Mutación puntual

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Definición de mutación puntual

Una mutación puntual es un tipo de mutación en el ADN o ARN, el material genético de la célula, en el que se agrega, elimina o cambia una base de un solo nucleótido. El ADN y el ARN están compuestos por muchos nucleótidos. Hay cinco moléculas diferentes que pueden formar bases nitrogenadas en nucleótidos: citosina, guanina, adenina, timina (en ADN) y uracilo (en ARN), abreviadas C, G, A, T y U. La secuencia específica de nucleótidos codifica toda la información para llevar a cabo todos los procesos celulares. En general, una mutación es cuando un gen se altera a través de un cambio en la estructura del ADN.; esto puede referirse incluso a secciones enteras de cromosomas. Una mutación puntual es específicamente cuando solo se cambia una base de nucleótidos de alguna manera, aunque pueden ocurrir múltiples mutaciones puntuales en una hebra de ADN o ARN.

Del ADN a la proteína

El ADN y el ARN tienen una estructura de doble hélice. Los grupos fosfato y los azúcares de 5 carbonos forman la columna vertebral, mientras que la mitad de la doble hélice está formada por pares de bases nitrogenadas. Cada tipo de base nitrogenada se empareja con otra base específica. La citosina se empareja con la guanina, mientras que la adenina se empareja con la timina en el ADN y el uracilo en el ARN, y viceversa. Para que el ADN produzca proteínas, debe ser transcrito por ARN mensajero ( ARNm ). El ARNm «lee» el ADN tres bases a la vez, haciendo coincidir sus bases complementarias con él.

Estos grupos de tres bases se denominan codones y cada codón codifica un aminoácido diferente. Cadenas de aminoácidos componen las proteínas. Por lo tanto, es de vital importancia que el ADN tenga la secuencia correcta de pares de bases para producir proteínas correctamente. Una mutación de un solo punto podría no tener ningún efecto, o podría alterar la proteína que se produce y hacerla inútil.

Las mutaciones puntuales a veces son causadas por mutaciones que ocurren espontáneamente durante la replicación del ADN. La tasa de mutaciones también puede aumentar cuando una célula se expone a mutágenos, que son factores ambientales que pueden cambiar el ADN de un organismo. Algunos mutágenos son los rayos X, los rayos ultravioleta, el calor extremo o ciertos productos químicos como el benceno.

Tipos de mutaciones puntuales

Sustitución

Se produce una mutación de sustitución cuando un par de bases se sustituye por otro. Por ejemplo, esto ocurriría cuando un nucleótido que contiene citosina se sustituye accidentalmente por uno que contiene guanina. Hay tres tipos de mutaciones de sustitución:

Disparates
Sentido equivocado
Silencio

Se produce una mutación sin sentido cuando se sustituye un nucleótido y esto conduce a la formación de un codón de terminación en lugar de un codón que codifica un aminoácido. Un codón de terminación de una determinada secuencia de bases (TAG, TAA o TGA en el ADN y UAG, UAA o UGA en el ARN) que detiene la producción de la cadena de aminoácidos. Siempre se encuentra al final de la secuencia de ARNm cuando se produce una proteína, pero si una sustitución hace que aparezca en otro lugar, terminará prematuramente la secuencia de aminoácidos y evitará que se produzca la proteína correcta.

Como una mutación sin sentido, una mutación sin sentido ocurre cuando se sustituye un nucleótido y se forma un codón diferente; pero esta vez, el codón que se forma no es un codón de parada. En cambio, el codón produce un aminoácido diferente en la secuencia de aminoácidos. Por ejemplo, si una sustitución sin sentido cambia un codón de AAG a AGG, se producirá el aminoácido arginina en lugar de lisina. Una mutación sin sentido se considera conservadora si el aminoácido formado a través de la mutación tiene propiedades similares al que se suponía que se formaría. Se llama no conservador si el aminoácido tiene diferentes propiedades que la estructura y función de una proteína.

En una mutación silenciosa, se sustituye un nucleótido, pero de todos modos se produce el mismo aminoácido. Esto puede ocurrir porque múltiples codones pueden codificar el mismo aminoácido. Por ejemplo, tanto AAG como AAA codifican lisina, por lo que si la G se cambia a A, se formará el mismo aminoácido y la proteína no se verá afectada.

Esta imagen muestra los diferentes tipos de mutaciones de puntos de sustitución. Muestra el codón de ADN, el codón de ARN resultante y el aminoácido producido.

Inserción y eliminación

Una mutación de inserción ocurre cuando se agrega un par de bases adicional a una secuencia de bases. Una mutación por deleción es lo opuesto; ocurre cuando se elimina un par de bases de una secuencia. Estos dos tipos de mutaciones puntuales se agrupan porque ambos pueden afectar drásticamente la secuencia de aminoácidos producidos. Con una o dos bases agregadas o eliminadas, todos los codones de tres bases cambian. Esto se llama mutación de cambio de marco. Por ejemplo, si una secuencia de codones en el ADN es normalmente CCT ATG TTT y se agrega una A adicional entre las dos bases de citosina, la secuencia leerá CAC TAT GTT T. Esto cambia completamente los aminoácidos que se producirían, lo que en A su vez, cambia la estructura y función de la proteína resultante y puede inutilizarla. De manera similar, si se eliminara una base, la secuencia también cambiaría.

Ejemplos de enfermedades causadas por mutación puntual

Fibrosis quística

La fibrosis quística (FQ) es un trastorno hereditario recesivo más común entre las personas de ascendencia europea. En los Estados Unidos, 1 de cada 3500 recién nacidos nace con fibrosis quística y 1 de cada 30 estadounidenses caucásicos es portador. Hay muchas mutaciones diferentes que pueden causar FQ, pero la más común es una deleción de tres nucleótidos en el regulador de conductancia transmembrana de la fibrosis quística ( CFTR) gen que da como resultado la pérdida del aminoácido fenilalanina y provoca una proteína plegada incorrectamente. (Tenga en cuenta que esta eliminación no es una mutación de cambio de marco porque se eliminan tres bases una al lado de la otra y todos los demás aminoácidos de la cadena siguen siendo los mismos).

La FQ se asocia con una mucosidad espesa y pegajosa en los pulmones y dificultad para respirar, salada sudor, infertilidad en ciertas personas y una esperanza de vida más corta (alrededor de 42 a 50 años en los países desarrollados).

Anemia falciforme

La anemia de células falciformes es un trastorno recesivo causado por una sola sustitución en el gen que crea la hemoglobina, que transporta oxígeno en la sangre. Normalmente, ácido glutámicose produce en la cadena, pero la sustitución hace que se produzca valina en ese lugar. Cuando las personas tienen dos copias de esta mutación, resulta en glóbulos delgados en forma de hoz que a veces no pueden transportar el oxígeno adecuadamente.

Aproximadamente el 80% de las personas con anemia de células falciformes se encuentran en África subsahariana, donde ser portador de la anemia de células falciformes (tener solo una copia del gen, no dos) en realidad ayuda a proteger contra la malaria. También se encuentra en otras partes del mundo, como la India y el Medio Oriente, y afecta aproximadamente a 1 de cada 500 afroamericanos. Los síntomas incluyen anemia, obstrucción de los vasos sanguíneos y dolor en el pecho, y se trata con ácido fólico, transfusiones de sangre, trasplantes de médula ósea y ciertos medicamentos recetados.

Tay-Sachs

La enfermedad de Tay-Sachs es otro trastorno recesivo causado por mutaciones puntuales. Diferentes mutaciones pueden causar este trastorno, pero todas se encuentran en el gen HEXA en el cromosoma 15. Tay-Sachs hace que las células nerviosas se deterioren con el tiempo, lo que a su vez da como resultado el deterioro del funcionamiento físico y mental. Se presentan formas de la enfermedad tanto en niños como en adultos, y los niños con la enfermedad generalmente mueren antes de los cuatro años. Aproximadamente 1 de cada 320,000 recién nacidos en los Estados Unidos desarrolla Tay-Sachs. Ocurre con mayor frecuencia en judíos asquenazíes, cajunes y canadienses franceses (aproximadamente 1 de cada 3500 en estas poblaciones), aunque las mutaciones asociadas con la enfermedad son diferentes en cada población. Actualmente no existe tratamiento ni cura.

Mutación: cambio en la estructura de un gen causado por un cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN.
ARN mensajero (ARNm): material genético que transcribe una secuencia de ADN para producir proteínas en el ribosoma.
Base nitrogenada: una molécula (adenina, citosina, guanina, timina o uracilo) en cada nucleótido de ADN o ARN que, cuando se «lee» en una secuencia, codifica información genética específica.
Codón: una secuencia de tres nucleótidos que codifica un determinado aminoácido o para iniciar o detener la producción de una cadena de aminoácidos.

Descubre además la mutación sin sentido.