Mutació

Una mutació és el canvi a l'encert en la seqüència de nucleòtits o en l'organisació del ADN (genotip) o ARN d'un ser viu que produïx una variació en les característiques d'est i que no necessàriament es transmet a la descendència. Es presenta de manera espontànea i súbita o per l'acció de mutágenos. Este canvi estarà present en una chicoteta proporció de la població (variant) o de l'organisme (mutació). L'unitat genètica capaç de mutar és el gen, l'unitat d'informació hereditària que forma part del ADN.

En els sers pluricelares les mutacions solament poden ser heretades quan afecten a les cèles reproductives. Una conseqüència de les mutacions pot ser, per eixemple, una maltia genètica. No obstant, encara que a curt determini poden semblar perjudicials, les mutacions són essencials per a la nostra existència a llarc determini. Sense mutació no hi hauria canvi i sense canvi la vida no podria evolucionar.

Definició

Erro al crear miniatura:

Gat domèstic (Felis silvestris catus) albino. L'albinisme en este cas està associat a una mutació de l'enzima tirosinasa.

La definició que en la seua obra de La Teoria de Mutació1901 Hugo de Vries va donar de la mutació (dellatí mutare = canviar) era la de qualsevol canvi heretable en el material hereditari que no es pot explicar per mig de segregació o recombinació. Més vesprada es va descobrir que lo que De Vries va cridar mutació en realitat eren més be recombinació entre gens. La definició de mutació a partir del coneiximent de que el material hereditari és l'ADN i de la proposta de la doble hèliç per a explicar l'estructura del material hereditari (Watson i Crick,1953), seria que una mutació és qualsevol canvi en la seqüència de nucleòtits de l'ADN. Quan dita mutació afecta a un sol gen, es denomina mutació gènica. Quan és l'estructura d'un o varis cromosomes lo que es veu afectat, mutació cromosòmica. I quan una o vàries mutacions provoquen alteracions en tot el genoma es denominen, mutacions genómicas.

Mutació somàtica i mutació en la llínea germinal

Erro al crear miniatura:

Mutació somàtica en un tulipán

• Mutació somàtica: és la que afecta a les cèles somàtiques de l'individu. Com a conseqüència apareixen individus mosaic que posseïxen dos llínees celars diferents en distint genotip. Una volta que una cèla sofrix una mutació, totes les cèles que deriven d'ella per divisions mitòtiques heretaran la mutació (herència celar). Un individu mosaic originat per una mutació somàtica posseïx un grup de cèles en un genotip diferent al restant, quant abans s'haja donat la mutació en el desenroll de l'individu major serà la proporció de cèles en distint genotip. Suponent que la mutació s'haguera donat despuix de la primera divisió del zigot (en estat de dos cèles), la mitat de les cèles de l'individu adult tindrien un genotip i l'atra mitat un atre distint. Les mutacions que afecten solament a les cèles de la llínea somàtica no es transmeten a la següent generació.
• Mutacions en la llínea germinal: són les que afecten a les cèles productores de gamets apareixent, d'esta manera, gamets en mutacions. Estes mutacions es transmeten a la següent generació i tenen una major importància en l'evolució biològica.

Tipos de mutació segons les seues conseqüències

Les conseqüències fenotípicas de les mutacions són molt variades, des de grans canvis fins a chicotetes diferències tan sotils que és necessari amprar tècniques molt desenrollades per a la seua detecció.

Mutacions morfològiques

Afecten a la morfologia de l'individu, a la seua distribució corporal. Modifiquen el color o la forma de qualsevol orgue d'un animal o d'una planta. Solen produir malformacions. Un eixemple d'una mutació que produïx malformacions en humans és aquella que determina la neurofibromatosis. Esta és una maltia hereditària, relativament freqüent (1 en 3000 individus), produïda per una mutació en el cromosoma 17 i que té una penetrancia del 100 % i expressivitat variable. Les seues manifestacions principals són la presència de neurofibromas, glioma del nervi òptic, taques cutànees de color café en llet, hamartomas del iris, alteracions òssees (displàsia del esfenoide, adelgazamiento de la cortical d'ossos llarcs). En freqüència hi ha retardo mental i macrocefàlia.

Mutacions letals i deletéreas

Són les que afecten la supervivència dels individus, ocasionant-els la mort abans d'alcançar la madurea sexual. Quan la mutació no produïx la mort, sino una disminució de la capacitat de l'individu per a sobreviure i/o reproduir-se, es diu que la mutació és deletérea. Este tipo de mutacions solen produir-se per canvis inesperats en gens que són essencials o imprescindibles per a la supervivència de l'individu. En generals mutacions letals són recesivas, és dir, es manifesten solament en homocigosis o be, en hemicigosis per a aquells gens lligats al cromosoma X en humans.

Mutacions condicionals

Les mutacions condicionals (incloses les condicionalmente letals) són molt útils per a estudiar aquells gens essencials per a la bactèria. En estos mutantes cal distinguir dos tipos de condicions:

• Condicions restrictives (també cridades no-permissives): són aquelles condicions ambientals baix les quals l'individu pert la viabilitat, o el seu fenotip es veu alterat, degut a que el producte afectat per la mutació pert la seua activitat biològica.

• Condicions permissives: són aquelles baix les quals el producte del gen mutado és encara funcional.

Mutacions bioquímiques

Són els canvis que generen una pèrdua o un canvi d'alguna funció bioquímica com, per eixemple, l'activitat d'una determinada enzima. Es detecten ya que l'organisme que presenta esta mutació no pot créixer o proliferar en un mig de cultiu per eixemple, a no ser que se li suministre un compost determinat. Els microorganismes constituïxen un material d'elecció per a estudiar este tipo de mutacions ya que els ceps selvats solament necessiten per a créixer un mig compost per sals inorgàniques i una font d'energia com la glucosa. Eixe tipo de mig es denomina mínim i els ceps que creixen en ell es diuen prototróficas. Qualsevol cep mutante per a un gen que produïx una enzima pertanyent a una via metabòlica determinada, requerirà que es suplemente el mig de cultiu mínim en el producte final de la via o ruta metabòlica que es troba alterada. Eixe cep es diu auxotrófica i presenta una mutació bioquímica o nutritiva.

Mutacions de pèrdua de funció

Les mutacions solen determinar que la funció del gen en qüestió no es puga portar a terme correctament, per lo que desapareix alguna funció de l'organisme que la presenta. Este tipo de mutacions, les que solen ser recesivas, es denominen mutacions de pèrdua de funció. Un eixemple és la mutació del gen hTPH2 que produïx l'enzima triptófano hidroxilasa en humans. Esta enzima està involucrada en la producció de serotonina en el cervell. Una mutació (G1463A) de hTPH2 determina aproximadament un 80 % de pèrdua de funció de l'enzima, lo que es traduïx en una disminució en la producció de serotonina i es manifesta en un tipo de depressió cridada depressió unipolar.

Mutacions de guany de funció

Quan ocorre un canvi en l'ADN, lo més normal és que corrompa algun procés normal del ser viu. No obstant, existixen rares ocasions a on una mutació pot produir una nova funció en el gen, generant un fenotip nou. Si eixe gen manté la funció original, o si es tracta d'un gen duplicat, pot donar lloc a un primer pas en l'evolució. Un cas és la resistència a antibiòtics desenrollada per algunes bactèries (per això no és recomanable abusar d'alguns antibiòtics, ya que finalment l'organisme patógeno anirà evolucionant i l'antibiòtic no li farà cap efecte).

Tipos de mutació segons el mecanisme causal

Segons el mecanisme que ha provocat el canvi en el material genètic, se sol parlar de tres tipos de mutacions: mutacions cariotípicas o genómicas, mutacions cromosòmiques i mutacions gèniques o moleculars. En el següent quadro es descriuen els diferents tipos de mutacions i els mecanismes causals de cada una d'elles.

Hi ha una tendència actual a considerar com a mutacions en sentit estricte solament les gèniques, mentres que els atres tipos entrarien en el terme de mutacions cromosòmiques.

Erro al crear miniatura:

Mutació d'ADN

Erro al crear miniatura:

Mutació d'ulls blancs en Drosophila melanogaster

Individu "selvat" d'ulls rojos en Drosophila melanogaster

Mutacions cromosòmiques

Artícul principal → Mutació cromosòmica.

Erro al crear miniatura:

Tipos de mutacions cromosòmiques

Definició

Les mutacions cromosòmiques són modificacions en el número total de cromosomes, la duplicació o supressió de gens o de segments d'un cromosoma i la reordenació del material genètic dins o entre cromosomes.

Poden ser vistes el microscopi, sometent als cromosomes a la “tècnica de bandes”. D'esta manera es podrà confeccionar el cariotip.

Introducció

• Les alteracions de la dotació diploide de cromosomes es denominen aberracions cromosòmiques o mutacions cromosòmiques.
• Hi ha 3 tipos de mutacions cromosòmiques:

1. Reordenamientos cromosòmics: impliquen canvis en l'estructura dels cromosomes (duplicació, deleción, inversió , traslocación i formació de cromosomes en anell).
2. Aneuploidías:supon un aument o disminució en el número de cromosomes.
3. Poliploidia: presència de conjunts adicionals de cromosomes.

• L'aneuploidia: dona lloc a monosomías, trisomía, tetrasomías, etc.
• La poliploidia: dotacions de cromosomes poden tindre orígens idèntics o distints, donant lloc a autopoliploides i alopoliploides, respectivament.
• Les deleciones i duplicació poden modificar grans segments del cromosoma.
• Les inversions i translocación donen lloc a una chicoteta o cap pèrdua d'informació genètica.
• Els llocs fràgils són constricció o breches que apareixen en regions particulars dels cromosomes en una predisposició a trencar-se en determinades condicions.
• L'estudi de les séries normals i anormals de cromosomes es coneix com citogenética.

Aneuploidía

L'alteració en el número de cromosomes és denominada aneuploidía. La aneuploidía es definix com la pèrdua o guany de cromosomes complets en un individu. Este fenomen pot ocórrer en qualsevol dels cromosomes autosómicos (de l'1 al 22) o sexuals (X i I). El guany d'un cromosoma complet en una cèla és denominada trisomía (2n+1), i en eixe cas el cariotip de l'individu estaria format per 47 cromosomes. Provablement la trisomía més coneguda siga el Síndrome de Down (trisomía del cromosoma 21). La pèrdua d'un cromosoma és denominada monosomía (2n-1) i el número de cromosomes de cada cèla seria 45. L'única monosomía viable en els humans és la del cromosoma X, que origina en els individus que la patixen el Síndrome de Turner. En les cèles somàtiques hi ha un mecanisme que inactiva a tots els cromosomes X menys un, el guany o perduda d'un cromosoma sexual en genoma diploide altera el fenotip normal, donant lloc als síndromes de Klinefelter o de Turner, respectivament. Tal variació cromosòmica s'origina com un error aleatori durant la producció de gamets. La no disjunció és el fallo dels cromosomes o de les cromátida en separar-se i desplaçar-se als pols oposts en la meiosis. Quan açò ocorre es desbarata la distribució normal dels cromosomes en els gamets. El cromosoma afectat pot donar lloc a gamets anormals en dos membres o en cap. La fecundació d'estos en un gamet haploide normal dona lloc a zigotos en tres membres (trisomía) o en solament un (monosomía) d'este cromosoma. La no disjunció dona lloc a una série de situacions aneuploides autosómicas en l'espècie humana i en atres organismes.

Síndrome de Klinefelter

El síndrome de Klinefelter es considera l'anomalia gonosómica més comuna en els humans. Els afectats presenten un cromosoma “X” supernumerari lo que conduïx a fallo testicular primari en infertilitat i hipoandrogenisme. A pesar de la relativa freqüència del padecimiento en recent naixcuts vius, s'estima que la mitat dels productes 47, XXY s'aborten de manera espontànea.

Síndrome de Turner

El síndrome de Turner o Monosomía X és una maltia genètica caracterisada per presència d'un sol 'cromosoma X'. La falta de cromosoma I determina el sexe femení de tots els individus afectats, i l'absència de tot o part del segon cromosoma X determina la falta de desenroll dels caràcters sexuals primaris i secundaris. Açò conferix a les dònes que patixen el síndrome de Turner un aspecte infantil i infertilitat de per vida.

Variacions en estructura i ordenació dels cromosomes

L'atre tipo d'aberració cromosòmica inclou canvis estructurals que eliminen, afigen o reordenan parts substancials d'un o més cromosomes, es troben les deleciones i les duplicació de gens o de part d'un cromosoma i les reordenació del material genètic per mig de les que segments d'un cromosoma s'invertixen, s'intercanvien en un segment d'un cromosoma no homòlec o simplement es transferixen a un atre cromosoma. Els intercanvis i les transferències es denominen translocación, en les que la localisació d'un gen esta canviada dins del genoma. Estos canvis estructurals es deuen a una o més trencaments distribuïts a lo llarc del cromosoma, seguides per la pèrdua o la reordenació del material genètic. Els cromosomes poden trencar-se espontàneament, pero la taxa de trencaments pot aumentar en cèles expostes a substàncies químiques o a radiació. Encara que els extrems normals dels cromosomes, els telómeros, no es fusionen fàcilment en extrems nous de cromosomes trencats o en atres telómeros, els extrems produïts en els punts de trencament són cohesivos (“pegajosos”) i poden reunir-se en atres extrems trencats. Si el trencament i reunió no restablix les relacions originals i si l'alteració es produïx en el plasma germinal, els gamets tindran una reordenació estructural que serà heretable. Si l'aberració es troba en un homòlec, pero no en l'atre, es diu que els individus són heterocigotos per a l'aberració. En tals casos es produïxen configuracions rares en el apareamiento durant la sinapsis meiòtica. Si no hi ha pèrdua o guany de material genètic, els individus que duen l'aberració en heterocigosis en un dels dos homòlecs provablement no quedaren afectats en el seu fenotip. Els complicats apareamientos de les ordenacions donen lloc a sovint a gamets en duplicació o deficiències d'algunes regions cromosòmiques. Quan açò ocorre, els descendents de “portadors” de certes aberracions tenen a sovint una major provabilitat de presentar canvis fenotípicos.

Translocación

Les translocación ocorren quan un fragment d'ADN és transferit des d'un cromosoma a un atre no homòlec. S'inclouen:

• <o>Translocación recíproques</o>: És una translocación balancejada. No hi ha pèrdua o guany net de material genètic. Els individus portadors de translocación recíproques no solen presentar cap fenotip. No obstant, estos individus portadors tenen risc de produir descendència en translocación desbalanceades, que sí poden estar associades a patologies o conduir a l'abort del feto. També poden ser un problema les translocación recíproques de novo, si el trencament del cromosoma té lloc en gens importants. El cromosoma "Philadelphia" és una d'estes translocación més conegudes, i que es troba associada en la leucèmia crònica (CML). En este cas, la translocación recíproca forma un cromosoma 9 extra-llarc i un cromosoma 22 extra-curt, contenint el producte del gen de fusió Bcr-Abl, un oncogén actiu; d'esta manera, este cromosoma es detecta en núcleus en interfase de les cèles leucémicas per la presència dels tres tipos de senyals: la senyal del gen BCR, la senyal del gen ABL i la senyal que correspon a la fusió de les dos anteriors.
• <o>Translocación desbalanceades</o>: Hi ha pèrdua o guany de material genètic respecte al genotip selvat. Poden supondre un problema per a l'individu portador de les mateixes.
• Translocacion Robertsoniana: Són translocación "casi" equilibrades. Els gens ribosomals es troben en repeticions en tandem en les "antenes" dels cromosomes acrocéntricos (cromosomes 13, 14, 15, 21 i 22), en l'excepció del cromosoma I, que és acrocéntrico pero no presenta dites repeticions. Este tipo de mutació cromosòmica té lloc en la fusió dels braços llarcs de dos cromosomes acrocéntricos, de modo que, recombinan cap a un cromosoma "q-q" format pels braços llarcs, perdent-se els braços curts d'abdós cromosomes. Per açò, el cariotip dels individus en este tipo de translocación mostra 45 cromosomes, no obstant no produïx anomalia fenotípicas lloc que existixen més còpies dels gens ribosomals en el restant de cromosomes acrocéntricos. Les translocación Robertsonianas en un individu poden ser responsables de translocación desbalanceades en la seua descendència.

Mutacions cromosòmiques i càncer

La majoria dels tumorés contenen varis tipos de mutacions cromosòmiques. Alguns tumors s'associen en deleciones, inversions o translocación específics.

1. Les deleciones poden eliminar o inactivar els gens que controlen el cicle celar;
2. Les inversions i les translocación poden causar ruptures en els gens supresores de tumors, fusionar gens que produïxen proteïnes cancerígenas o moure gens a noves ubicacions, a on queden baix l'influència de diferents seqüències reguladores.

• El paper de les mutacions en el càncer. Les mutacions en els genés regulatorios claus (els supresores de tumor i els protooncogenes) alteren l'estat de les cèles i poden causar el creiximent irregular vist en el càncer. per a casi tots els tipos de càncer que s'han estudiat fins a la data, sembla que la transició d'una cèla sana i normal a una cèla cancerosa és una progressió per passos que requerix canvis genètics en varis oncogenes i supresores de tumor diferents. Esta és la raó per la qual el càncer és molt més prevalente en individus d'edats majors. Per a generar una cèla cancerosa, una séries de mutacions deuen ocórrer en la mateixa cèla. Ya que la provabilitat de que qualsevol gen siga mutado és molt baixa, és raonable dir que la provabilitat de vàries mutacions en la mateixa cèla és encara més improvable.

Mutacions genómicas o numèriques

La trisomía en el parell cromosòmic 21 en els humans ocasiona el Síndrome de Down

Són les mutacions que afecten al número de cromosomas o tot el complement cromosòmic (tot el genoma).

• Poliploidía: És la mutació que consistix en l'aument del número normal de “jocs de cromosomes” . Els sers poliploides poden ser autopoliploides, si tots els jocs procedixen de la mateixa espècie, o alopoliploides, si procedixen de l'hibridació, és dir, del creuament de dos espècies diferents.
• Haploidía: Són les mutacions que provoquen una disminució en el número de jocs de cromosomes.
• Aneuploidía: Són les mutacions que afecten solament a un número d'eixemplars d'un cromosoma o més, pero sense aplegar a afectar al joc complet. Les aneuploidías poden ser monosomías, trisomía, tetrasomías, etc, quan en lloc de dos eixemplars de cada tipo de cromosomes, que és lo normal, hi ha o solament un, o tres, o quatre, etc. Entre les aneuploidías podem trobar diferents tipos de trastorns genètics en humans com poden ser:
  • Trisomía 21 o Síndrome de Down que tenen 47 cromosomes.
  • Trisomía 18 o Síndrome d'Edwards. També tenen 47 cromosomes.
  • Trisomía 13 o Síndrome de Patau.
  • Monosomía X o Síndrome de Turner.
  • Trisomía sexual XXX o Síndrome del triple X.
  • Trisomía sexual XXY o Síndrome de Klinefelter.
  • Trisomía sexual XYY o Síndrome del doble I.

Mutacions gèniques o moleculars

Són les mutacions que alteren la seqüència de nucleòtits de l'ADN. Estes mutacions poden dur a la substitució d'aminoàcits en les proteïnes resultants. Un canvi en un sol aminoàcit pot no ser important si és conservatiu i ocorre fòra delloc actiu de la proteïna. Aixina, existixen les denominades «mutacions sinònimes» o «mutacions silencioses» en les que la mutació altera la base situada en la tercera posició del codón pero no causa substitució aminoacídica per la redundància del còdic genètic. L'aminoàcit insertat serà el mateix que abans de la mutació. Pel contrari, les mutacions no sinònimes són aquelles que sí donen lloc a una substitució aminacídica. També, en el cas de les «mutacions neutres», l'aminoàcit insertat és distint pero en unes propietats fisicoquímica similars, per eixemple la substitució de glutámico per aspártico pugues no tindre efectes funcionals en la proteïna degut a que els dos són àcits i similars en tamany. També podrien considerar-se neutres aquelles mutacions que afecten a zones del genoma sense funció aparent, com les repeticions en tàndem o disperses, les zones intergénicas i els intrones.

De lo contrari, la mutació gènica o també cridada puntual, pot tindre conseqüències severes, com per eixemple:

• La substitució de valina per àcit glutámico en la posició 6 de la cadena polipeptídica de la beta-globina dona lloc a la maltia anèmia de cèles falciformes en individus homocigóticos degut a que la cadena modificada té tendència a cristalizar a baixes concentracions d'oxigen.
• Les proteïnes del colágeno constituïxen una família de molècules estructuralment relacionades que són vitals per a l'integritat de molts teixits inclosos la pell i els ossos. La molècula madura del colágeno està composta per 3 cadenes polipeptídicas unides en una triple hèliç. Les cadenes s'associen primer pel seu extrem C-terminal i després es enroscan cap a l'extrem N-terminal. Per a conseguir este plegat, les cadenes de colágeno tenen una estructura repetitiva de 3 aminoàcits: glicina - X - I (X és generalment prolina i I pot ser qualsevol d'un gran ranc d'aminoàcits). Una mutació puntual que canvie un sol aminoàcit pot distorsionar l'associació de les cadenes pel seu extrem C-terminal evitant la formació de la triple hèliç, lo que pot tindre conseqüències severes. Una cadena mutante pot evitar la formació de la triple hèliç, aun cuando hi haja dos monòmers de tipo salvage. Al no tractar-se d'una enzima, la chicoteta cantitat de colágeno funcional produït no pot ser regulada. La conseqüència pot ser la condició dominant letal osteogénesis imperfecta.

Bases moleculars de la mutació gènica

• Mutació per substitució de bases: Es produïxen en canviar en una posició un parell de bases per un atre (són les bases nitrogenades les que distinguixen els nucleòtits d'una cadena). Distinguim dos tipos que es produïxen per diferents mecanismes bioquímics:
  • Mutacions transicionals o simplement transicions, quan un parell de bases és substituït per la seua alternativa del mateix tipo. Les dos bases púricas són adenina (A) i guanina (G), i les dos pirimídicas són citosina (C) i timina (T). La substitució d'un parell AT, per eixemple, per un parell GC, seria una transició.
  • Mutacions transversionals o transversiones, quan un parell de bases és substituïda per una atra de l'atre tipo. Per eixemple, la substitució del parell AT per TA o per CG.
• Mutacions de corriment estructural, quan s'afigen o es lleven parells de nucleòtits alterant-se la llongitut de la cadena. Si s'afigen o lleven parells en un número que no siga múltiple de tres (és dir si no es tracta d'un número exacte de codones), les conseqüències són especialment greus, perque a partir d'eixe punt, i no solament en ell, tota l'informació queda alterada. Hi ha dos casos:
  • Mutació per pèrdua o deleción de nucleòtits: en la seqüència de nucleòtits es pert un i la cadena s'acurta en una unitat.
  • Mutació per inserció de nous nucleòtits: Dins de la seqüència de l'ADN s'introduïxen nucleòtits adicionals, interposts entre els que ya hi havia, allargant-se correspondientemente la cadena.
• Mutacions en els llocs de tall i empalme, montage o ayuste (Splicing)

Les mutacions de corriment del marc de llectura també poden sorgir per mutacions que interferixen en el ayuste del ARN mensager. El començ i final de cada intrón en un gen estan definits per seqüències conservades d'ADN. Si un nucleòtit muta en una de les posicions altament conservada, elloc no funcionarà més, en les conseqüències predibles per al ARNm madur i la proteïna codificada. Hi ha molts eixemples d'estes mutacions, per eixemple, algunes mutacions en el gen de la beta globina en la beta talasemia són causades per mutacions dels llocs d'ayuste.

Mutacions espontànees o induïdes

Les mutacions poden ser espontànees o induïdes. Les primeres són aquelles que sorgixen normalment com a conseqüència d'errors durant el procés de replicació d'ADN. Tals errors ocorren en una provabilitat de 10⁻⁷ en cèles haploides i 10⁻¹⁴ en diploides.

Mutacions induïdes

Les mutacions induïdes sorgixen com a conseqüència de l'exposició a mutágenos químics o biològics o a radiacions. Entre els mutágenos químics es poden citar:

• els anàlecs de bases de l'ADN (com la 2-aminopurina), molècules que s'assemblen estructuralment a les bases púricas o pirimidínicas pero que mostren propietats d'apareamiento errònees;
• els agents alquilantes com la nitrosoguanidina, que reacciona directament en l'ADN originant canvis químics en una o una atra base i produint també apareamientos erròneus;
• i, per últim, els agents intercalantes com les acridinas, que es intercalan entre 2 parells de bases de l'ADN, separant-les entre sí. Com mutágenos biològics podem considerar l'existència de transposones o virus capaços d'integrar-se en el genoma. Les radiacions ionizantes (rajos X, rajos còsmics i rajos gamma) i no ionizantes (sobretot la radiació ultravioleta) també induïxen mutacions en l'ADN; les primeres s'originen pels radicals lliures que reaccionen en l'ADN inactivándolo, i les segones apareixen com a conseqüència de la formació de dímers de pirimidina en l'ADN, és dir, com a conseqüència de l'unió covalente de 2 bases pirimidínicas adjacents. Un agent utilisat a sovint per a induir mutacions (mutagénesis) en organismes experimentals és el EMS (sulfat d'etilmetano). Este mutágeno pot alterar la seqüència d'ADN de diverses maneres com modificar químicament les bases de G en ADN. Esta alteració en la seqüència d'un gen es coneix com mutació puntual.

Mutacions espontànees

Les principals causes de les mutacions que es produïxen de forma natural o normal en les poblacions són tres: els errors durant la replicació d'ADN, les lesions o danys fortuïts en l'ADN i la movilisació en el genoma dels elements genètics transponibles.

Errors en la replicació

Durant la replicació d'ADN poden ocórrer diversos tipos d'errors que conduïxen a la generació de mutacions. Els tres tipos d'errors més freqüents són:

• La tautomería: les bases nitrogenades es troben habitualment en la seua forma cetònica i en menys freqüència apareixen en la seua forma tautomérica enólica o imino. Les formes tautoméricas o enólicas de les bases nitrogenades (A, T, G i C) mostren relacions d'apareamiento distintes que les formes cetòniques: A-C, T-G, G-T i C-A. El canvi de la forma normal cetònica a la forma enólica produïx transicions. Els errors en el apareamiento incorrecte de les bases nitrogenades poden ser detectats per la funció correctora de proves de l'ADN polimerasa III.
• Les mutacions de canvi de fase o pauta de llectura: es tracta d'insercions o deleciones d'un o molt pocs nucleòtits. Segons un model propost per Streisinger, estes mutacions es produïxen en freqüència en regions en seqüències repetides. En les regions en seqüències repetides, per eixemple, TTTTTTTTTT..., o per eixemple, GCGCGCGCGCGCG...., durant la replicació es pot produir l'esmonyida d'una de les dos hèlices (l'hèliç mòle o la de nova síntesis) donant lloc a lo que es diu «apareamiento erròneu esgolat». L'esmonyida de l'hèliç de nova síntesis dona lloc a una adició, mentres que l'esmonyida de l'hèliç mòle origina una deleción. En el gen lac I (gen estructural de la proteïna repressora) de I. coli s'han trobat punts calents (regions en les que la mutació és molt freqüent) que coincidixen en seqüències repetides: un eixemple és el punt calent CTGG CTGG CTGG.
• Deleciones i duplicació grans: les deleciones i duplicació de regions relativament grans també s'han detectat en prou freqüència en regions en seqüències repetides. En el gen lac I d'I. coli s'han detectat deleciones grans que tenen lloc entre seqüències repetides. Es creu que estes mutacions podrien produir-se per un sistema semblant al propost per Streisinger («apareamiento erròneu esgolat») o be per entrecreuat desigual.

Lesions o danys fortuïts en l'ADN

Erro al crear miniatura:

Antennapedia en Drosophila melanogaster

Erro al crear miniatura:

D. melanogaster types (clockwise): brown eyes with black body, cinnabar eyes, sépia eyes with ebony body, vermilion eyes, white eyes, and wild-type eyes with yellow bodyDrosophila melanogaster

Erro al crear miniatura:

Drosophila melanogaster mutation: yellow cross-veinless forked fruit fly.Drosophila melanogaster

Poden donar-se tres tipos de danys fortuïts en l'ADN:

• La despurinización consistix en la ruptura de l'enllaç glucosídico entre la base nitrogenada i el sucre al que està unida en pèrdua d'una adenina o d'una guanina . Com a conseqüència apareixen llocs apurínicas (o siga, sense bases púricas). Existix un sistema de reparació d'este tipo de lesions en l'ADN. Este tipo de lesió és la més recurrent o freqüent: s'estima que es produïx una pèrdua de 10 000 cada 20 hores a 37 °C.
• La desaminación consistix en la pèrdua de grups amino. La citosina per desaminación es convertix en uracilo i el uracilo emparella en adenina produint-se transicions: GC→AT. El uracilo no forma part de l'ADN, existint una enzima anomenada glucosidasa d'uracilo encarregada de detectar la presència d'este tipo de base en l'ADN i retirar-ho. En retirar el uracilo es produïx una sèu o lloc apirimidínica. La 5-Metil-Citosina (5-Em-C) per desaminación es convertix en Timina (T). La Timina (T) és una base normal en l'ADN i no es retira, per tant estos errors no es reparen. Este tipo de mutació també genera transicions.
• Els danys oxidatius en l'ADN. El metabolisme aeròbic produïx radicals superóxido O₂, peròxit d'hidrogen H₂O₂ i hidroxilo. Estos radicals produïxen danys en l'ADN, i una de les principals alteracions que originen és la transformació de la guanina en 8-oxo-7,8-dihidro-desoxiguanina que aparea en l'Adenina. La 8-oxo-7,8-dihidro-desoxiguanina rep el nom abreviat de 8-oxo-G. Esta alteració de l'ADN produïx transversiones: GC→TA.

Elements genètics transponibles

Els elements genètics transponibles són seqüències d'ADN que tenen la propietat de canviar de posició dins del genoma, per tal causa també reben el nom d'elements genètics mòvils. Per tant, quan canvien de posició i abandonen elloc en el que estaven, en eixe lloc, es produïx un deleción o pèrdua de bases. Si l'element transponible estava insertat en l'interior d'un gen, pot ser que es recupere la funció de dit gen. D'igual forma, si l'element genètic mòvil en canviar de posició s'inserta dins d'un gen es produïx una adició d'una gran cantitat de nucleòtits que tindrà com a conseqüència la pèrdua de la funció de dit gen. Per tant, els elements genètics transponibles produïxen mutacions. La seua existència va ser proposta per Barbara McClintock (1951 a 1957) en el dacsa. No obstant, la seua existència no es va demostrar fins a molt més vesprada en bactèries. En el fenomen de la transposició no s'ha trobat una relació clara entre la seqüència de la sèu donadora (lloc en el que està el transposón) i la sèu aceptora (lloc al que s'incorpora el transposón). Alguns transposones mostren una preferència per una determinada regió (zona de 2000 a 3000 parells de bases), pero dins d'ella semblen insertar-se a l'encert.

Transposones en Bactèries

En Bactèries existixen dos tipos de transposones:

• Transposón Simple, Seqüència d'Inserció o Element d'Inserció (IS): els transposones simples contenen una seqüència central en informació per a la transposasa i en els extrems una seqüència repetida en orde invers. Esta seqüència repetida en orde invers no és necessàriament idèntica, encara que molt pareguda. Quan un transposón simple s'integra en lluna determinat punt de l'ADN apareix una repetició directa de la seqüència diana (5-12 pb).
• Transposón Compost (Tn): contenen un element d'inserció (IS) en cada extrem en orde directe o invers i una regió central que ademés sol contindre informació d'un atre tipo. Per eixemple, els Factors de transferència de resistència (RTF), posseïxen informació en la zona central per a resistència a antibiòtics (cloranfenicol, kanamicina, tetraciclina, etc.). Tant els elements IS com els transposones composts (Tn) tenen que estar integrats en una atra molècula d'ADN, el cromosoma principal bacterià o en un plasmidi, mai es troben lliures.

Transposones en eucariota

• Transposones en plantes

Els transposones varen ser descoberts per Barbara McClintock (entre 1951 i 1957) en dacsa, no obstant, quan va postular la seua existència la comunitat científica no va comprendre adequadament els seus treballs. Anys més vesprada, ella mateixa va comparar els "elements controladors" que havia descrit (elements cromosòmics transponibles) de dacsa en els transposones dels plasmidis. Els seus treballs varen rebre el Premi Nobel en 1983. Dins de les famílies d'elements controladors de dacsa es poden distinguir dos classes:

Els elements autònoms: capaços d'escindir-se de la sèu donadora i transponerse.

Els elements no autònoms: són estables, i solament es tornen inestables en presència dels autònoms en posició trans. En el sistema Ac-Ds (Activador-Dissociació) estudiat per McClintock, Ac és l'element autònom i Ds és l'element no autònom. Ademés del sistema Ac-Ds en dacsa s'han descrit atres sistemes com el Mu (Mutador), sistema Spm (Supresor-Mutador), sistema R-stippled i sistema MrRm. També s'han trobat transposones en atres espècies de plantes, tals com en la «boca de dragó» o «conejito» (Anthirrhinum majus), en Petunia i en soja (Glycine max), etc..

• Transposones en mamífers

En mamífers es coneixen tres classes de seqüències que són capaces de transponerse o canviar de posició a través d'un ARN intermediari:

Retrovirus endógenos: semblants als retrovirus, no poden infectar noves cèles i estan restringits a un genoma, pero poden transponerse dins de la cèla. Posseïxen llargues seqüències repetides en els extrems (LTR), gens env (en informació per a la proteïna de la coberta) i gens que codifiquen per a la trasnrciptasa inversa, com els presents en retrovirus.

Retrotransposones o retroposones: carixen de LTR i dels gens env (en informació per a la proteïna de la coberta) de retrovirus. Contenen gens per a la transcriptasa inversa i poden transponerse. Tenen una seqüència rica en parells A-T en un extrem. Un eixemple, són els elements LINE-1 (elements llarcs dispersos) en humans i rates.

Retropseudogenes: carixen de gens per a la transcriptasa inversa i per tant són incapaces de transponerse de forma independent, encara que si poden canviar de posició en presència d'atres elements mòvils que posseïxquen informació per a la trasncriptasa inversa. Posseïxen una regió rica en parells A-T en un extrem i els hi ha de dos tipos:

Pseudogenes processats: estan en baix número de còpies i deriven de gens transcritos per la ARN Poilimerasa II, sent gens que codifiquen per a polipèptits. Estos pseudogenes processats carixen d'intrones.

SINES (elements curts dispersos): estan en alt número de còpies en mamífers. Dos eixemples són la seqüència Alu d'humans i B1 de rata, que deriven de gens transcritos per la ARN polimerasa III utilisant un promotor intern. La seqüència Alu és la més abundant en el genoma humà, existint 750.000 còpies disperses pel genoma, aproximadament existix una còpia cada 4000 pb. Esta seqüència posseïx un contingut relativament alt en (G+C) i presenta una elevada homologia (70-80 %) en la seqüència B1 de rata. Li la denomina seqüència Alu per posseir en el seu interior una diana per a la endonucleasa de restricció Alu. Les seqüències Alu humanes tenen al voltant de 280 pb i estan flanquejades per repeticions directes curtes (6-18 pb). Una seqüència típica Alu és un dímer repetit en tàndem, l'unitat que es repetix té un tamany aproximat de 120 pb i va seguida d'una curta seqüència rica en parells A-T. No obstant, existix una asimetria en les unitats repetides, de manera que la segona unitat conté una seqüència de 32 pb absent en la primera. Les unitats repetides de la seqüència Alu mostren una elevada semblança en la seqüència del ARN 7SL, un component que juga un paper important en el transport de les proteïnes a través de la membrana del retícul endoplasmático.

Dominancia i recesividad de les mutacions

La majoria de les mutacions són recesivas

La majoria de les mutacions són recesivas degut a que la major part dels gens codifica per a enzimes. Si un gen esta inactiu es produïx una reducció en el nivell d'activitat de l'enzima que pugues no ser superior al 50 % ya que el nivell de transcripció dels gens residuals pot aumentar-se per regulació en resposta a qualsevol aument en la concentració del substrat. Aixina mateix, la proteïna en sí mateixa pot estar subjecta a regulació (per fosforilación, per eixemple) de tal forma que la seua activitat puga ser aumentada per a compensar qualsevol falta en el número de molècules. En qualsevol cas, a menos que l'enzima controle la velocitat del pas limitante en la ruta bioquímica, una reducció en la cantitat de producte pot no importar. l fenotip. Esta maltia és causada per mutacions en el gen que codifica per a l'enzima fenilanina hidroxilasa, la qual convertix l'aminoàcit fenilanina a tirosina. Si un individu és homocigota per a als que eliminen completament qualsevol activitat d'esta enzima, la fenilanina no podrà ser metabolizada i aumentarà els seus nivells en sanc fins a un punt en el qual comença a ser amoladora per al cervell en desenroll. És de rutina determinar esta condició en els recent naixcuts per mig de l'anàlisis d'una chicoteta gota de sanc (Test Guthrie). Este estudi ha revelat que existixen poques persones en una condició coneguda com Hiperfenilaninemia Benigna. Estos individus tenen nivells moderadament alts fenilanina en sanc. Els seus nivells de fenilanina hidroxilasa constituïxen aproximadament el 5 % del normal. A pesar d'açò, són aparentment perfectament saludables i no sofrixen de les anormalitats cerebrals causades per la falta total de l'activitat enzimàtica. Pero no totes les mutacions recesivas afecten a gens que codifiquen per a la síntesis d'enzimes. Un eixemple d'això ho tenim en la Beta-Talasemia. Esta maltia es produïx per alteracions en el gen HBB (localisat en el cromosoma 11) que codifica per a la cadena beta de l'hemoglobina i que es transmet en una herència autosómica recesiva. Les mutacions en este gen conduïxen a una disminució o absència de síntesis de la cadena de beta globina lo que dona lloc a una hemoglobina deficitària, que afecta a l'unió i transport de l'oxigen, generant anèmia més o menys severa depenent del tipo de mutació i si esta està en homocigosis o en heterocigosis en els pacients. S'han descrit més de 200 mutacions en este gen; una d'elles és la mutació sense sentit Gln40stop, en la que s'introduïx un codón primerenc de parada generant una proteïna truncada i que sembla ser exclusiva de la població de l'illa de Cerdenya. Esta mutació presenta una freqüència superior al 5% entre la població sarda front a menys d'un 0.1% en qualsevol atra població de les consultades en bases de senyes com per eixemple la del Proyecte 1000 genomes.

Mutacions dominants

Haploinsuficiencia

En este cas, la cantitat de producte d'un gen no és suficient per a que el metabolisme siga el normal. Potser l'enzima produïda siga la responsable de regular la velocitat del pas limitante en una reacció d'una ruta metabòlica. La telangiectasia hemorrágica hereditària és una displàsia vascular autosómica dominant que du a telangiectasias i malformacions arteriovenosas de la pell, mucosas i vísceras, provocant ocasionalment la mort per sagnats incontrolats. Està causada per una mutació en el gen ENG, que codifica per a l'endoglina, proteïna receptora del factor beta transformante de creiximent (TGF-beta). Potser el TGF-beta no siga capaç d'eixercir un efecte suficient en les cèles quan solament està present la mitat de la cantitat normal del receptor.

Efecte dominant negatiu

Certes enzimes té una estructura multimérica (composta per vàries unitats) i l'inserció d'un component defectuós dins d'eixa estructura pot destruir l'activitat de tot el complex. El producte d'un gen defectuós, llavors, interferix en l'acció de l'al normal. Eixemples d'este efecte són les mutacions que causen l'osteogénesis imperfecta i certs tumors intestinals.

Guany de funció

És impossible imaginar que per una mutació un gen puga guanyar una nova activitat, pero potser elloc actiu d'una enzima puga ser alterat de tal forma que desenrolle especificidad per un nou substrat. Si açò és aixina, cóm pot ocórrer l'evolució? Eixemples en genètica humana de gens en 2 als tan diferents són rares pero un eixemple està donat pelocus ABO. La diferència entre els loci A i B està determinada per 7 canvis nucleotídicos que varen dur a canvis en 4 aminoàcits. Provablement solament un d'estos canvis és responsable del canvi en especificidad entre les enzimes alfa-3-N-acetil-D-galactosaminiltransferasa (A) i alfa-3-D-galactosiltransferasa. També hi ha molts eixemples de l'evolució humana a on molts gens s'han duplicat i en conseqüència han divergit en les seues especificidad pel substrat. En el cromosoma 14 hi ha un chicotet grup de 3 gens relacionats, alfa-1-antitripsina (AAT), alfa-1-antiquimotripsina (ACT) i un gen relacionat que ha divergit de tal forma que provablement ya no siga funcional. Les relacions estructurals entre AAT i ACT són molt òbvies i abdós són inhibidors de proteasas, pero ara clarament complixen rols lleument diferents degut a que tenen diferents activitats contra un ranc de proteasas i estan baix una regulació diferent.

Dominancia a nivell organísmico pero recesividad a nivell celar

Alguns dels millors eixemples d'açò es troben en l'àrea de la genètica del càncer. Un eixemple típic seria el d'un gen supresor de tumor com en retinoblastoma.

Taxes de mutació

Erro al crear miniatura:

Taxes de mutació en eucariota, bactèries, virus i viroides comparades.

Les taxes de mutació han segut medides en una gran varietat d'organismes. En mamífers la taxa de mutació d'1 en $2,2*10^9$ bases nucleotídicas, mientras que, en el atre extremo de la escala els virus d'ARN tienen una tasa de mutación del orden de 1 variando en $10^6$ a $10^4$. La cantidad de mutaciones tiene relación con el tipo d'enzima involucrada en la copia del material genético. Esta enzima (ADN o ARN polimerasa, según el caso) tiene distintas tasas d'error y esto incide directamente en el número final de mutaciones. A pesar de que la incidencia de les mutaciones es relativamente grande en relación con el número d'organismes de cada especie, la evolución no depende solo de les mutaciones que surgen en cada generación, sino de la interacció de toda esta acumulación de variabilidad con la selecció natural y la deriva genética durante l'evolución de les especies. els viroides, agentes infecciosos compuestos por moléculas d'ARN tienen el récord de ser les entidades biològiques que mutan más rápidamente que cualquier atra con una tasa de mutación de 1 en $10^2$ y una subtitución de 1/400 por sitio, la más alta reportada per a cualquier entidad biològica. Esta alta tasa de mutación esta asociada al ser d'ARN único y su simplicidad extrema sin codificación de proteínas y sin transcripción d'ADN, replicación propensa a errores, factores de replicación en el huésped y escape dels sistemas d'inmunidad. Por atra parte els virus ARN, tienen la segunda tasa más alta de mutación de 1 variando en $10^6$ a $10^4$ debido a ello en humans han segut difícils de controlar aplegant a desencadenar pandèmias incontrolables i resistència a vacunas. L'alta taxa de mutació esta associada justament a la falta de transcripció d'ADN, factors de replicació en l'hoste i escape dels sistemes d'immunitat.

La taxa de mutació pot tindre conseqüències negatives en els anàlisis de filogenético molecular, ya que si un organisme té altes taxes de mutació en contraposició en els seus parents, este organisme se separara en l'anàlisis dels seus verdaders parents o s'agrupara artificialment en un atre organisme relacionat distantemente que tinga alta taxa de mutació desencadenant l'artefacte d'atracció de branques llargues. Un eixemple són els fongos microsporidios paràsits extrems d'animals que en un principi varen ser ubicats erròneament en la base del arbre eucariota, molt lejanamente dels restants fongos. En els virus la relació filogenético entre virus que infecten hostes diferents com animals i bactèries deuen prendre's en precaució. En els sers vius els organismes que mutan més ràpidament són els paràsits com a conseqüència de continuar en l'adaptació a l'hoste i escapar dels sistemes immunològics, els quals poden resultar difícils d'alinear en els seus parents de vida lliure.

Mutacions i polimorfisme

Les mutacions poden considerar-se patològiques o anormals, mentres que els polimorfisme són variacions normals en la seqüència de l'ADN entre uns individus a uns atres i que superen l'un per cent en la població, per lo que no pot considerar-se patològic. La majoria dels polimorfisme procedixen de mutacions silentes.

Contribució de les mutacions a l'organisme

La contribució de les mutacions als teixits és diferent, lo que pot deure's a les distintes taxes de mutació per divisió celar i al distint número de divisions celars en cada teixit. Ademés, sabent els processos mutacionals, les taxes de mutació i el procés de desenroll dels teixits, es pot conéixer l'història de les cèles individuals. Per a lo que cal basar-se en la seqüenciació del genoma celar.

Mutació i evolució

Les mutacions són la matèria primera de l'evolució biològica. L'evolució té lloc quan una nova versió d'un gen, que originalment sorgix per una mutació, aumenta la seua freqüència i s'estén a l'espècie gràcies a la selecció natural o a tendències genètiques aleatòries (fluctuacions casuals en la freqüència dels gens). Abans es pensava que les mutacions dirigien l'evolució, pero en l'actualitat es creu que la principal força directora de l'evolució és la selecció natural, no les mutacions. No obstant, sense mutacions les espècies no evolucionarien. La selecció natural actua per a incrementar la freqüència de les mutacions ventajoses, que és com es produïx el canvi evolutiu, ya que eixos organismes en mutacions ventajoses tenen més possibilitats de sobreviure, reproduir-se i transmetre les mutacions a la seua descendència. La selecció natural actua per a eliminar les mutacions desventajosas; per tant, està actuant contínuament per a protegir a l'espècie de la decadència mutacional. No obstant, la mutació desventajosa sorgix a la mateixa velocitat a la que la selecció natural'elimina, per lo que les poblacions mai estan completament netes de formes mutantes desventajosas dels gens. Eixes mutacions que no resulten ventajoses poden ser l'orige de malties genètiques que poden transmetre's a la següent generació. La selecció natural no actua sobre les mutacions neutrals, pero les mutacions neutrals poden canviar de freqüència per processos aleatoris. Existixen controvèrsia sobre el percentage de mutacions que són neutrals, pero generalment s'accepta que, dins de les mutacions no neutres, les mutacions desventajosas són molt més freqüents que les mutacions ventajoses. Per tant, la selecció natural sol actuar per a reduir el percentage de mutacions al mínim possible; de fet, el percentage de mutacions observat és prou baix.

Mutació i càncer

El càncer està causat per alteracions en oncogenes, gens supresores de tumors i/o gens de micro ARN. Un sol canvi genètic és usualment insuficient per a que es desenrolle un tumor maligne. La major part de l'evidència indica que tal desenroll involucra un procés de varis passos seqüencials en els quals ocorren alteracions en varis, freqüentment molts, d'estos gens. Un oncogén és un gen que, quan és desregulado, participa en l'inici i desenroll del càncer. Les mutacions gèniques que donen com resultat l'activació dels oncogenes incrementen la possibilitat de que una cèla normal es convertixca en una cèla tumoral. Des de la década dels '70 s'han identificat dotzenes d'oncogenes en els sers humans. Els oncogenes, a lo manco en sentit figurat, són els perpetus antagonistas dels gens supresores tumorals, els quals actuen prevenint el dany de l'ADN i mantenen les funcions celars baix un equilibrat control. Existix molta evidència que recolza la noció de que la pèrdua o inactivación per mutacions puntuals dels gens supresores de tumors pot dur a una cèla a transformar-se en cancerosa. Els oncogenes s'originen a partir de mutacions en gens normals, cridats proto-oncogenes. Els proto-oncogenes usualment codifiquen per a proteïnes que ajuden a regular el cicle celar o la diferenciació celar i es troben freqüentment involucrats en la transducció de senyal i en l'eixecució de senyals mitogénicas. S'ha descobert, per un atre costat, que els micro ARNs (chicotets ARNs de 20 a 25 nucleòtits de llongitut) poden controlar l'expressió dels oncogenes regulant-els negativament. Per eixa raó, les mutacions en els micro ARNs poden dur a l'activació dels oncogenes.

Hipermutación somàtica

AP La hipermutación somàtica (o SHM, per les seues sigles en anglés) és un mecanisme celar, que forma part del modo en cóm s'adapta el sistema immune a nous elements estranys (per eixemple bactèrias). La seua funció és diversificar els receptors que usa el sistema inmunitario per a reconéixer elements estranys (antígeno) i permet al sistema immune adaptar la seua resposta a les noves amenaces que es produïxen a lo llarc de la vida d'un organisme. La hipermutación somàtica implica un procés de mutació programada que afecta a les regions variables dels gens d'immunoglobulina. A diferència de molts atres tipos de mutació, la SHM afecta solament a cèles inmunitario individuals i les seues mutacions, per lo tant, no es transmeten a la descendència.

Diferents tipos de mutació

La mutació es definix tradicionalment com una modificació en l'informació genètica, produïda per un canvi brusc i de tipo hereditari, intervenint un o varis caràcters. No obstant, la posada en evidència de l'ADN com a soport químic de l'informació genètica i la possibilitat d'accedir al coneiximent específic de la seqüència de nucleòtits que caracterisa cada cromosoma ha dut a propondre una nova definició: Tot canvi que afecta la seqüència de nucleòtits és una mutació.

Mutacions i genètica de poblacions

Ademés, a nivell de la genètica de poblacions es definix com un error en la reproducció conforme al mensage hereditari. Ella va a transformar un al en un atre, nou o ya existent en la població. El rol de la mutació en l'evolució és primordial, perque és l'única font de gens nous. No obstant, una volta que un nou gen ha aparegut en la població, ya no és ell mateix qui va a determinar el seu futur: si este nou al és més favorable o desfavorable que els antics, serà la selecció naturala que va a determinar l'evolució posterior de la seua freqüència en la població.

A nivell de població, la persistència depén de la mantención de l'informació genètica. Per a conseguir açò, els organismes intenten disminuir la taxa de mutació i llimitar les mutacions deletéreas. No obstant, l'adaptació a noves situacions necessita un cert nivell de variació genètica per a obtindre mutacions rares i benèfiques. El número de mutacions d'una població és determinat pel tamany d'ella, ademés de la taxa de mutació de l'organisme. En conseqüència, per a tot tamany de població determinat, un organisme deurà desenrollar una taxa de mutació que optimise entre les mutacions deletéreas comunes, i les rares mutacions beneficioses, que aumenten l'adaptació a llarc determini. La relació òptima entre cost i benefici deurà canviar d'acort a les circumstàncies i els hàbits de vida. Una taxa de mutació elevada podria ser més costosa per a un organisme ben adaptat al seu mig ambient constant, que per a un organisme mal adaptat a un mig ambient que està en continu canvi. De qualsevol manera i en general, la taxa de mutació és minimisada per la selecció. Hi ha, per un atre costat, arguments teòrics que mostren que les mutacions poden ser seleccionades positivament pel fet de créixer en un mig ambient determinat, a on la selecció necessita de mutantes rars repetits i que la variabilitat genètica és llimitada. Açò succeïx quan la població és chicoteta i els mutantes rars poden oferir una ventaja selectiva (per eixemple resistència als antibiòtics) més important que el cost selectiu per a l'adaptació. Per eixemple, en el cas de VIH, numeroses mutacions aleatòries es produïxen a cada cicle de la replicació viral, per la poca fidelitat que posseïx la transcriptasa inversa durant la transcripció. Algunes d'estes mutacions seran seleccionades, per la pressió que eixercixen els Limfocits T Citotóxicos (CTL) específics per als epítopos salvages. O les respostes citotóxicas primerenques semblen tindre una activitat anti-viral més eficaç, i l'escape a esta resposta explicaria la progressió viral.

Tipos de mutació en el VIH

Diferents tipos de mutacions poden pertorbar la presentació de molècules del CMHI. Mutacions a nivell de regions confrontants dels epítopes van a intervindre en la capacitat de separació de proteïnes virals pel proteosoma o en la capacitat de transport celar. De la mateixa manera, mutacions que succeïxen en els epítopes mateixos, disminuïxen la resposta citotóxica específica per als CTL. Si estes mutacions concernixen els residus d'anclaje, elles podrien provocar una inhibició completa de l'unió del péptido en les molècules de CMHI. En fi, les mutacions relacionades en els aminoàcits relacionats en els residus d'anclaje en els epítopes poden igualment modificar l'interacció del péptido en la molècula del CMHI per motius de conformació espacial. Si l'unió CMHI-Péptido no és estable, el complex és separat abans de l'unió en el TCR (T Cell Receptor) i el reconeiximent del péptido pels limfocits T citotóxicos no es portarà a terme. És aixina com el virus de VIH està obligat a estar en un permanent equilibri entre les mutacions d'escape a la resposta immune i el cost funcional per a ell que podrien estar lligades a estes mutacions, com una disminució en l'adaptació o de la seua poder infectante. Per un atre costat, ha segut demostrat que en el cas de la resposta pels CTL, les mutacions ocorregudes en regions funcionals importants conduirien a la no viabilitat d'estos mutantes. Per eixemple, mutacions d'escape a CTL en regions codantes Gag p-24 van a produir una disminució significativa en l'adaptació viral, pel contrari una mutació d'escape en les regions codantes Env gp-120 no tenen efecte en l'adaptació viral.

Vore també

• Deleción
• Diversitat genètica
• Mutacionisme
• Evolució biològica
• Selecció natural
• Poliploidía
• Aneuploidía
• Adermatoglifia

Bibliografia

• Klug, W. S., Cummings, M. R. i Spencer, C. A. (2006) Conceptes de Genètica. 8ª . edició. Pearson Prentice Hall. Madrit: 213-239
• Pierce, B. A. (2005) Genètica: Un enfocament conceptual. 2ª. edició. Edit. Medica Panamericana. Madrit.
• Griffiths, A. J. F.; Wessler, S. R.; Lewontin, R. C. i Carroll, S. B. (2008) Genètica. 9ª. edició. McGraw-Hill. Interamericana. Madrit.
• Griffths, A. J. F; Gelbart, W. M.; Miller, J. H.; Lewontin, R. C. (2000) Genètica moderna. McGraw-Hill/ Interamericana.
• Brown, T. A.(2008). Genomes. 3ª. edició. Editorial Medica Panamericana.
• Lewin, B. (2008). Gens IX. McGraw-Hill/Interamericana.
• Fernández Piqueras J, Fernández Peralta AM, Sants Hernández J, González Aguilera JJ (2002) Genètica. Ariel Ciència.
• Hartl DL, Jones EW (2009) Genetics. Analysis of gens and genomes.
• Alberts, Bruce, et al. Molecular Biology of the Cell, 4th ed. New York: Garland Publishing, 2000.
• Atherly, Alan G., Jack R. Girton, and John F. McDonald. The Science of Genetics. Philadelphia, PA: Saunders College Publishing, 1998.
• Cooper, D. N. Human Gene Mutation. Bios Scientific Publishers Ltd., 1997.
• Departament de Genètica. Facultat de Genètica. Universitat Complutense de Madrit. Mutació. ucm. es/info/genetica/grupod/Mutacion/mutacion. htm
• Facultat de Ciències Exactes i Naturals. Mutació. fcien. edu. uy/utem/camgen/camgen.pdf
• Griffiths Anthony J. F., William M. Gelbart, Jeffrey H. Miller and Richard Lewontin ncbi. nlm. nih. gov/books/bv. fcgi? highlight=mutation&rid=mga. section.1052#1060 Mutational Analysis. In Modern Genetic Analysis. W. H. Freeman and Company ISBN 0-7167-3597-0.
• Griffiths Anthony J. F., William M. Gelbart, Jeffrey H. Miller and Richard Lewontin (1999).ncbi. nlm. nih. gov/books/bv. fcgi? highlight=Mutations,Gene&rid=mga. section.996 The Molecular Basis of Mutation. In Modern Genetic Analysis. W. H. Freeman and Company ISBN 0-7167-3597-0.
• Brown, T. A. (1999) Genomes. Oxford: Bios Scientfic Publishers. ISBN 978-0-471-31618-3
• John, B. (1990) Meiosis. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-35053-2
• Lewin, B.. (1999) Gens VII. Oxford University Press.
• Rees, H. & Jones, R. N.. (1977) Chromosome genetics. Arnold.
• Stickberger, M. W.. (1985) Genetics. 3rd. Macmillan, New York. ISBN 978-0-02-418070-4.
• Klug, W. S. & Cummings, M. R.. (2000) Concepts of genetics. 6th. Prentice Hall.
• Kimura, Motoo. Population Genetics, Molecular Evolution, and the Neutral Alle Theory: Selected Papers. Chicago: University of Chicago Press, 1994. ISBN 978-0-226-43562-6.
• Lewontin, Richard C. The Genetic Basis of Evolutionary Change. New York: Columbia University Press, 1974.
• Ohta, T. "The Nearly Neutral Theory of Molecular Evolution". Annual Review of Ecology and Systematics 23 (1992): 263–286.
• Radman, Miroslav. "Mutation: Enzymes of Evolutionary Change". Nature 401 (1999): 866–868.
• Woodruff, R. C., and John N. Thompson, eds. Contemporary Issues in Genetics and Evolution, Vol. 7: Mutation and Evolution. Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic Publishing, 1998.
• Chapter 7, ncbi. nlm. nih. gov/entrez/query. fcgi? cmd=Search&db=books&doptcmdl=GenBookHL&term=mutation+AND+mga%5Bbook%5D+AND+110363%5Buid%5D&rid=mga. section.996 The Molecular Basis of Mutation in Modern Genetic Analysis by Anthony J. F. Griffiths, William M. Gelbart, Jeffrey H. Miller and Richard C. Lewontin (1999).
• Lacadena, Juan Ramón. Genètica. Madrit: Edicions AGESA, 3ª ed., 1981. Tractat de genètica; **Lewontin, R. C. La base genètica de l'evolució. Barcelona: Edicions Omega, 1979.
• Portes, M. J. Genètica: fonaments i perspectives. Madrit: McGraw-Hill - Interamericana d'Espanya,1890.

Enllaços externs

Commons

• Erro al crear miniatura: Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre Mutació.
• El contingut d'est artícul incorpora material d'una entrada de l'Enciclopedia Libre Universal, publicada en castellà baix la llicència Creative Commons Compartir-Igual 3.0.
• archive. org/web/20060719184735/http://www. portalmundos. com/mundobiologia/genetica/mutaciones. htm Mutacions: L'incessant transformació del genoma
• biologyreference. com/Mo-Nu/Mutation. html Mutació en Biology Reference Mutation
• https://es. m. wikipedia. org/wiki/Hemiplejía_alternante_de_la_infancia
• archive. org/web/20091211223324/http://oliba. uoc. edu/adn/index. php? option=com_content&view=artícul&id=199&Itemid=171&lang=es Mutació: l'estranya marca de l'horror d'Hiroshima. Museu Virtual Llegint ellibre de la Vida
• abc. es/20101019/ciencia/mutacion-ocurrida-hace-millones-201010191359. html Una mutació ocorreguda fa 100 millons d'anys va marcar l'evolució en Diari ABC