Mutaciones: Tipos y Efectos en el ADN

Mutaciones

• Son alteraciones en la secuencia de bases del ADN que pueden afectar al ADN nuclear o mitocondrial en células eucariotas.
• En virus ARN, implican cambios en el ARN vírico, el cual constituye el material genético.
• En eucariotas, las mutaciones pueden ocurrir en secuencias codificantes o no codificantes del ADN.

Clasificación de Mutaciones

• Se dividen en mutaciones genéticas, cromosómicas estructurales y cromosómicas numéricas.

Mutaciones Genéticas

• Afectan a una sola base y su complementaria.

Mutaciones por Sustitución

• Transiciones: Sustitución de una base púrica por otra púrica (A-G) o de una pirimidínica por otra pirimidínica (T-C).
• Transversiones: Sustitución de una base púrica por una pirimidínica o viceversa (A-T, A-C, G-C, G-T).

Tipos de sustituciones según el efecto

• Sustituciones silenciosas: Originan un codón sinónimo que codifica para el mismo aminoácido.
• Sustituciones no silenciosas: Originan un nuevo triplete que codifica para un aminoácido diferente.
• Sustituciones de terminación prematura: Producen un triplete stop, interrumpiendo la síntesis proteica.
• Sustituciones de terminación retrasada: Sustituyen un codón de terminación por un codón con sentido.
• Ejemplo: La neurofibromatosis tipo 1 se asocia con mutaciones en el gen NF1, un supresor tumoral que produce la proteína neurofibromina.

Mutaciones por Deleción o Inserción

• Implican la eliminación o inserción de nucleótidos.
• Causan un desplazamiento en la pauta de lectura del ARN.
• Ejemplo: La fibrosis quística es causada por mutaciones que llevan a la acumulación de secreciones mucosas en los pulmones.

Mutaciones Cromosómicas Estructurales

• Alteraciones en la estructura de uno o más cromosomas.
• Afectan el número total de genes o la disposición de los mismos.

Cambios en el Número de Segmentos Cromosómicos

• Deleciones: Pérdida de fragmentos cromosómicos. Pueden ser graves debido a la pérdida de material genético. En humanos, las deleciones en el cromosoma X son letales en hombres.
  • Ejemplos:
    • Síndrome de Prader-Willi: Hipotonía y obesidad.
    • Síndrome Maullido de gato: Llanto similar al maullido de un gato y microcefalia.
• Duplicaciones: Repetición de un segmento cromosómico, lo que puede no tener efectos negativos. Están en el origen de familias multigénicas.

Cambios en la Posición de Segmentos Cromosómicos

• Afectan la posición de los segmentos cromosómicos sin alterar el número total de genes con efectos menores.

• Inversiones: Un segmento cromosómico cambia de orientación.

  • Pericéntricas: Incluyen el centrómero.
  • Paracéntricas: No incluyen el centrómero.

• Translocaciones: Mutaciones entre cromosomas no homólogos.

  • Trasposiciones: Un fragmento de cromosoma pasa a otro.
  • **Translocaciones recíprocas: Intercambio mutuo de fragmentos entre dos cromosomas no homólogos.

Mutaciones Cromosómicas Numéricas

• Alteraciones en el número de cromosomas (cromosomopatías numéricas).

Euploidías

• Variaciones de dotaciones cromosómicas completas.
  • Poliploidía: Múltiples juegos cromosómicos completos. Más común en plantas que en animales. Pueden ser triploidías (3n) o tetraploidías (4n).
  • Haploidía/Monoploidía: Existe solo una dotación cromosómica.

Aneuploidías

• Varía el número de copias de un cromosoma.
  • Trisomías: Un cromosoma extra.
  • Monosomías: Falta un cromosoma.
  • Nulisomías: Falta un par de cromosomas homólogos (2n-2).

Origen de las Aneuploidías

• Errores durante la meiosis.
  • No disyunción de los cromosomas homólogos durante la anafase I.
  • No disyunción de las cromátidas hermanas en la anafase II.

Agentes Mutágenos Externos

• La mayoría de las mutaciones son endógenas o espontáneas.
• Las mutaciones exógenas/inducidas son causadas por agentes externos (mutágenos físicos, químicos o biológicos).

Mutágenos Físicos

• Radiaciones no ionizantes (radiación UV).
• Radiaciones ionizantes (rayos X / Y).

Radiaciones No Ionizantes (Rayos UV)

• Forman enlaces covalentes entre dos pirimidinas contiguas, creando dímeros de T o C.
• Los dímeros impiden la unión de las T con las A, lo que causa un codo en la molécula de ADN y detiene la replicación.

Radiaciones Ionizantes

• Energía transportada por rayos emitidos por material radiactivo, combustibles o rayos X.
• Incluyen partículas beta, rayos X y gamma.

Mutágenos Químicos

• Substancias químicas en el ambiente que producen modificaciones en las bases del ADN.
• Agentes alquilantes: Transfieren grupos metilo o etilo.
  • Ejemplo: Metilación de G, que la transforma en 6-metil-guanina, la cual no se aparea con la C.
• Agentes intercalantes: Establecen enlaces cruzados entre bases de ADN.
• Agentes desaminantes.

Mutágenos Biológicos

• Organismos que alteran el material genético del organismo al que infectan.

Virus

• Penetran en las células y utilizan la maquinaria celular para replicarse.
• Su ADN se integra en un cromosoma de la célula hospedadora (infección latente).
• La activación del provirus puede llevar consigo fragmentos del cromosoma celular, que se transmiten a otras células.
• Ejemplos: Retrovirus, virus de Hepatitis B/C, papiloma humano.

Mutaciones y Evolución

• Provocan cambio evolutivo en poblaciones (selección natural / deriva genética).
• En la reproducción sexual se crean nuevas combinaciones de genes a través de la meiosis y la fecundación.
• La eficiencia biológica es la capacidad de un organismo de sobrevivir y transmitir sus genes a la siguiente generación.

Potencial Evolutivo

• Solo las mutaciones germinales poseen potencial evolutivo.
• Las mutaciones son preadaptativas y pueden tener igual, mayor o menor eficiencia biológica.
• La mayoría de las mutaciones son perjudiciales, pero algunas son neutras o aumentan la eficiencia biológica.
• Combinadas con la deriva genética y la selección natural, las mutaciones aumentan o disminuyen su frecuencia.
• Un ejemplo en humanos es la persistencia de la lactasa en adultos.

Mutaciones y Cáncer

• Dos mecanismos principales generan células tumorales:
  • Cambios epigenéticos, afectan la expresión de los genes (metilación del ADN).
  • Mutaciones, alteraciones en la secuencia de bases.
• Las mutaciones que conducen al cáncer afectan a genes supresores de tumores o protooncogenes.