Mutaciones del ADN

Definitions & Key takeaways

A DNA mutation is a permanent alteration in the DNA sequence. Mutations can be caused by environmental factors such as UV light and chemical exposure or inherited from a parent. These changes can occur in any base pairs that make up the human genome. DNA mutations can be on a small scale or a large one.

Small-scale mutations include substitutions that occur when a nucleotide is swapped for a different one; and insertions or deletions, which occur when a new nucleotide is inserted or deleted in a DNA sequence. Large-scale mutations involve abnormalities in chromosome number or structure, such as aneuploidy, which refers to one or more extra chromosomes or fewer. There are also Structural abnormalities, which involve a translocation, duplication, or a deletion of a big chunk of a chromosome.

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Nuestro ADN es como una biblioteca que se encuentra en el núcleo de nuestras células, con cientos de libros. Algunos de ellos, llamados genes, son muy importantes porque transportan las recetas para elaborar cada una de las proteínas que hay en la célul Estos genes están repartidos entre los 23 pares de cromosomas, que son como las estanterías de la bibliotec Los cromosomas vienen en pares homólogos porque uno viene de mamá y otro de papá.
Cada cromosoma del par lleva diferentes versiones de los mismos genes, llamados alelos. A nivel molecular, el ADN está compuesto por dos hebras de nucleótidos y cada gen es solo un segmento de esta secuencia de nucleótidos.
Hay cuatro tipos de nucleótidos: adenina, guanina, timina y citosina, o A, G, T, C. La expresión génica incluye la transcripción y la traducción.
La transcripción consiste en que la enzima ARN polimerasa utiliza el gen como molde para crear una molécula que pueda salir del núcleo.
Esta molécula se denomina ARN mensajero, o ARNm, y tiene la misma secuencia de nucleótidos que el gen, con un retoque: tiene nucleótidos de uracilo (o U) en lugar de timin Esta molécula de ARNm (o mensaje) está codificada de manera que 3 nucleótidos cualesquiera equivalen a un codón específico que codifica un aminoácido, o es un codón de parada que señala que la proteína está complet En la traducción, unas proteínas especializadas del citoplasma (llamadas ribosomas) utilizan el molde del ARNm para reconocer los codones específicos y emparejarlos con los aminoácidos correspondientes que formarán la proteína.
Hay 64 codones diferentes, y cada uno de ellos codifica un solo aminoácido, pero solo hay 20 aminoácidos. Esto se debe a que algunos aminoácidos están codificados por más de un triplete de nucleótidos.
En pocas palabras, una mutación es una alteración en la secuencia de nucleótidos de uno o varios genes, pero a veces puede afectar a grandes trozos de cromosomas Estas mutaciones afectan a los cromosomas de las células somáticas, es decir, cualquier célula de nuestro cuerpo que no sean los gametos, o a los cromosomas de los gametos.
Las mutaciones en los gametos se denominan mutaciones de la línea germinal, porque pueden transmitirse a la siguiente generación.
Las mutaciones pueden producirse espontáneamente o pueden ser inducidas por mutágenos. Los mutágenos pueden ser desde agentes físicos, como los rayos UV y los productos químicos, hasta agentes biológicos como los virus.
Las mutaciones se producen a menudo durante la replicación del ADN, que tiene lugar justo antes de que la célula se divida.
Empecemos por las pequeñas mutaciones que afectan a la secuencia de nucleótidos de un solo gen. Los tres tipos más frecuentes son las sustituciones, cuando se cambia o sustituye un nucleótido por otro diferente, como el cambio de la "U" por la "A"; las supresiones, cuando se eliminan uno o más nucleótidos, como la supresión de la "U", por ejemplo; o las inserciones, cuando se añaden uno o más nucleótidos, como la adición de la "A" a la secuencia.
En el caso de las sustituciones, el resultado depende de si ese intercambio da lugar a un nuevo aminoácido y, si lo hace, lo que importa es cómo afecta ese nuevo aminoácido al plegamiento y la función general de la proteína.
Por ejemplo, tomemos el codón UGU, que codifica el aminoácido cisteína. Una mutación puntual en la última "U" por una "C" da lugar al codón UGC, que también codifica la cisteín En este caso, la proteína resultante no cambia en absoluto, y esta mutación no tiene una consecuencia funcional, por lo que se llama una mutación silenciosa.
Digamos ahora que en el codón UGU hubo una mutación puntual en la última "U" por una "A". El resultado es el codón UGA, que es un codón de parada.
Un codón de parada hace que el ribosoma deje de construir la proteína, y este tipo de mutación se llama mutación sin sentido, o terminadora, porque da lugar a una proteína mucho más corta, que no puede funcionar correctame Ahora digamos que en el codón UGU, hubo una mutación puntual en la "G" por una "A".
El resultado es el codón UAU, que codifica el aminoácido tirosina. Esto se denomina mutación de sentido equivocado.
Dependiendo del aminoácido que codifique, las mutaciones de sentido equivocado pueden ser conservativas o no conservativas Conservativa significa que la proteína resultante puede seguir funcionando correctamente, porque el interruptor codificó un aminoácido con propiedades químicas similares al origina En este caso, tanto la cisteína como la tirosina son aminoácidos polares, por lo que la proteína puede seguir funcionando bastante bie Un poco como endulzar la limonada con miel en lugar de azúcar.
Pero ahora digamos que en el codón UGU hubo una mutación puntual en la última "U" por una "G". El resultado es el codón UGG, que codifica el aminoácido triptófano, un aminoácido no polar.
La proteína resultante no puede funcionar correctamente (es como tratar de endulzar la limonada con sal, no va a funcionar).
Esto es lo que ocurre en la enfermedad de células falciformes: la proteína hemoglobina tiene una mutación que cambia el aminoácido glutamato (que es hidrófilo) por valina (que es hidrófobo) Y la proteína hemoglobina resultante es más frágil, lo que dificulta que los eritrocitos transporten tanto oxígeno.
También se producen inserciones y supresiones. Si estas mutaciones se producen en múltiplos de 3 nucleótidos, entonces desplazarán el marco de lectura de los codones del ARNm exactamente en un codón entero Por ejemplo, digamos que se añaden 3 o 6 nucleótidos o se quitan 3 o 6 nucleótidos.
Esto significa que la mayor parte de la proteína tendrá los mismos aminoácidos, con solo unos pocos añadidos o quitados (lo que se llama una mutación sin desplazamiento de marco) Si las deleciones o inserciones no son múltiplos de 3, como añadir 1, 2, 4 o 5 nucleótidos o quitar 1, 2, 4 o 5 nucleótidos, se llama mutación de desplazamiento de marco, porque significa que el marco de lectura está desplazado.
Básicamente, cada codón después de esas inserciones y deleciones estará fuera, y toda la proteína estará hecha de aminoácidos completamente diferentes.
Por ejemplo, la secuencia de ARNm UCU-CCA-GCU codifica la secuencia de aminoácidos serina - prolina - alanina Si añadimos una "U" en el tercer lugar, la secuencia resultante es UCU-UCC-AGC-U - que codifica la secuencia de aminoácidos serina - serina - serina.
Por lo tanto, la secuencia de aminoácidos y, a su vez, la proteína resultante, está gravemente comprometida y no es funcional.
Veamos ahora las mutaciones a gran escala, que se basan en tener un número anómalo de cromosomas o cromosomas que son estructuralmente anómalos Estas mutaciones surgen, sobre todo, por errores durante la formación de los gametos, por lo que suelen estar asociadas a trastornos genéticos.
Primero veamos un número anómalo de cromosomas. Cuando los gametos se están formando, si algo va mal, pueden acabar con cromosomas adicionales o faltantes.
A esto lo llamamos aneuploidía, y dependiendo de los cromosomas que tengamos de más o de menos, la aneuploidía puede dar lugar a trastornos genéticos, como el síndrome de Turner (cuando la persona solo tiene un cromosoma X en lugar de 2 cromosomas X o un cromosoma X y un cromosoma Y) o el síndrome de Down (cuando hay un cromosoma 21 de más, es decir, 3 en total), por lo que también se llama trisomía del 21.
Otro tipo de anomalía numérica es la poliploidía, es decir, cuando un gameto comienza con un juego extra de cromosomas. Por ejemplo, un óvulo puede tener un juego extra de cromosomas, es decir, dos juegos o 46 cromosomas en total, y un espermatozoide puede tener un solo juego de cromosomas, es decir, 23 cromosomas Cuando se encuentran, el resultado sería la triploidía, lo que significa que el cigoto resultante tiene 3 juegos de cromosomas, es decir, 69 en total.
Si hay tetraploidía significa que hay 4 juegos o 92 cromosomas en total. La triploidía y la tetraploidía son ejemplos de poliploidía y no son compatibles con la vida.
Y por último, veamos las anomalías estructurales en los cromosomas, como una deleción, duplicación, inversión o translocación.
Esto puede ocurrir debido a errores en la formación de los gametos o a causa de mutantes como la radiación. Las deleciones son bastante sencillas: básicamente, desaparece una parte entera del cromosoma.
Un ejemplo es el síndrome llamado grito de gato, o síndrome 5p, que se produce cuando hay una deleción en el brazo corto del cromosoma 5.
También hay duplicaciones, que pueden ocurrir cuando un gameto termina con un trozo extra de cromosoma que puede haberse desprendido de otro cromosoma.
Esa pieza extra suele unirse al cromosoma homólogo, que ahora tiene segmentos cromosómicos duplicados que codifican los mismos genes.
A continuación están las inversiones, que se producen cuando un cromosoma se rompe y el fragmento se vuelve a unir al mismo cromosoma, pero se invierte en el proceso.
Si el orden original de los genes en ese cromosoma era A-B-C-D, ahora es A-B-D-C. Y, por último, están las translocaciones, es decir, una parte de un cromosoma se desprende y se intercambia por una parte de otro cromosoma no homólogo, lo que da lugar a una fusión entre genes que estaban inicialmente separados.
Un ejemplo clásico es el cromosoma Filadelfia, que es un cromosoma 22 con un poco del cromosoma 9. Justo donde se juntan, hay una fusión entre el gen BCR (inicialmente en el cromosoma 22) y el gen ABL (originalmente en el cromosoma 9).
Así que hay un gen de fusión ABL- BCR que conduce a una división celular descontrolada que da lugar a un tipo de leucemia.
Es fácil pensar que las mutaciones del ADN siempre causan problemas, pero algunas mutaciones pueden ayudar a la supervivencia de la especie en su conjunto, porque conducen a la diversida Sin ellas, no tendríamos diversidad genética ni la capacidad de evolucionar con el tiempo.
De hecho, toda la singularidad que hace que las personas sean diferentes entre sí puede remontarse a una mutación genética de algún tipo.
##Resumen Como breve resumen... las mutaciones son alteraciones en el ADN.
Las mutaciones a pequeña escala incluyen sustituciones, inserciones y deleciones. Las sustituciones no alteran el marco de lectura de los codones del ARNm, mientras que las inserciones y deleciones de un número de nucleótidos que no sea múltiplo de tres dan lugar a mutaciones de desplazamiento de marco.
Las mutaciones a gran escala implican anomalías en el número o la estructura de los cromosomas. Las anomalías numéricas son la aneuploidía, que se refiere a uno o más cromosomas de más o de menos, y la poliploidía, que se refiere a conjuntos enteros de cromosomas de más.
Las anomalías estructurales incluyen la translocación, la inversión, la duplicación y la deleción.