B33 - CFC 2019 - MUTACIONES GÉNICAS.pdf

INGRESO 2.019 La ciencia de la vida… DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 2 MUTACIONES CAMBIOS EN LA INFORMACIÓN GENÉTICA BENEFICIOSAS O PERJUDICIALES ??? DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 3  Las mutaciones pueden afectar a cualquier cromosoma de cualquier célula del cuerpo...

INGRESO 2.019 La ciencia de la vida… DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 2 MUTACIONES CAMBIOS EN LA INFORMACIÓN GENÉTICA BENEFICIOSAS O PERJUDICIALES ??? DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 3  Las mutaciones pueden afectar a cualquier cromosoma de cualquier célula del cuerpo en cualquier momento. Existen zonas o secuencias del ADN que son más susceptibles de sufrir mutaciones. “PUNTOS CALIENTES” Ej: secuencias repetidas de GC DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 4 CLASIFICACIÓN DE LAS MUTACIONES Según el TIPO CELULAR afectado GERMINATIVAS SOMÁTICAS Los efectos aparecen en las personas portadoras de la mutación Ej: Síndrome de Down Ej: el cáncer DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 5  CLASIFICACIÓN DE LAS MUTACIONES Según la EXTENSIÓN de la mutación MUTACIONES GÉNICAS ABERRACIONES TAMBIÉN LLAMADAS MUTACIONES PUNTUALES CROMOSÓMICAS Sustitución, adición o deleción de nucleótidos Efectos en las proteínas codificadas ESTRUCTURALES O NUMÉRICAS DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 6 CLASIFICACIÓN DE LAS MUTACIONES Según el MECANISMO causante ESPONTÁNEAS INDUCIDAS Factores intracelulares Mutágenos exógenos Debidas al azar Agentes químicos, agentes físicos, agentes biológicos (virus) DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 7 CAMBIOS QUE OCURREN EN EL ADN  Sustitución de una base por otra  Adición o deleción de bases Cambian los codones Cambian los AA codificados Proteínas alteradas DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 8 C 1. SUSTITUCIÓN DE UNA BASE TRANSICIÓN TRANSVERSIÓN A Pirimidina por pirimidina Purina por purina Pirimidina por purina Purina por pirimidina M B ALTERAN UN SOLO CODÓN DEL MENSAJE. Afecta a un solo aminoácido en la proteína. Efectos diversos. I 2. ADICIÓN O DELECIÓN DE BASES O Generan un CAMBIO EN LA MATRIZ DE LECTURA de los codones. Todos los codones posteriores a la mutación se alteran. Producen efectos graves en las proteínas. S DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 9  MENSAJE ORIGINAL: Para entender UNO MAS UNO SON DOS  SUSTITUCIÓN DE UNA BASE: UNE MAS UNO SON DOS Altera un solo codón del mensaje No altera la matriz de lectura Afecta a un solo aminoácido  ADICIÓN DE UNA BASE: UNO EMA SUN OSO NDO S Cambia la matriz de lectura Todos los codones posteriores se alteran  DELECIÓN DE UNA BASE: UNO MSU NOS OND OS Cambia la matriz de lectura Todos los codones posteriores se alteran DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 10 MUTACIONES GÉNICAS ESPONTÁNEAS MUTACIONES ENDÓGENAS DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 11 C 1. ERRORES DURANTE LA REPLICACIÓN DEL ADN A. Incorporación de nucleótidos erróneos A B. Deslizamiento del ADN U 2. LESIONES ESPONTÁNEAS S A. Pérdida de bases B. Desaminación de bases A C. Oxidación de bases (daño oxidativo) S 3. ELEMENTOS GÉNICOS TRANSPONIBLES DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 12 Incorporación de nucleótidos erróneos durante la replicación del ADN DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 13 Las bases del ADN presentan formas tautoméricas interconvertibles. Adenina normal Adenina rara Timina normal Timina rara 6 – aminopurina 5 – metil – 2,4 – dioxopirimidina (amina) (imina) (ceto) (enol) (ceto) (enol) Guanina normal Guanina rara Citosina normal Citosina rara 2 – amino – 6 – oxopurina 2 – oxo – 4 – aminopirimidina (ceto) (enol) (amina) (imina) (imina) (ceto) (amina) (enol) DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 14  En el ADN las bases adoptan las formas más estables (bases normales) para producir los emparejamientos normales A – T y C – G. Las formas menos estables (bases raras) tienen propiedades de emparejamiento diferente, lo que lleva a la formación de parejas raras en el ADN (A – C o G – T). Base rara Se empareja con: G rara T normal Parejas raras: T rara G normal G–T A rara C normal A–C C rara A normal DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 15 Si durante la replicación del ADN, una base precursora o una base molde cambia a su forma rara, se emparejará incorrectamente ocasionando en las siguientes rondas de replicación una TRANSICIÓN, alterando así un codón en el código genético. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 16  La tautomerización puede ocurrir en el nucleótido de la cadena molde o en el nucleótido que se incorpora (precursor). Tautomerización en: Transición: A molde AT → GC A precursor GC → AT G molde GC → AT G precursor AT → GC T molde AT → GC T precursor GC → AT C molde GC → AT C precursor AT → GC DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 17  Tautomerización en un nucleótido molde:  Por ejemplo, durante la replicación, una guanina de la cadena molde se tautomeriza a su forma enol rara. En esta forma, ella se empareja con timina en vez de unirse con citosina (pareja rara G – T).  En la replicación siguiente, la guanina vuelve a su forma ceto normal (más estable) y se emparejará con citosina; y la timina se emparejará con adenina. De esta forma se produce una TRANSICIÓN G →A (transición GC → AT) Purina por purina DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 18 Molde MUTANTE Pareja rara G – T Transición GC → AT Molde DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 19 Tautomerización en un nucleótido precursor:  Por ejemplo, durante la replicación, la guanina que se va incorporar sufre tautomerización a su forma enol rara. Así, en vez de incorporarse en oposición a la citosina de la cadena molde, se incorpora uniéndose a una timina (molde).  En la replicación siguiente, la guanina vuelve a su forma ceto normal (más estable) y se emparejará con citosina; y la timina se emparejará con adenina. De esta forma se produce una TRANSICIÓN T → C (transición TA → CG) Pirimidina por pirimidina DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 20 Transición GC → AT DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 21  Para que ocurra transición: Importante:  Una purina se empareja siempre con una pirimidina (pero la errada)  Una pirimidina se empareja siempre con una purina (pero la errada) Para que ocurra transversión:  Una purina se empareja con otra purina  Una pirimidina se empareja con otra pirimidina  Esto es más difícil que ocurra, por lo que las transversiones son más raras que las transiciones Los cambios tautoméricos producen transiciones (no transversiones) DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 22 DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 23  Deslizamiento del ADN durante la replicación  Son errores durante la replicación en la que se producen asas de una o varias bases de longitud.  Estas mutaciones se producen con frecuencia en regiones con secuencias repetidas, por ejemplo, TTTTTTTTTT... o GCGCGCGCGCGCG.... DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 24  El deslizamiento de la cadena molde da lugar MODELO DE STREISINGER: a una deleción, mientras que el deslizamiento de la cadena hija origina una adición en las siguientes rondas de replicación. Cadena molde deslizada → DELECIÓN Cadena hija deslizada → ADICIÓN Los deslizamientos producen CAMBIOS EN LA MATRIZ DE LECTURA, lo que conduce a la síntesis de proteínas muy alteradas. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 25 DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 26  Pérdida de bases por inestabilidad química del enlace N – glicosídico DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 27  La rotura del enlace glucosídico entre la base nitrogenada y el azúcar al que está unido lleva a la pérdida de una purina o una pirimidina (sitio AP) (apurínico o apirimidínico). Las células disponen de mecanismos que reparan este tipo de lesiones. Si no se reparan llevan a transiciones o transversiones DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 28 DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 29  Sustituciones por desaminación oxidativa  Desaminación: es la pérdida del grupo amino exocíclico, con aparición de un grupo carbonilo anular.  Pueden ser espontáneas o inducidas.  De no ser reparadas conducen a TRANSICIONES. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 30 Base normal Base desaminada Efecto Citosina Uracilo Transición GC → AT 5 – metilcitosina Timina Transición GC → AT Adenina Hipoxantina Transición AT → GC Guanina Xantina Transición GC → AT DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 31 2 – oxo – 4 – aminopirimidina 2,4 – dioxopirimidina Esta desaminación no tiene trascendencia mutacional debido a que el sistema de reparación elimina el U del ADN. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 32  Oxidación de bases por metabolitos endógenos El metabolismo celular normal produce especies de oxígeno reactivas o radicales libres (radicales superóxido, radicales hidroxilo) que pueden causar daño oxidativo a las bases del ADN o de los precursores. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 33  Productos comunes del daño oxidativo son: Guanosina oxidada (GO) Timidina glicol Produce mal emparejamiento con adenina Transversión GC → TA Bloquea la replicación GO molde DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 34 MUTACIONES GÉNICAS INDUCIDAS MUTACIONES EXÓGENAS DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 35   Análogos de bases M Agentes químicos   Agentes alquilantes Agentes hidroxilantes U   Agentes desaminantes Agentes intercalantes T Á Agentes físicos  Radiación ultravioleta  Radiaciones ionizantes G E N Agentes biológicos  Virus O Los mutágenos son muy específicos, tienen preferencia por un determinado S tipo de mutación o por un determinado sitio del ADN. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 36  ANÁLOGOS DE BASES  Son muy similares a las bases normales, por lo que la polimerasa los incorpora “sin querer”.  Una vez insertados, muestran propiedades de emparejamiento distintas a las de bases que han sustituido, por lo que durante la replicación guían la incorporación de nucleótidos errados frente a ellas.  Análogo de pirimidinas: 5 – bromouracilo (5BU)  Análogo de purinas: 2 – aminopurina (2AP) Análogo de base Se asemeja a: Se empareja con: Transición 5BU común (ceto) T A molde AT → GC 5BU raro (enol) C G molde GC → AT 2AP común (no protonado) A T molde AT → GC 2AP raro (protonado) G C molde GC → AT DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 37 Transición AT → GC Transición GC → AT Transición AT → GC Transición GC → AT DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 38 DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 39  AGENTES ALQUILANTES  Adicionan grupos alquilo a las bases del ADN o a los precursores.  Las bases alquiladas tienen propiedades de emparejamiento erróneo.  Producen TRANSICIONES.  Agentes alquilantes: etilmetanosulfonato (EMS), nitrosoguanidina (NG) Base alquilada Se empareja con: Transición G molde T GC → AT T molde G AT → GC DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 40 DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 41 DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 42  AGENTES HIDROXILANTES  Hidroxilan a las bases del ADN.  Las bases hidroxiladas tienen propiedades de emparejamiento erróneo.  Producen TRANSICIONES.  Ejemplo de agente hidroxilante: hidroxilamina (HA), hidroxila a la C Base hidroxilada Se empareja con: Transición C molde A GC → AT DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 43  AGENTES DESAMINANTES  Desaminan a las bases del ADN.  Las bases desaminadas tienen propiedades de emparejamiento erróneo.  Producen TRANSICIONES.  Ejemplos de agentes desaminantes: ácido nitroso (NA) e iones bisulfito. Base normal Base desaminada Transición Citosina Uracilo GC → AT 5 metilcitosina Timina GC → AT Adenina Hipoxantina AT → GC Guanina Xantina GC → AT RECUERDA: la desaminación también puede ocurrir de manera espontánea. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 44  AGENTES INTERCALANTES  Se incorporan en el ADN intercalándose entre las bases normales, distorsionando su estructura helicoidal.  Algunos provocan CAMBIOS EN LA MATRIZ DE LECTURA de los codones.  Otros (agentes bifuncionales) establecen ENLACES CRUZADOS entre bases de la misma cadena o de cadenas opuestas del ADN.  Agentes intercalantes: proflavina, naranja de acridina, compuestos ICR DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 45  AFLATOXINA B1  Se une a la Guanina (G) modificándola de manera que la Guanina modificada se separa del azúcar al que estaba unida produciendo una sede apurínica (sitio AP).  El sistema SOS pone habitualmente una Adenina (A) en el sitio AP dando lugar a transversiones GC → TA. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 46  RADIACIÓN ULTRAVIOLETA  Es componente de la luz solar.  Provoca dímeros entre pirimidinas adyacentes. Estos dímeros se separan de sus parejas y forman un “codo” en el ADN, distorsionando su arquitectura helicoidal.  Los dímeros de pirimidina BLOQUEAN LA REPLICACIÓN. La polimerasa no reconoce a los dímeros y se detiene.  Los dímeros más frecuentes son: dímeros de timina ciclobutano y fotoproducto 6 – 4. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 47  Estas lesiones inducen al sistema SOS de reparación a insertar bases (generalmente incorrectas) provocando más frecuentemente transiciones (transición C → T).  También pueden ocurrir transversiones, adiciones y deleciones con el cambio en la matriz de lectura. Dímero de timina Fotoproducto 6 - 4 ciclobutano DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 48  RADIACIONES IONIZANTES (Rayos x y rayos gamma)  Tienen mayor poder de penetración que los rayos UV.  Producen apertura de anillos, fragmentación de las bases, rotura del esqueleto de ADN. También pueden generar radicales hidroxilo que provocan daño oxidativo (GO). DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 49 DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 50 EFECTOS DE LAS MUTACIONES EN LAS PROTEÍNAS DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 51  MUTACIONES DIRECTAS  MUTACIONES SILENCIOSAS  MUTACIONES DE CAMBIO DE SENTIDO  MUTACIÓN SIN SENTIDO DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 52  Mutaciones silenciosas La mutación cambia el codón pero el aminoácido codificado es el mismo que el original. Esto es posible debido a la degeneración del código genético (varios codones codifican al mismo AA). Se da cuando se afecta la 3ª base del codón formando un codón sinónimo al original (codifica el mismo AA). También puede ocurrir cuando se altera la 1ª base de determinados codones. CONSECUENCIA: ninguna. La proteína formada es normal. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 53 CODONES DIFERENTES → AA IGUALES DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 54 Mutaciones de cambio de sentido La mutación cambia el codón y el aminoácido codificado es diferente al original. MUTACIÓN MUTACIÓN NO SINÓNIMA SINÓNIMA Cuando el aminoácido codificado es Cuando el aminoácido codificado es químicamente equivalente al original. químicamente distinto al original. Se da cuando se afecta la 3ª base del codón (y Se da en casi todas las sustituciones en algunos casos por cambios en la 1ª base). de la 1ª o 2ª base. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 55  CODONES DIFERENTES → AA DIFERENTES CONSECUENCIAS:  Mutación sinónima: la proteína resultante es normal.  Mutación no sinónima: la proteína resultante puede perder su función si se afecta su sitio activo (mutación nula) o ser parcialmente inactiva (mutación leaky). DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 56 DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 57 Mutaciones sin sentido La mutación cambia un codón codificante por un codón de paro. CONSECUENCIAS:  Llevan al término prematuro de la traducción produciendo una proteína más corta (en su C – terminal).  La proteína es inactiva, a menos que la mutación ocurra cerca del 3′ donde el efecto puede no ser grave. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 58 DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 59 MUTACIONES REVERSAS (RETROMUTACIONES) Una misma región del ADN sufre una segunda mutación. MUTACIÓN MUTACIÓN EXACTA EQUIVALENTE Se genera un codón diferente al Se regenera el codón original pero que codifica el mismo AA original y por tanto se (salvaje) o un AA químicamente codifica al mismo AA. equivalente (pseudosalvaje). DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 60  FIN… DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 61 CRÉDITOS: DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA Médico cirujano – Reg. 11.208 Docente propietario del C.F.C. C.F.C. DR. CHRISTIAN RAÚL AGUILAR PANIAGUA 62