Mutaciones Aunque el DNA debe codificar, replicar y transmitir la información genética, también debe mutar, para crear la diversidad genética sobre la que actúa la selección natural. No mutación  no evolución, pero … Demasiadas mutaciones  muerte celular y de los organismos, extinción. Así… Debe existir un balance entre estabilidad y mutabilidad para la sobrevivencia y evolución 17 de marzo 2011

CATTCACCTGTACCA GTAAGTGGACATGGT CATCCACCTGTACCA GTAGGTGGACATGGT Tipos de mutaciones puntuales Secuencia normal CATTCACCTGTACCA GTAAGTGGACATGGT transición (T-A a C-G) transversión (T-A a G-C) CATCCACCTGTACCA GTAGGTGGACATGGT CATGCACCTGTACCA GTACGTGGACATGGT transición : pirimidina a pirimidina transversión : pirimidina a purina deleción inserción This slide illustrates the four basic types of base pair mutations. Two of them result in the conversion of one base pair to another (base pair substitution). The others result in removal (deletion) or addition (insertion) of one or more base pairs. (Note that a transition mutation results when a pyrimidine on one strand is converted to another pyrimidine on the same strand. The complementary strand would see a conversion from one purine to the other purine.) CATCACCTGTACCA GTAGTGGACATGGT CATGTCACCTGTACCA GTACAGTGGACATGGT deleciones e inserciones pueden involucrar una o más pares de bases 17 de marzo 2011

Mutación “frameshift” Tipos de mutaciones puntuales Mutación “missense” Mutación “nonsense” Mutación “frameshift” 17 de marzo 2011

Efectos de las mutaciones en el Fenotipo de las células De pérdida de la función De ganancia de función Dominantes negativas (cuando la función alterada antagoniza la función de la proteína silvestre) Letales Letales condicionales Efecto letal sólo bajo condiciones restrictivas. Organismos son viables sólo en condiciones permisivas  Ej son las mutaciones auxotróficas (que requieren suplementos nutricionales)  Mutaciones que confieren sensibilidad a la temperatura Mutaciones que revierten otras mutaciones 17 de marzo 2011

Mutaciones pueden ser recesivas o dominantes Ej: cuando la mutación produce una proteína que es tóxica para la célula Mutaciones de pérdida de función en organismos diploides Fenotipo alterado Fenotipo normal 17 de marzo 2011

Mecanismos de reversión Ejemplo: una bacteria mutante es incapaz de crecer en lactosa (lacZ). Se selecciona revertantes sembrando las mutantes en una placa de medio mínimo con lactosa Resultado: 12 colonias revertantes de un total de 107 cels. sembradas Reversion posible por dos mecanismos: Reversión verdadera: cambio al nucleótido original (poco probable). Supresión: cambios se producen en zonas diferentes al lugar donde se produjo la mutación original: S. Intragénica: mutación en el mismo gen lacZ, pero en otro aa que compensa la mutación original Reversión Mutación 17 de marzo 2011

S. Intergénica: una mutacion en otro gen compensa el efecto de la mutación original 17 de marzo 2011

Mecanismos moleculares de producción de mutaciones Espontáneas Errores en la replicación no reparados (errores de la DNA polimerasa) Agentes generados en la célula (ej. radicales libres de O2, tautómeros).. Movimientos y colisiones de las moléculas Inducidas Compuestos químicos Radiación Ionizante Luz UV 17 de marzo 2011

Efecto posible de un mutágeno Efecto de un error en la replicación 17 de marzo 2011

Resumen de posibles puntos de alteración espontánea en el DNA Figure 5-46. A summary of spontaneous alterations likely to require DNA repair. The sites on each nucleotide that are known to be modified by spontaneous oxidative damage (red arrows), hydrolytic attack (blue arrows), and uncontrolled methylation by the methyl group donor S-adenosylmethionine (green arrows) are shown, with the width of each arrow indicating the relative frequency of each event. (After T. Lindahl, Nature 362:709 715, 1993. © Macmillan Magazines Ltd.) 17 de marzo 2011

C G C G A A C T Efecto de Introducción de nucleótidos tautoméricos durante la replicación C G replicación de C-G debería dar hebras hijas con par C-G C G A formación del tautómero C durante la replicación resulta en apareamiento erróneo e inserción de A en una de las hebras hija A C T The conversion of a C-G base pair to a T-A base pair takes two steps. If the tautomeric form of cytosine is present during DNA replication, an adenosine will be inserted into the daughter DNA strand (instead of the normal guanosine). During the next round of DNA replication, the adenosine then serves as a template for the insertion of a thymidine in the new DNA strand, resulting in a transition mutation (the conversion of a C-G to a T-A). si no se repara podría resultar en una mutación por transición de C-G a T-A en la próxima ronda de replicación. 17 de marzo 2011

Generación de deleciones durante la replicación Regiones de complementariedad intra-hebra permite la formación de esta estructura tallo-vuelta, que es sobrepasada por la DNA polimerasa durante la replicación Hebra vieja Hebra nueva 17 de marzo 2011

Daño oxidativo Aparea con A, no con C guanine 8-oxyguanine (8-oxyG) Radicales libres de oxígeno Guanina oxidada (8-oxyG) causa transversión de G a T N N H N H N N H 2 guanine O H N N H O Aparea con A, no con C N H N N H 2 8-oxyguanine (8-oxyG) The deoxyribose ring is also susceptible to damage, which can be cleaved by oxygen free radicals and break the phosphodiester backbone of DNA. 17 de marzo 2011

Los mutágenos aumentan la frecuencia de mutación Mutágenos químicos Análogos de base bromouracilo (BU), aminopurina Químicos que alteran la estructura y las propiedades de apareamiento de las bases. Acido nitroso nitrosoguanidina, etil metanosulfonato, benzopireno Agentes intercalantes (naranja de acridina, bromuro de etidio) que alteran la estructura del DNA 17 de marzo 2011

Efecto mutagénico de Bromouracilo (BU) 17 de marzo 2011

Agentes intercalantes como mutágenos 17 de marzo 2011

Agentes alquilantes 17 de marzo 2011

Formación de dímeros de timina por radiación UV 17 de marzo 2011

Mecanismos de reparación del DNA Autocorrección por actividad exonucleasa 3’-5’ de la DNA polimerasa Reversión directa del daño. Reparación por escisión Reparación por escisión de nucleótido Reparación por escisión de base Reparación de enlaces fosfodiéster rotos (nicks) 17 de marzo 2011

Reversión Del Daño Fotoreactivación por Fotoliasa 17 de marzo 2011

Reparación por escisión de base (BER) DNA glicosilasa Endonucleasa AP Desoxirribofosfodies-terasa DNA polimerasa I y Ligasa 17 de marzo 2011

Reparación por escisión de nucleotidos (NER) Endonucleasa Para remover por ejemplo dímeros de T 17 de marzo 2011

Respuesta SOS Opera en procariontes (mas estudiado en E. coli). Es un sistema de reparación de DNA, inducible que permite a las bacterias sobrevivir al aumento repentino de eventos que dañan al DNA Se desencadena, debido a, por ejemplo, radiación UV, metil metano sulfonato (MMS), y otros químicos que rompen el DNA, detienen su síntesis y la división celular y que conducen a la acumulación de DNA de hebra simple. Dos proteínas claves: RecA y LexA. 17 de marzo 2011

17 de marzo 2011