Tema 12 La mutacin Tema 11 La mutacin

Tema 12 La mutación Tema 11: La mutación 1

Tema 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 2

Daño y mutación en el DNA 3

Mecanismos de reparación del DNA 4 doi: 10. 1038/nature 10760 • Christopher J. Lord & Alan Ashworth Nature 481, 287– 294 (19 January 2012)

Mutación en el DNA §Espontánea vs inducida §Somática vs germinal 5

Mutación en el DNA § Aleatoria vs dirigida: test de fluctuación (Luria & Delbrück) Luria, S. E. , and Delbrück, M. 1943. Mutations of bacteria from virus sensitivity to virus resistance. Genetics, 6 28: 491 -511.

Mutación en el DNA § Aleatoria vs dirigida: test de fluctuación 7

Mutación en el DNA §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: 2/8 Tasa mutación: 1/7 (número de divisiones celulares = número células finales - 1)

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) 9

Consecuencias de la mutación puntual en la región codificadora Cambio de sentido Sin sentido Desplazamiento de marco 10

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

La tautomería Emparejamiento entre las bases normales “ceto” 12

La tautomería Bases apareadas de manera incorrecta 13

La tautomería Bases apareadas de manera incorrecta 14

La tautomería Los desplazamientos tautoméricos causan mutaciones 15

Errores espontáneos durante la replicación • Alineamiento incorrecto C C C ATCCCCCCCTAC ATCCC CCCCCCCTAC TAGGG GGGGGGGATG 16

Alineamiento incorrecto Las mutaciones indel causan un desplazamiento del marco de lectura 17

Lesiones espontáneas del DNA Despurinización del DNA 18

Lesiones espontáneas del DNA Desaminación del DNA 19

Lesiones espontáneas del DNA Acción de los radicales libres sobre el DNA 20

Mutaciones inducidas por agentes químicos Análogos de bases § 5 -bromouracilo -> análogo a la timina -> aparea con Guanina además de Adenina § 2 -aminopurina -> análogo adenina -> aparea Timina o Citosina 21

Mutaciones inducidas por agentes químicos Análogos 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 químicos Agentes químicos Modificación de bases inducidas químicamente (genera emparejamientos incorrectos) §Óxido nitroso (desamina), metilmetano sulfonato (agente alquilante), … 23

Mutaciones inducidas por agentes químicos Agentes intercalantes: moléculas planas que se intercalan en el DNA §Proflavina, bromuro de etidio, dioxina 24

Mutaciones inducidas por agentes físicos Agentes físicos §No ionizante -> UV -> Dímeros de timina 25

Mutaciones inducidas por agentes físicos Agentes físicos Radiaciones ionizantes §Roturas cromosómicas - roturas de doble cadena (efectos letales) §Apareamiento incorrecto – roturas del enlace n-glucosídico 26

Mecanismos de reparación del DNA 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 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) 28

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 33

Genética 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

Genética del cáncer Metástasis

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. (P 53, 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