1Tema 11: La mutación

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Deberán quedar bien claros los siguientes puntos

Mutación en el DNA

Mutación vs daño genéticoEspontánea vs inducidaSomática vs germinalAleatoria vs dirigida: test de fluctuaciónTasas y frecuencias de mutaciónBase molecular de la mutación espontáneaMutagénesis química y física

Reparación del DNA

Mutación y cáncer

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Daño y mutación en el DNA

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Mecanismos de reparación del DNA

•Christopher J. Lord & Alan Ashworth Nature 481, 287–294 (19 January 2012) doi:10.1038/nature10760

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Espontánea vs inducida

Somática vs germinal

Mutación

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Aleatoria vs dirigida: test de fluctuación (Luria & Delbrück)

Mutación: ¿aleatoria o dirigida a la adaptación?

Luria, S. E., and Delbrück, M. 1943. Mutations of bacteria from virus sensitivity to virus resistance.Genetics, 28:491-511.

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Aleatoria vs dirigida: test de fluctuación

Mutación: ¿aleatoria o dirigida a la adaptación?

Tasas y frecuencias de mutación espontáneas

Frecuencia por gen (gameto o replicación) (10-4-10-8)

Por nucleótido (10-8 - 10-9)

Estimas recientes en humanos muestran que hay nuevas 75 mutaciones por genoma haploide y generación, que equivale a una tasa de mutación de 2.3 × 10-8 por bp.

Frec. Mutación: 2/8Tasa mutación: 1/7

(número de divisiones celulares = número células finales - 1)

Mutación

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Cambios en el nivel de un nucleótido (puntuales) del DNA:

Inserción: + A-T TGGTCGTAT TGGTCAGTATACCAGCATA ACCAGTCATA

Deleción: - G-C TGGTCGTAT TGGTCATATACCAGCATA ACCAGTATA

Transición: A-T -> G-C; G-C-> A-T; C-G -> T-A; T-A -> C-G

Transversión: AT->CG, … (8 posibilidades)

Mutación en el DNA

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Consecuencias de la mutación puntual en la región codificadora

Sin sentido

Cambio de sentido

Desplazamiento de marco

Base molecular de la mutación espontánea

Errores espontáneos durante la replicación

• Las formas tautomérica (producen transiciones)

• Alineamiento incorrecto

Lesiones espontáneas del DNA

•Despurinación (pérdida enlace glucosídico azúcar)

•Desaminación (pérdida grupo amino)

•Daño por oxidación: radicales hidroxilos, superóxido, peróxido de hidrógeno

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Emparejamiento entre las bases normales “ceto”

La tautomería

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Bases apareadas de manera incorrecta

La tautomería

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Bases apareadas de manera incorrecta

La tautomería

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Los desplazamientos tautoméricos causan mutaciones

La tautomería

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C CC

ATCCC CCCCCCCTACTAGGG GGGGGGGATGATCCCCCCCCCCCCCTAC

Errores espontáneos durante la replicación

• Alineamiento incorrecto

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Las mutaciones indel causan un desplazamiento del marco de lectura

Alineamiento incorrecto

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Despurinización del DNA

Lesiones espontáneas del DNA

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Desaminación del DNA

Lesiones espontáneas del DNA

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Acción de los radicales libres sobre el DNA

Lesiones espontáneas del DNA

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Análogos de bases

5-bromouracilo -> análogo a la timina -> aparea con Guanina además de Adenina

2-aminopurina -> análogo adenina -> aparea Timina o Citosina

Mutaciones inducidas por agentes químicos

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Análogos de bases

5-bromouracilo -> análogo a la timina -> aparea con Guanina además de Adenina

2-aminopurina -> análogo adenina -> aparea Timina o Citosina

Mutaciones inducidas por agentes químicos

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Agentes químicos

Modificación de bases inducidas químicamente (genera emparejamientos incorrectos)

Óxido nitroso (desamina), metilmetano sulfonato (agentealquilante),…

Mutaciones inducidas por agentes químicos

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Agentes químicos

Agentes intercalantes: moléculas planas que se intercalan en el DNA

Proflavina, bromuro de etidio, dioxina

Mutaciones inducidas por agentes químicos

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Agentes físicos

No ionizante -> UV -> Dímeros de timina

Mutaciones inducidas por agentes físicos

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Agentes físicos

Radiaciones ionizantes

Roturas cromosómicas - roturas de doble cadena (efectos letales)

Apareamiento incorrecto – roturas del enlace n-glucosídico

Mutaciones inducidas por agentes físicos

Reparación directa:

• DNA fotoliasa revierte dimerización

• Transferasas

Reparación por escisión

•Por escisión de bases modificadas

•Por escisión de nucleótidos (distorsiones doble cadena como los aductos de dímeros timina, errores de más de una base)

•Emparejamientos incorrectos durante la replicación

Reparación postreplicativa

Reparación propensa a error (SOS en bacterias)

Reparación de roturas de doble cadena

Mecanismos de reparación del DNA

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Reparación directa

DNA fotoliasa: revierte los dimeros de timina – fotorreactivación

Transferasas de grupos alquilo: eliminan los grupos alquilo generados por mutágenos (metanosulfonato de etilo, nitrosoguanidina)

Mecanismos de reparación del DNA

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Mecanismos de reparación del DNA

Síndrome de Werner

Mutación en el gen WRN, que codifica una helicasa que

participa en la estructura del tapón telomérico

Genética del cáncer

El cáncer es una consecuencia fenotípica de mutaciones somáticasCrecimiento incontrolado clon celular -> Metástasis. Selección natural entre células somáticas de un organismo que escapan al control del organismos

Tipos: •Leucemia (glóbulos blancos)•Linfoma (linfocitos)•Sarcoma (mesodermo: huesos, músculos)•Carcinoma (epitelio: piel, glándulas, mama) 85% cánceres

Teoría mutacional y teoría vírica -> Fusión: Mutaciones somáticas

Genética del cáncer

Metástasis

Genética del cáncer

Metástasis

Genética del cáncerCausas genéticas

Tres tipos de genes:

•Oncogenes: promueven proliferación celular (protooncogén). Muy conservados evolutivamente. Patrón autosómico dominante

•Genes supresores de tumores (TS): Inhiben la proliferación celular. Patrón autosómico recesivo. (P53, el guardián del genoma –se expresa ante la falta de oxígeno, toxicidad ambiental, daños DNA)

•Genes mutadores: genes que aumentan la tasa de mutación del conjunto del genoma

Metáfora del autobús•Acelerador = protooncogén•Freno = TS genes•Saboteador = genes mutadores

•Causas ambientales