que se modifica cada triplete sucesivo.

Mutaciones silenciosas

Las mutaciones silenciosas se producen cuando un evento de sustitución sigue codificando el aminoácido original .

Esto se debe a ladegeneración del código genético, que significa que más de un codón puede codificar el mismo aminoácido. Las mutaciones son neutras y no alteran la función de la proteína.

Mutaciones sin sentido

Las mutaciones sin sentidose producen cuando una sustitución, supresión o inserción provoca que un codón se convierta en un codón de parada. Un codón de parada termina la elongación de un polipéptido y no codifica un aminoácido.

Los tres codones de parada son TAG, TAA y TGA (en el ADN). Cuando esto ocurre, el polipéptido termina prematuramente, produciendo una proteína no funcional. Estas mutaciones son en gran medida perjudiciales para el organismo.

Fig. 2 - Los efectos de las mutaciones genéticas incluyen las mutaciones silenciosas, sin sentido, con sentido erróneo y de cambio de marco.

Mutaciones sin sentido

Las mutaciones sin sentido se producen cuando se codifica un aminoácido incorrecto, normalmente por sustitución . Los efectos de este tipo de mutación dependen en gran medida de las diferencias en las propiedades químicas entre el aminoácido original y el aminoácido incorrecto.

Estas mutaciones también pueden tener efectos beneficiosos si el nuevo producto proteico ayuda a la supervivencia del organismo.

Mutaciones por desplazamiento de marco

Las mutaciones de cambio de marco describen los cambios en cada código de tripletes sucesivos tras un evento de deleción o inserción. Este suceso provoca un cambio en cada aminoácido que sigue a la mutación. El " marco de lectura" describe la secuencia de codones a partir de la cual los ribosomas traducen los tripletes de ARN en aminoácidos. Estas mutaciones "desplazan" este marco de lectura.

El efecto de esta mutación es muy pronunciado, ya que todos los aminoácidos después de la mutación podrían ser totalmente diferentes, lo que significa que las interacciones químicas dentro de la proteína se verán sustancialmente afectadas. Lo más probable es que la proteína no sea funcional.

Causas de las mutaciones genéticas

Las mutaciones genéticas se producen espontáneamente debido a errores en la replicación del ADN. Esto incluye defectos en la ADN polimerasa, el motor enzimático de lareplicación semiconservativa . La tasa de mutación basal para las mutaciones puntuales es de aproximadamente 7 x ^10-9 por par de bases por generación. Sin embargo, esta tasa puede aumentar como resultado de la exposición amutágenos . Los científicos también pueden modificar las secuencias de ADN e insertar mutaciones puntuales en regiones específicas.

Mutágenos físicos

Los mutágenos físicosincluyen laradiación ionizante, como los rayos X, y la radiación no ionizante, como la luz ultravioleta (UV). Pueden alterar la estructura de los nucleótidos y romper las cadenas de ADN, lo que aumenta la tasa de mutación.

Fig. 3 - Efecto de las radiaciones ionizantes y no ionizantes en el ADN

Mutágenos químicos

Los mutágenos químicosincluyen los agentesalquilantes y los análogos de bases.

Los agentes alquilantes insertan grupos metilo o etilo en los nucleótidos, lo que provoca errores en el emparejamiento de las bases y cambia la estructura de los nucleótidos. Los análogos de las bases se parecen a los nucleótidos y se incorporan al ADN, lo que induce de nuevo errores en el apareamiento de las bases.

Mutágenos biológicos

Los virus pueden ser mutágenos biológicos, ya que pueden provocar cambios en nuestro ADN insertando sus propios genomas en el ADN de su huésped. El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) es un ejemplo.

Ejemplos de mutación genética

Ahora que tenemos una comprensión más amplia de lo que son las mutaciones genéticas, sus efectos y sus causas, echemos un vistazo a la vida real de los individuos que albergan mutaciones. Exploraremos los siguientes ejemplos, pero no te preocupes; no necesitarás conocer todos estos detalles para tu examen. Es sólo una buena forma de aplicar tus conocimientos.

Mutaciones de genes supresores de tumores

Los genes supresores de tumores codifican factores de transcripción que regulan el ciclo celular y la replicación del ADN impidiendo las divisiones incontroladas y bloqueando la división de las células mutadas. Se trata de reguladores negativos, ya que impiden que el ciclo celular se active en exceso.

Porejemplo, el gen supresor de tumores, p53, controla elADN y detecta mutaciones en condiciones normales. Si se detecta una mutación del ADN en la célula, el p53 induce la detención del ciclo celular mediante la cual se repara el ADN. Si el daño del ADN es demasiado extenso, p53 inducirá la apoptosis. Por tanto, p53 es un regulador maestro que impide que el ADN mutado se replique.

El gen p53 sufre frecuentes mutaciones sin sentido , lo que provoca la pérdida de la capacidad del factor de transcripción para unirse al ADN. Enconsecuencia, esto favorece el desarrollo de tumores, y las células tienen más posibilidades de volverse cancerosas.

Mutación del gen MTHFR

El gen MTHFR codifica la enzima metilentetrahidrofolato reductasa, que interviene en el metabolismo del folato. El metabolismo del folato es importante porque sintetiza nucleótidos y aminoácidos. Esta enzima es necesaria en la síntesis de proteínas y en la metilación del ADN, procesos celulares importantes.

Una delas mutaciones genéticas más frecuentes se produce cuando sesustituye una C por una T, lo que se denomina mutación C677T. Esta mutación aumenta la susceptibilidad del individuo a afecciones cardiovasculares y hormonales, como los coágulos sanguíneos y el hipotiroidismo. Éste es un ejemplo de cómo las mutaciones pueden inducir riesgos para la salud de un individuo.