MUTACIÓN
Y REPARACIÓN DEL ADN (1)
Una de las fuentes de variabilidad genética que
han hecho posible la evolución es la mutación o cualquier cambio heredable en
la secuencia de nucleótidos del material genético (ADN) de un organismo. Las
mutaciones suponen la alteración del genotipo, o constitución genética del
individuo, y en ocasiones también del fenotipo que son las características
externas del individuo.
Las mutaciones ocurren al azar, esto se
descubrió en un experimento en el que se hicieron 10 cultivos de 10 (8) células
cada uno. A cada cultivo se le añadió el fago T1, las células eran de E.
coli. Si las mutaciones no ocurren al azar cabría esperar que el número de
colonias resistentes fuera más o menos igual en cada cultivo, si la mutación es
al azar se espera gran variabilidad en el número de colonias resistentes en
cada tubo. Así, se comprobó, que la mutación era al azar.
Las mutaciones pueden afectar a uno (puntuales),
unos pocos (pseudopuntuales) o a un gran número de nucleótidos de una secuencia
de ADN (cromosómicas).
Puntuales y pseudopuntuales
* cambios de base
·
transiciones:
Purina por purina y pirimidina por pirimidina
·
transversiones:
Purina por pirimidina y pirimidina por purina
* desfases (cambio en el número)
·
deleción
·
inserción
Cromosómicas
·
deleciones
·
duplicaciones
·
inversiones
·
translocaciones
Las mutaciones pueden ser espontáneas mediante
varios mecanismos diferentes, incluyendo errores de replicación del DNA y
lesiones fortuitas de éste; o mediante mutágenos. Los mutágenos son agentes que
aumentan la frecuencia de mutagénesis, generalmente alterando el DNA y en este
caso son inducidas.
Errores en la replicación
del DNA
Durante la síntesis del DNA puede producirse un
error en la replicación porque se forme un emparejamiento ilegítimo de
nucleótidos como A-C que da lugar a la sustitución de una base por otra.
Cada una de las bases aparece en el DNA en una
de varias formas llamadas tautómeros que son isómeros que se diferencian
en las posiciones de sus átomos y en los puentes que se forman entre ellos.
Esas formas están en equilibrio. La forma ceto es la que se encuentra
normalmente en el DNA mientras que las formas imino o enol son menos frecuentes.
La capacidad del tautómero menos frecuente de una base de emparejarse
erróneamente y producir mutaciones durante la replicación del DNA fue puesta de
manifiesto por primera vez por Watson y Crick. A estos emparejamientos erróneos
se les llama cambios tautoméricos.
También pueden ocurrir emparejamientos erróneos
cuando una de las bases se ioniza, esto sucede con más frecuencia que los
cambios tautoméricos.
Transiciones
Todos los emparejamientos erróneos anteriores
producen mutaciones por transición, en las que una purina es sustituida por
otra purina y una pirimidina es sustituida por otra pirimidina.
Transversiones
No pueden realizarse por emparejamientos
erróneos como los debidos a cambios tautoméricos.
Pero sí pueden realizarse si una base sufre un
cambio tautomérico mientras que la otra base rota sobre su enlace glucosídico y
quedan enfrentadas sus cargas.
Desaminación
Es una de las más frecuentes debido a la
inestabilidad química, afectando gravemente a la replicación del ADN provocando
transiciones. En este caso la base se modifica antes de la replicación debido a
los radicales que provoca el metabolismo.
La desaminación de citosina produce uracilo, así
los resíduos de uracilo que no sean reparados se emparejarán con adenina
durante la replicación produciendo la conversión de un par GC en uno AT, se
produce una transición.
Cambios de fase
Estas mutaciones pueden ser inserciones o
deleciones.
Las inserciones se producen por un deslizamiento
o "resbalón" de la cadena sintetizada con lo que se forma un lazo de
varios pares de bases. En la siguiente ronda de replicación se añadirán tantas
bases como comprenda el lazo ya que cuando se produce el "resbalón"
sigue replicándose por donde se quedó antes del "resbalón".
Las deleciones se producen por un deslizamiento
o "resbalón" de la cadena molde, como las que hay que copiar no se
pueden no se añaden a la caden hija.
Despurinización
El ADN pierde de alguna manera alguna de sus bases
y si hay un hueco la reparación introduce una base.
La frecuencia de las mutaciones espontáneas es
generalmente baja.
Se expresan cuando el gen pasa a su proteína
correspondiente. Los efectos de los cambios pueden ser:
·
Cambios
de sentido: se cambia un aminoácido por otro
·
Sin
sentido: la mutación se produce porque se transforma en un codón de terminación.
·
Desfases:
si hay una deleción de la base, la pauta de lectura cambia y se produce un gran
cambio en la proteína y es muy grave.
·
Mutaciones
silenciosas: son mutaciones sin efecto: UUU (Phe)---> UUC (Phe)
·
El
aminoácido que cambia es muy parecido y la proteína sigue funcionando.
En eucariotas tienen un efecto muy grave ya que
pueden provocar enfermedades, se dan sobre todo, cuando hay una deleción de
5.000 pb (pares de bases) que afecta a dos genes y producen la enfermedad como
problemas respiratorios de inteligencia.
Existen puntos de un gen donde la mutación es
más frecuente se llaman PUNTOS CALIENTES. Al genotipo silvestre o salvaje se le
utiliza como patrón y en el que se produce la variación se le llama mutante.
Una estirpe mutante puede cambiar a otra y luego
volver a la inicial, a esto se le llama regresión. Los mutantes se inducen con
mutágenos que son de varios tipos y cada uno induce una mutación distinta,
aunque suele ser al azar.
Los mutágenos son de varios tipos:
Mutágenos Químicos
Análogos de bases:
Algunos compuestos químicos son suficientemente
parecidos a las bases nitrogenadas normales del DNA para, ocasionalmente,
incorporarse a éste en lugar de las bases normales, tales compuestos se llaman
análogos de bases. Una vez en su sitio tienen propiedades de emparejamiento
distintas de aquellas a las que han sustituido, de este modo, causan mutaciones
al provocar que, durante la replicación, se inserten frente a ellas nucleótidos
incorrectos. El análogo de base original sólo están en una cadena sencilla pero
puede provocar el cambio de un par de nucleótidos que se replica en todas las
copias de ADN descendientes de la cadena original. Ejemplos son:
5-bromurouracilo, 2-aminopurina.
Modificadores de bases:
·
ácido
nitroso: provoca una desaminación que modifica las bases C-->U, G--->X,
con lo que se produce un apareamiento erróneo.
·
Hidroxilamina:
provoca una transición de G-->A y se da principalmente en bacterias.
·
Agentes
alquilantes: introducen grupos alquilo a las cuatro bases en muchas posiciones,
produciendo transiciones, etilmetanosulfonato y la nitrosoguanidina.
·
Agentes
intercalantes: son moléculas planas que imitan pares de bases y son capaces
deddeslizarse entre las bases nitrogenadas apiladas en el núcleo de la doble
hélice, mediante un proceso de intercalación. En esta posición el agente puede
producir deleciones o deleciones de un par de nucleótidos. Algunos agentes
intercalantes son: proflavina, naranja de acridina y ICRs.
Pérdida del emparejamiento específico:
Un gran número de mutágenos dañan una o más
bases, haciendo imposible el posterior emparejamiento específico. El resultado
es un bloqueo en la repliación, puesto que la síntesis del DNA no sigue más
allá de una base que no puede especificar una complementaria mediante puentes
de hidrógeno. Este fallo es replicado por el mecanismo SOS.
Radiaciones
UV que producen dímeros de timina, rayos X y las
radiaciones gamma que rompen el DNA.
CienciayBiología http://www.cienciaybiologia.com/bgeneral/mutacion-reparacion-adn.htm#tipos
