Tema 5: Mutación Génica y Mecanismos de Reparación PDF

Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Do...

Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz TEMA 5: MUTACIÓN GÉNICA Y MECANISMOS DE REPARACIÓN 1. CAUSAS DE LAS ANEUPLOIDÍAS Nuestro ADN a nivel del genoma humano puede sufrir cambios. En la clase pasada estudiamos las reordenaciones cromosómicas (inserciones, deleciones, duplicaciones, inversiones, etc.) y el segundo bloque de mutaciones (aneuploidías) en las que un par cromosómico se ve afectado en cuanto a su número, tanto ganando copias adicionales como perdiendo (nulisomías, monosomías, etc.). Las 3 causas principales son las siguientes: 1. Deleción que afecta al centrómero. 2. Fusión de cromosomas acrocéntricos (aquellos tienen los centrómeros muy cercanos a los telómeros). NOTA: en el aula virtual hay adjunto un PDF adicional para ver exactamente cómo se distribuyen los cromosomas que se generan por translocaciones robertsonianas a la hora de formar gametos y cómo los individuos portadores de dicha alteración pueden transmitir aneuploidías a la descendencia. Lo que se espera en la frecuencia de Síndrome de Down en la población es de 14/10000, sin embargo, hay familias en las que esa frecuencia es mayor de lo esperado. Este hecho probablemente tenga relación con la herencia de cromosomas que están fusionados debido a translocaciones robertsonianas, de manera que se transmiten de generación en generación y en una familia encontramos más de un individuo con Síndrome de Down; que sería lo esperable, es decir, que uno ¨por lotería¨ caiga en una familia, no varios. 3. No disyunción meiótica (reparto anómalo de cromosomas durante la meiosis). Dado que la meiosis tiene 2 divisiones celulares consecutivas sin que haya replicación del ADN, se categoriza en primera división meiótica y segunda división meiótica. Si el reparto anómalo cae en la meiosis I hay un fallo en la separación de cromosomas homólogos, por lo que las dos copias del mismo cromosoma se van al mismo gameto y ninguna de ellas al otro. Al fusionarse con otro gameto haploide (óvulo), se generarían embriones trisómicos (50%), en los que habría 2 copias del cromosoma de la célula que se dividió erróneamente y 1 copia de la que sí se dividió correctamente (óvulo), y monosómicos (50%), en los que habría sólo 1 copia procedente del gameto haploide normal (óvulo). En el caso de los trisómicos, las copias que tiene duplicado son de cromosomas homólogos (no idénticos). 1  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz MEIOSIS I Por otro lado, si el reparto anómalo cae en la meiosis II hay un fallo en la separación de cromátidas hermanas, de manera que ambas se dirigen al mismo gameto y, este, si se fusiona con otro gameto haploide normal (óvulo), generaría embriones trisómicos (25%) y monosómicos (25%). El 50% restante serían individuos euploides, resultantes de la correcta división de las cromátidas hermanas, tal y como se observa en la parte inferior de la imagen. En este caso, en los individuos trisómicos, los cromosomas duplicados son idénticos (cromátidas hermanas). MEIOSIS II En el supuesto teórico en que tuviésemos posibilidad de elegir, sería menos drástico tener un problema en la segunda división meiótica porque la mitad de los gametos serán haploides. Y por lo tanto, en la descendencia, al fusionarse con otro gameto normal, la mitad de los descendientes sería euploide y en la otra mitad habría aneuploidía. En cambio, cuando hay problemas en la disyunción de la meiosis I, ninguno de los cigotos es euploide sino que todos ellos tienen alguna aneuploidía. 2  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz 2. RESCATE DE EMBRIONES ANEUPLOIDES Cualquier persona podría haber estado en cualquiera de las situaciones mencionadas anteriormente, sobre todo en trisomías, si bien esto es algo que ocurre con una baja frecuencia en la población. Esto se debe a que existen fenómenos de rescate, mayoritariamente trisómicos, pero también puede ocurrir a nivel monosómico. Por ejemplo, se da la situación en la que tenemos dos copias del cromosoma 21 del padre y una copia del cromosoma 21 la madre (trisomía 21). El concepto de rescate hace referencia a que, a nivel del cigoto, antes de que comience a dividirse, uno de los cromosomas se elimina al azar con el objetivo de “rescatar”, a nivel puntual, esa trisomía. De esta forma, se restablece la euploidía. El mecanismo molecular que subyace de fondo ha sido publicado recientemente. 2.1 DISOMÍA UNIPARENTAL Si tenemos dos copias del cromosoma 21 del padre y una copia del cromosoma 21 de la madre, y se elimina uno al azar, ¿qué podría ocurrir? Respuesta del alumno: se pueden manifestar enfermedades recesivas. A efectos de rescate, puede ocurrir que se elimine una de las copias, por ejemplo, aquella que ha heredado del gameto haploide normal (azul en la imagen) y nos quedamos por lo tanto con dos copias del cromosoma 21 del mismo progenitor. Esta situación se define como disomía uniparental. ○ Disomía uniparental: dos cromosomas de una pareja provienen del mismo progenitor. Por otro lado, tal y como se observa en la imagen, si en lugar de eliminar el cromosoma “azul”, se elimina un “naranja”, tendríamos un cigoto euploide (diploide; normal (2N)), pero no habría disomía uniparental, pues tenemos una copia de cada progenitor. 3  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz Asimismo, en relación a la disomía uniparental, dependiendo de en qué momento haya ocurrido esa aneuploidía en el gameto que se empleó en la fecundación, podemos distinguir 2 tipos principales: HETERODISOMÍA PARENTAL ISODISOMÍA PARENTAL (+ grave) CROMOSOMAS Los dos cromosomas que Los dos cromosomas que proceden proceden del mismo progenitor del mismo progenitor son idénticos son homólogos (no idénticos) (cromátidas hermanas). NO DISYUNCIÓN Meiosis I Meiosis II CONSECUENCIAS Cierta diversidad (del mismo No hay diversidad. Enfermedades progenitor viene el cromosoma recesivas en caso que el progenitor la verde y naranja) tuviera (elimina la copia de uno de los progenitores y se queda con 2 cromosomas idénticos del otro). REPRESENTACIÓN Nuevamente, a efectos de elegir, es preferible una heterodisomía. En respuesta a la pregunta inicial de un alumno, tendríamos lo siguiente: ○ Isodisomía: si el progenitor tiene un alelo recesivo mutado en un gen (por ejemplo, el alelo de la anemia falciforme), el hijo puede heredar ambos cromosomas con el mismo alelo recesivo (uno de cada cromátida hermana), lo que hace que desarrolle la enfermedad, porque no tiene una copia sana para "compensar" el defecto. ○ Heterodisomía: en este caso, si un progenitor tiene un alelo recesivo defectuoso, el hijo podría heredar un cromosoma con ese alelo recesivo y el otro cromosoma de un progenitor sano, lo que significa que sería portador de la enfermedad (y no la desarrollaría), ya que tiene una copia sana del gen. Además del rescate de embriones trisómicos, existe otro fenómeno de rescate en casos de monosomía, aunque son menos frecuentes. En este proceso, la célula detecta que hay solo una copia y genera un duplicado del cromosoma, de manera que se pasaría a tener dos copias. Se trata de una isodisomía uniparental (es la misma copia, duplicada). 3. SÍNDROMES VINCULADOS A IMPRONTA GENÉTICA PARENTAL En relación a lo anterior, hemos visto que pueden haber individuos con isodisomía uniparental o heterodisomía; ahora bien, si esa copia que se genera no fuera en los cromosomas 13, 18, 21, sino 4  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz que fuese, por ejemplo, en el cromosoma 11 o el 15, en los que sabemos que hay genes sometidos a impronta genética, ¿qué ocurriría? Hay que remontarse al concepto de impronta genética parental (tema 3: modificaciones de las leyes de Mendel), donde dependiendo de qué copia estemos analizando, si es la heredada vía paterna o vía materna, puede que el gen esté silenciado o inducido, principalmente por mecanismos de metilación del ADN. Impronta genética parental: expresión diferencial de >100 genes autosómicos dependiendo del progenitor desde el que se ha transmitido el cromosoma (herencia materna o paterna). Si tenemos casos de disomías uniparentales que afecten, por ejemplo, al cromosoma 15, sabiendo que en este hay genes que están sometidos a impronta, tendríamos 2 copias de la madre o 2 copias del padre, por lo que habría un desbalance en la expresión de los genes que estén sometidos a impronta. 3.1 SÍNDROMES Y CAUSAS ○ Síndrome de Prader-Willi: obesidad, hipotonía muscular, retraso mental, etc. ○ Síndrome de Angelman: retraso mental grave, marcha anormal, convulsiones, etc. Si analizamos el porcentaje de individuos afectados, en relación a las causas moleculares, vemos que en el 70-75% de los casos, lo que sucede es una deleción de un fragmento o bloque de ADN de longitud considerable (4 millones de pb) en esa región del cromosoma 15 (paterno o materno). ○ Si la deleción ocurre en la copia paterna y por tanto solo tenemos un cromosoma 15 con esa región intacta en la copia materna, deriva en el síndrome de Prader-Willi. ○ Si la deleción ocurre en la copia materna, deriva en el síndrome de Angelman. La segunda causa (25-30%) por la que se originan estas enfermedades es debido a disomías uniparentales. Nuevamente, tendríamos lo siguiente: ○ Si lo que falta por expresarse son los genes específicos del cromosoma paterno, deriva en el síndrome de Prader-Willi. ○ Si lo que falta por expresarse es el gen UBE3A que está activo en el cromosoma materno y silenciado en el paterno, deriva en el síndrome de Angelman. Por último, también pueden ocurrir por variantes puntuales que afecten a esos genes. Estos síndrome son, por tanto, un claro ejemplo de cómo distintos tipos de mutaciones pueden dar lugar a la misma patología. 5  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz 4. POLIPLOIDÍAS En el tercer tipo de mutaciones cromosómicas no se ve alterado un juego cromosómico, sino todos los cromosomas de todo el genoma. La poliploidía se refiere a un organismo que presenta un aumento completo en el conjunto de cromosomas. En humanos, esta condición causa abortos espontáneos. 4.1 TRIPLOIDES Cuando ocurre poliploidía, cada cromosoma tiene múltiples copias. En casos de triploidía, tenemos tres copias de cada cromosoma. Esto significa que el organismo tendría una condición trisómica para todos los cromosomas. Existen varios mecanismos por los cuales puede generarse poliploidía: ○ Dispermia: consiste en la doble fecundación de un óvulo por dos espermatozoides de manera simultánea. De hecho, el 66% de los casos de poliploidía se deben a este mecanismo. En condiciones normales, se esperaría que cada gameto aporte su carga haploide; es decir, cada espermatozoide y el óvulo tienen una copia de cada cromosoma. Sin embargo, al combinarse, se produce un organismo con tres copias de cada cromosoma (triploidía), debido a la fusión de tres juegos completos de cromosomas. 6  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz ○ Otra posibilidad es que un óvulo sea fecundado por un espermatozoide que, debido a un error en la división, sea diploide (tiene dos copias de cada cromosoma). Esta situación explica aproximadamente el 24% de los casos de triploidía. ○ También puede ocurrir el caso inverso, es decir, que sea el óvulo el que tenga dos copias de cada cromosoma (por problemas en la disyunción), y que sea fecundado por un espermatozoide haploide (con una sola copia de cada cromosoma). Esto ocurre en el 10% de los casos. El resultado final es siempre un organismo triploide con tres copias de cada cromosoma. NOTA: en general, el 90% de los casos de triploidía se atribuyen a problemas en los gametos masculinos. Esto significa que la mayoría de los casos de triploidía son el resultado de un espermatozoide diploide. 4.2 TETRAPLOIDES El único mecanismo por el que esto ocurre es que haya fecundación normal (óvulo haploide fecundado por espermatozoide haploide, aportando una copia del cromosoma de cada uno), y que en las divisiones iniciales de este cigoto se de un problema de mitosis, de manera que en la fase S se replica el ADN pero la célula no se divide. Por lo tanto, se daría tetraploidía: hay 4 copias de cada cromosoma del genoma. Es importante señalar que ninguno de estos casos, ya sea de triploidía o tetraploidía, es viable en términos de desarrollo. Estas condiciones suelen provocar abortos espontáneos. Entre el 1-3% de abortos naturales se deben a este tipo de fenómenos. 7  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz TEMA 5.2 MECANISMOS DE REPARACIÓN: Al principio de este primer bloque del tema 5, se mencionó, en relación a las causas de mutación puntual y mutación a nivel cromosómico, que existen mecanismos encargados de frenar esas fuentes de alteración, ya sean naturales, endógenas o exógenas, que afectan la secuencia de ADN. Cada célula, cada día, experimenta miles de eventos de despurinación. Si consideramos el número de posibles mutaciones que podrían acumularse en 24 horas en cada una de nuestras células, el dato teórico está entre 10 mil y un millón de nucleótidos que pueden verse alterados (dato extraído del Thomson). Sin embargo, esto no es exactamente lo que observamos en la naturaleza; son cálculos teóricos basados en las fuentes de mutación. No obstante, la razón por la cual no acumulamos esta cantidad de alteraciones día tras día es porque no sería compatible con la vida. Por ejemplo; en la gametogénesis, si en esos gametos nuestras células acumularan diariamente esta cantidad de variación, es posible que muchas de estas variantes caigan en regiones que no afecten la funcionalidad del genoma y, por lo tanto, no tengan ningún impacto a nivel clínico. Sin embargo, con que solo un pequeño porcentaje de estas variantes caiga en regiones esenciales, tendríamos un alto número de individuos de la población con patologías de base genética, incluso monogénicas. Esto se debe a la gran cantidad de variación genética que existe en nuestro genoma. 8  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz 1. FUENTE PRINCIPAL DE MUTACIÓN EN LA SÍNTESIS DE ADN La fuente principal de mutación a la hora de sintetizar ADN son las polimerasas. Las polimerasas tienen una tendencia a cometer errores e incorporar bases que no corresponden. Sin embargo, su función es prolongar y sintetizar con alta fidelidad nuestros cromosomas antes de que la célula se divida, y poseen la capacidad de corregir errores. Las polimerasas avanzan siempre en la dirección 5’ a 3’ y sintetizan en esa misma dirección. Para corregir errores, deben retroceder en la dirección 3’ a 5’, corregir el error y luego retomar la síntesis. Esta capacidad de corrección se denomina actividad correctora de pruebas, o “proofreading” en inglés, lo que significa que pueden degradar y volver a reescribir correctamente la secuencia para reparar el ADN. Independientemente de los errores que puedan cometer las polimerasas, todas las fuentes de mutación, tanto endógenas como exógenas, contribuyen a los números de alteraciones que estamos observando. Lo que se ha podido medir a día de hoy, de generación en generación, ha sido gracias a las técnicas de secuenciación masiva de ADN. En dichas técnicas, el objetivo es secuenciar el genoma completo de dos individuos que van a tener descendencia, en lo que se conoce como un “trío”. Cuando se menciona el término “trío” en estudios genéticos, se refiere a la secuenciación del genoma de tres personas: el padre, la madre y el hijo o hija. De esta forma, se observan las variantes presentes en los padres y las que aparecen en el descendiente para finalmente hacer una comparación. Lo que se observa es que hay una tasa de cambio de aproximadamente 10⁻⁸ pares de bases de generación en generación. Esto significa que, cada 10 millones de bases, esperaríamos que realmente se fijara un cambio hacia la siguiente generación, pues es un proceso que se da de padres a hijos. No obstante, la realidad es que existe muy poca acumulación de mutaciones. Esto se debe a la existencia de mecanismos de reparación que actúan como “policías”, vigilando y corrigiendo errores para que no se acumulen alteraciones genéticas significativas. Existen diversos mecanismos de reparación de daño en el ADN: 1. Sistema de reparación directa → actúan directamente sobre el nucleótido dañado, revirtiéndolo a su estructura original. 2. Reparación por escisión → se elimina una región del ADN y se reemplaza. a. Reparación por escisión de una base (BER): se elimina la base dañada y se incorpora un nuevo nucleótido. b. Reparación por escisión (NER): se elimina una región extensa que contiene bases dañadas. 9  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz 3. Reparación de emparejamiento erróneo (MMR).: corrige errores de la replicación, eliminando una pequeña región que contiene el nucleótido erróneo. 4. Recombinación homóloga (HR) y unión de extremos no homólogos (NHEJ) → reparación de roturas en las dos cadenas del ADN. 5. Respuestas SOS→ corrige errores graves mediante polimerasas translesionales (sin emplear molde de ADN). NOTA: el profesor hace hincapié en un punto que no está en la diapositiva, relacionado con las fuentes de mutación endógenas y exógenas, específicamente las desaminaciones, que implican la pérdida de grupos amino. La desaminación afecta a las citocinas, tanto metiladas como no metiladas. Cuando una citosina pierde el grupo amino y no está metilada, se convierte en uracilo. En cambio, si la citosina está metilada y pierde el grupo amino, se convierte en timina. ○ Efecto en los mecanismos de reparación La principal fuente de mutación en el genoma que se transmite de generación en generación son los cambios de citosina a timina. Esto ocurre porque la conversión de una citosina metilada en timina no representa una gran alteración para los mecanismos de reparación, puesto que se puede interpretar como una base “normal” (ya que es una de las cuatro bases naturales del ADN) y pasar por desapercibido, fijándose en la siguiente generación. Este proceso explica por qué las transiciones (cambios de una base púrica a otra púrica o de una pirimidina a otra pirimidina) son más frecuentes en el genoma humano en comparación con otras alteraciones. Existen 5 mecanismos de reparación ordenados por gravedad, es decir, según el daño que causan al ADN. De esta forma, el Sistema de reparación directa repara daños leves y la Respuesta SOS repara daños graves. Por otro lado, los mecanismos no actúan de manera independiente sino en paralelo, por lo puede que se active un tipo de mecanismo junto con otro. 1. Sistemas de reparación directa La mayor parte de mecanismos de reparación se basan en la resíntesis de ADN. Cuando se detecta daño en el ADN, el proceso consiste en eliminar la sección dañada y luego volver a sintetizarla correctamente. Por lo tanto, los mecanismos de reparación como el de reparación por escisión, el emparejamiento erróneo, la recombinación homóloga o la recombinación no homóloga, y la respuesta a roturas de doble cadena (DSB, por sus siglas en inglés) emplean polimerasas para resintetizar el ADN en las regiones alteradas. Este proceso implica borrar la parte dañada y generar una nueva copia de ADN en la cadena complementaria, siguiendo el modelo adecuado. 10  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz Aunque estos mecanismos de resíntesis de ADN son efectivos para reparar daños, a veces también cometen errores. De hecho, el propio proceso de reparación puede ser una fuente de mutación. Sin embargo, es necesario considerar el balance: en casos como el de una doble rotura en las dos cadenas de ADN —una de las lesiones más graves— es preferible reparar el daño incluso si se incorpora alguna mutación puntual en el proceso. La prioridad es fusionar los fragmentos de ADN, como en el caso de cromosomas rotos por radiación ionizante, por ejemplo, aceptando que puede haber errores menores a nivel puntual en la reparación. Sin embargo, esto es preferible frente a dejar que el daño se siga extendiendo, ya que sería mucho más perjudicial que el error puntual resultante de una reparación. El único mecanismo de reparación que no depende de la síntesis de ADN mediante polimerasas es el mecanismo de reparación directa, de ahí su nombre. Este mecanismo se aplica en casos de cambios en el ADN causados por mutaciones inducidas, como los análogos de bases, los agentes alquilantes, y los agentes que oxidan las bases, entre otros. Por ejemplo, tenemos una modificación química de las bases causada por agentes exógenos, la nitrosoguanidina, que se clasifica como un agente alquilante y tiene la capacidad de alterar el ADN. Los agentes alquilantes implican modificaciones químicas al incorporar grupos metilo o etilo a las bases del ADN. De esta forma, en el caso de una secuencia de ADN bicatenaria, con sus pares de bases correspondientes, una guanina puede sufrir una modificación química al incorporar un grupo metilo por acción de la nitrosoguanidina. 1.1 Reparación directa mediante enzimas metiltransferasas Existen mecanismos en las células que dependen de enzimas específicas para reconocer y revertir directamente ciertas modificaciones químicas en el ADN. Estas enzimas, llamadas metiltransferasas, tienen la capacidad de transferir grupos metilo de un sitio a otro. En este caso particular, una enzima específica, codificada por un gen del genoma, es capaz de reconocer las guaninas metiladas y eliminar el grupo metilo, retirando así la modificación química y restaurando la estructura original de la guanina. El resultado es una secuencia de ADN intacta mediante reparación directa, sin la intervención de ADN polimerasas. En este mecanismo, las polimerasas no están involucradas en cortar, eliminar y resintetizar en esa región; en cambio, las enzimas actúan directamente sobre el daño y lo revierten. ○ Ejemplo clásico: metilguanina ADN metiltransferasa Este es un ejemplo clásico de reparación directa donde la enzima conocida como metilguanina ADN metiltransferasa tiene la capacidad de reconocer las guaninas metiladas en el ADN y eliminar el grupo metilo, transfiriéndolo de la base guanina a uno de los aminoácidos que forman parte de su propia secuencia proteica. En este caso, es un residuo de cisteína (también puede ocurrir con la metionina) en la proteína el que remueve el grupo metilo de la guanina y lo incorpora químicamente en su propia estructura. 11  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz 1.1.1 Limitación del sistema Sin embargo, este tipo de sistema de reparación presenta una clara limitación. Esta enzima no es catalítica en el sentido de que “pueda repetirse indefinidamente”. Cuando se autometila, al retirar el grupo metilo de la guanina, esa unidad de la enzima queda inhabilitada para repetir el proceso y debe ser degradada. Así, si existen más guaninas metiladas en el ADN, la enzima ya no puede actuar sobre ellas (se satura). En la imagen de arriba se observa una única modificación, pero en casos de exposición prolongada a agentes alquilantes ocurrirá que no solo habrá una guanina metilada en todo el genoma, habrá muchas. La efectividad de la reparación dependerá de la cantidad de enzimas disponibles para retirar estas metilaciones en el tiempo necesario. Si la exposición al agente alquilante se prolonga y la célula se encuentra en proceso de división, pueden quedar guaninas metiladas sin reparar debido a que no hay suficientes enzimas para atender todas las modificaciones. Esto puede llevar a la acumulación de daño. Si el daño es extenso y sostenido en el tiempo, este sistema de reparación directa no es suficiente por sí solo. Por este motivo, existen otros mecanismos de reparación que funcionan en paralelo. ¿Cómo se diferencia una metilación que ocurre naturalmente en el cuerpo, como parte de procesos reguladores, de una metilación que es consecuencia de daño externo al ADN? La metilación del ADN es un proceso normal y necesario, especialmente para la impronta genómica. Sabemos que en el mecanismo de metilación para la impronta genómica, es crucial que las citocinas ubicadas antes de las guaninas sean metiladas para regular la expresión génica. Para esta distinción, existe una enzima específica que nunca va a reconocer una citosina metilada de manera natural. Además, hay proteínas que, cuando se metila el ADN, transfieren grupos metilo a la citosina de manera controlada, lo cual es fundamental para mantener la regulación de la expresión génica. 12  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz Existen genes que codifican proteínas con funciones precisas de metilación o desmetilación para regular la expresión génica, mientras que en otros casos, esta metilación no es permisible y debe ser limitada. En resumen, la distinción se basa en las funciones específicas de enzimas codificadas, que permiten identificar y manejar las diferentes formas de metilación en el ADN. 2. AGENTES ALQUILANTES La exposición prolongada de una célula a agentes alquilantes, puede resultar interesante desde el punto de vista químico y farmacológico. Lo veremos más adelante, pero un grupo importante de fármacos empleados en oncología son agentes alquilantes. Dado que en las células tumorales no nos interesa mantener su capacidad de división, se exponen a quimioterapia mediante este tipo de sustancias para frenar la división. ¿Habrá efectos secundarios? Sí, sobre todo en epitelios, donde también hay una división celular continua. El epitelio intestinal, por ejemplo, se renueva con frecuencia. Estos epitelios se verán alterados por la quimioterapia basada en agentes alquilantes, y por eso los pacientes experimentan efectos secundarios, como alteraciones en todo el tracto digestivo. ¿De qué manera, de forma simple, una célula cancerígena podría resistir a un agente alquilante? Aumentando la expresión del ARN mensajero que codifica esta enzima. Se ha observado que en células tumorales que ya no responden a la quimioterapia con agentes alquilantes, lo que hacen es sobreexpresar esta enzima. Así, si se introducen agentes alquilantes, la célula los retira y sigue dividiéndose. Es una batalla constante. Los fármacos en oncología son citostáticos, es decir, mantienen a la célula en un estado en el que no puede seguir dividiéndose debido al daño causado. 13  Comisión 13 07/10/24 Comisionista 1: Sheila Hernández Gutiérrez Corrector/a: Héctor Santana Lima. Comisionista 2: María Oliver Perelló Genética Humana Docente: Fabián Lorenzo Díaz COMI X 1. Mecanismos de reparación de ADN. Seleccione una: a. El Sistema SOS revierte el daño mediante la acción de proteínas específicas que son capaces de metilar el ADN. b. El Sistema MMR de humanos requiere la acción de una polimerasa translesional para cortar la cadena de nueva síntesis. c. Salvo los sistemas BER y NER, el resto de mecanismos requieren la acción de polimerasas para reparar el daño. d. El Sistema NER requiere de la acción de secuencial de un complejo de múltiples proteínas, incluyendo proteínas que inducen la degradación del ADN monocatenario. e. Tras la acción del Sistema NHEJ el cromosoma queda reparado asumiendo pérdida de fragmentos de ADN. 2. Mutaciones cromosómicas. Seleccione una: a. Un organismo aneuploide posee un juego completo (N) o un múltiplo exacto de juegos cromosómicos (2N, 3N...), mientras que un organismo euploide presenta un aumento o pérdida de cromosomas individuales. b. A causa de la no disyunción en la Meiosis II, se generan un 75% de embriones trisómicos y el resto monosómicos (25%). c. Las aneuploidías viables en humanos son las trisomías que ocurren en cromosomas autosómicos con mayor número de genes, o las que afectan a los cromosomas sexuales. d. Los tipos más frecuentes de poliploidias son causados por inversiones, deleciones, inserciones y translocaciones cromosómicas. e. Ciertas enfermedades, causadas por desregulación en la impronta genética parental, pueden aparecer a causa de la disomía uniparental. 2. Respecto a las mutaciones cromosómicas. Seleccione una: a. Se clasifican en SNVs, reordenaciones cromosómicas, aneuploidías y poliploidías. b. La no disyunción en Meiosis I puede dar lugar a un 50% de embriones trisómicos y un 50% de embriones monosómicos. c. La Translocación Robertsoniana entre el cromosoma 14 y 18 podría dar lugar al Síndrome de Down familiar. d. Las aneuploidías consisten en cambios en el número de dotaciones cromosómicas presentes en la célula, dando lugar principalmente a individuos triploides y haploides. e. Las aneuploidías viables en humanos son las que afectan únicamente a los cromosomas autosómicos con mayor número de genes. Respuestas: 1D, 2E, 3B 14