Ciclo celular práctica

PRÁCTICA 6

MUTAGENÉSIS  [pic 1]

Introducción

El término mutación se define como una alteración permanente en la estructura del ADN que produce una copia errónea de información durante la replicación del ADN, generando así productos genéticos anormales. El daño producido en el ADN, y su consecuente efecto mutagénico, es considerado un inductor de la pérdida de control de crecimiento celular, generando así tumores. Sin embargo, el simple daño al ADN es considerado necesario, pero no suficiente para generar tumorogénesis. Esto se debe a que además del daño al ADN, la proliferación celular descontrolada es necesaria para el inicio del proceso de tumorogénesis.

Los agentes que provocan daños en el ADN pueden ser de naturaleza exógena o endógena. Los mecanismos endógenos de daño más frecuentes incluyen la desanimación y despurinación del ADN, la formación de radicales libres de oxígeno como subproductos de procesos bioquímicos del cuerpo (Poirier & Weston, 2002).

Entre los mecanismos de daño exógenos son comunes la exposición a radiación (Ultravioleta, rayos X), exposición a Radón, nitroaminas, ureas, óxidos de etileno, Aromáticos de hidrocarburos policíclicos y ozono. La mayoría de los reactivos exógenos son inertes y requieren de una activación metabólica para reaccionar con el ADN mediante metabolitos intermedios y reaccionar con bases específicas del ADN (Poirier & Weston, 2002).

El efecto de estos agentes va desde crear entrecruzamientos de enlaces químicos entre diferentes moléculas, rupturas de hebras de ADN hasta aberraciones cromosómicas (Poirier & Weston, 2002).

Las mutaciones solo son heredables cuando afecten a las células germinales; si afectan a las células somáticas se extinguen, por lo general con el individuo, a menos de que se trate de un organismo con reproducción asexual. Se distinguen tres tipos de mutaciones según la extensión del material genético afectado (Ramil, 2010):

1. Mutaciones a nivel molecular

Denominadas también mutaciones genéticas y son aquellas que se producen en la molécula del ADN alterando la secuencia de una o varias pares de bases nitrogenadas. Existen diferentes tipos entre ellas:

1. Mutaciones por sustitución de bases: Se producen al cambiar en una posición un par de bases por otro, ejemplos: las transiciones y transversiones.
2. Mutaciones de corrimiento estructural o de cambio en la pauta de lectura.
3. Mutación por pérdida o deleción de nucleótidos.
4. Mutación por inserción de nuevos nucleótidos.

Las células sin embargo cuentan con diversos mecanismos para reparar las alteraciones ocasionadas en su ADN por mutaciones. Uno de estos procesos, que repara los errores producidos en la replicación, es el que se lleva a cabo mediante enzimas fotorreactivas encargadas de reparar la distorsión creada por los dímeros de pirimidina, inducida por la radiación UV (Ramil, 2010).

1. Mutaciones cromosómicas:

1. Estructurales

Son aquellas que afectan la estructura de los cromosomas, por lo tanto son cambios en la disposición de los genes en los cromosomas, a veces con pérdida, otras con ganancia y otras sin variación en el contenido total de la información genética pero si en el orden de los loci (Manrique, 2009).

Las mutaciones cromosómicas se originan por la rotura espontánea de los cromosomas, este fenómeno a veces se incrementa por las condiciones ambientales o por agentes mutágenos. Estas pueden ocurrir por:

1. Deleción: conocido como la pérdida de un segmento de un cromosoma.
2. Duplicación: Es la repetición de un segmento del cromosoma.
3. Inversión: Es aquella cuando un segmento cromosómico se encuentra situado en posición invertida.
4. Translocaciones: Es aquella cuando un segmento cromosómico se encuentra situado en otro cromosoma.

Sin embargo la importancia evolutiva de las mutaciones cromosómicas varía a cada tipo por ejemplo la deleción apenas tiene importancia en cambio la duplicación posee una importancia más grande, de igual forma a su vez las inversiones y translocaciones están asociadas a importantes procesos de la evolución como ha ocurrido con el cromosoma 2 de la especie humana.

1. Numéricas

Denominadas también mutaciones genómicas ya que consisten en alteraciones del número normal de los cromosomas propio de la especie ya sea por exceso o por defecto, pueden ser de dos tipos:

b.1) Aneuploidías: Estas consisten en el cambio del número de cromosomas por ganancia o pérdida de uno o varios de ellos.

Pueden ser: Nulisomías, Monosomías, Trisomías y Tretrasomías.

b.2) Euploidías: las cuales se definen como variaciones numéricas que afectan a juegos completos de cromosomas.

Pueden ser: Monoploidías (haploide) o poliploidías.

Por otro lado la poliploidía es un suceso bastante frecuente en la naturaleza y está más extendido en el reino vegetal que del animal, generalmente en las plantas poliploides se da el fenómeno gigas, es decir que produce un aumento de tamaño en los individuos ya que sus células son mucho más grandes. Sin embargo solo unos pocos grupos como los insectos, crustáceos y algunos anfibios y peces suelen mostrar series poliploides, en animales esta mucho menos difundida por presentar muchos problemas fisiológicos (Contreras, 2015).

La capacidad inherente del ADN de reparar y remover el daño producido en sí, esta capacidad es de mucha importancia en el mantenimiento de la integridad y estabilidad génica. La disminución en l capacidad de reparación del ADN es asociada con carcinogénesis, defectos de nacimiento, envejecimiento celular prematuro y escaza esperanza de vida (Poirier & Weston, 2002).

Los mecanismos de reparación de ADN se clasifican en dos grandes grupos:

1. Mecanismo Por Reversión de la Lesión o Reparación Directa: esta es realizada por la acción de una única enzima capaz de reparar la lesión, sin necesidad de substituir la base dañada. De esta manera se revierte la lesión de la estructura original de la molécula del ADN. Entre los mecanismos de reparación directa más conocidos se encuentra:

• La fotorreactivación: La radiación UV puede ocasionar la formación de dímeros de pirimidinas ciclobutano, pirimidina y pirimidonina. Alterando así el proceso de replicación, transcripción y traducción del ADN, el aumento en la aparición de mutaciones, la detención del ciclo celular y la muerte celular. Estos efectos son invertidos por fotorreactivación, proceso que es catalizado por una enzima fotoliasa, que posee dos cromóforos que captan un fotón, cuya energía es utilizada para revertir el dímero, es decir quiebra el enlace covalente entre las pirimidinas reparando el daño en el ADN. Las fotoliasas han sido encontradas en bacterias, hongos, plantas y vertebrados, excepto en mamíferos placentarios  (Tafurt & Marín, 2014).

1. Mecanismo por Sistemas de Reparación Indirecta

Son aquellos que intervienen sobre el ADN, durante la replicación, transcripción o sobre hebras de ADN fragmentadas. La ADN polimerasa y algunos de los componentes moleculares del mecanismo de replicación, llevan a cabo la supervisión de la copia recién sintetizada. Entre los principales mecanismos de reparación directa tenemos: