1 Tema 12 La mutación Tema 11: La mutación
2 Mutación y reparación del DNATema 12 Mutación y reparación del DNA Deberán quedar bien claros los siguientes puntos Mutación en el DNA Mutación vs daño genético Espontánea vs inducida Somática vs germinal Aleatoria vs dirigida: test de fluctuación Tasas y frecuencias de mutación Base molecular de la mutación espontánea Mutagénesis química y física Reparación del DNA Mutación y cáncer
3 Daño y mutación en el DNA
4 Mecanismos de reparación del DNAChristopher J. Lord & Alan Ashworth Nature 481, 287–294 (19 January 2012) doi: /nature10760
5 Mutación en el DNA Espontánea vs inducida Somática vs germinal
6 Mutación en el DNA Aleatoria vs dirigida: test de fluctuación (Luria & Delbrück) Luria, S. E., and Delbrück, M Mutations of bacteria from virus sensitivity to virus resistance.Genetics, 28:
7 Mutación en el DNA Aleatoria vs dirigida: test de fluctuación
8 (número de divisiones celulares = número células finales - 1)Mutación en el DNA Tasas y frecuencias de mutación espontáneas Frecuencia por gen (gameto o replicación) ( ) Por nucleótido ( ) 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: 2/8 Tasa mutación: 1/7 (número de divisiones celulares = número células finales - 1)
9 Mutación en el DNA Cambios en el nivel de un nucleótido (puntuales) del DNA: Inserción: + A-T TGGTCGTAT TGGTCAGTAT ACCAGCATA ACCAGTCATA Deleción: - G-C TGGTCGTAT TGGTCATAT ACCAGCATA ACCAGTATA Transición: A-T -> G-C; G-C-> A-T; C-G -> T-A; T-A -> C-G Transversión: AT->CG, … (8 posibilidades)
10 Consecuencias de la mutación puntual en la región codificadoraCambio de sentido Sin sentido Desplazamiento de marco
11 Base molecular de la mutación espontáneaErrores 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
12 La tautomería Emparejamiento entre las bases normales “ceto”
13 La tautomería Bases apareadas de manera incorrecta
14 La tautomería Bases apareadas de manera incorrecta
15 La tautomería Los desplazamientos tautoméricos causan mutaciones
16 C C C ATCCC CCCCCCCTAC ATCCCCCCCCCCCCCTAC TAGGG GGGGGGGATGErrores espontáneos durante la replicación Alineamiento incorrecto C C C ATCCC CCCCCCCTAC ATCCCCCCCCCCCCCTAC TAGGG GGGGGGGATG
17 Alineamiento incorrectoLas mutaciones indel causan un desplazamiento del marco de lectura
18 Lesiones espontáneas del DNADespurinización del DNA
19 Lesiones espontáneas del DNADesaminación del DNA
20 Lesiones espontáneas del DNAAcción de los radicales libres sobre el DNA
21 Mutaciones inducidas por agentes químicosAnálogos de bases 5-bromouracilo -> análogo a la timina -> aparea con Guanina además de Adenina 2-aminopurina -> análogo adenina -> aparea Timina o Citosina
22 Mutaciones inducidas por agentes químicosAnálogos de bases 5-bromouracilo -> análogo a la timina -> aparea con Guanina además de Adenina 2-aminopurina -> análogo adenina -> aparea Timina o Citosina
23 Mutaciones inducidas por agentes químicosModificación de bases inducidas químicamente (genera emparejamientos incorrectos) Óxido nitroso (desamina), metilmetano sulfonato (agente alquilante),…
24 Mutaciones inducidas por agentes químicosAgentes intercalantes: moléculas planas que se intercalan en el DNA Proflavina, bromuro de etidio, dioxina
25 Mutaciones inducidas por agentes físicosNo ionizante -> UV -> Dímeros de timina
26 Mutaciones inducidas por agentes físicosRadiaciones ionizantes Roturas cromosómicas - roturas de doble cadena (efectos letales) Apareamiento incorrecto – roturas del enlace n-glucosídico
27 Mecanismos de reparación del DNAReparación 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
28 Mecanismos de reparación del DNAReparación directa DNA fotoliasa: revierte los dimeros de timina – fotorreactivación Transferasas de grupos alquilo: eliminan los grupos alquilo generados por mutágenos (metanosulfonato de etilo, nitrosoguanidina)
29 Mecanismos de reparación del DNAReparación por escisión Reparación por escisión de bases: Son sistemas de reparación dependientes de homología. Reparan los daños causados por metilación, desaminación, oxidación o pérdida espontánea de bases (Glicosilasas DNA + Endonucleasas AP + Desoxirribofosfodiesterasa + Polimerasa + Ligasa) Xeroderma pigmentosum
30 Mecanismos de reparación del DNAReparación por escisión Reparación por escisión de nucleótidos: Corrige los errores voluminosos que la escisión de base no reconoce (bloqueo de la horquilla de replicación o del complejo transcripcional).
31 Mecanismos de reparación del DNAReparación por escisión Reparación por escisión de nucleótidos: Corrige los errores voluminosos que la escisión de base no reconoce (bloqueo de la horquilla de replicación o del complejo transcripcional).
32 Mecanismos de reparación del DNAReparación propensa a error Sistema SOS: evita el bloqueo en la replicación mediante la adición de bases no específicas (E. coli)
33 Mecanismos de reparación del DNASíndrome de Werner Mutación en el gen WRN, que codifica una helicasa que participa en la estructura del tapón telomérico
34 El cáncer es una consecuencia fenotípica de la mutaciónGenética del cáncer El cáncer es una consecuencia fenotípica de la mutación Crecimiento 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
35 Genética del cáncer Metástasis
36 Genética del cáncer Causas 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