Mutación puntual

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Mutación puntual  : un tipo de mutación en el ADN o el ARN , que se caracteriza por el reemplazo de una base nitrogenada por otra. El término también se aplica a sustituciones, inserciones o eliminaciones por parejas de uno o más nucleótidos . Las mutaciones puntuales que ocurren en el ADN no codificante generalmente no se manifiestan de ninguna manera. Un mutante puntual es un organismo en cuyo genotipo se ha producido una mutación puntual.

Las mutaciones puntuales se clasifican según el efecto que el nucleótido modificado tiene sobre el triplete :

Mutaciones de sustitución de bases

Las transiciones ocurren con más frecuencia que las transversiones [3] [4] .

Las mutaciones de sustitución de bases se dividen en mutaciones de sustitución de bases diana, mutaciones no diana y mutaciones retardadas.

Mutaciones diana de sustitución de base

Las mutaciones de sustitución de bases que aparecen contra el daño a la molécula de ADN y son capaces de detener la síntesis de ADN se denominan mutaciones de sustitución de bases diana (de la palabra "objetivo") [5] [6] [7] . Las mutaciones diana de sustitución de bases dan como resultado, por ejemplo, dímeros de pirimidina de ciclobutano [5] [6] [7] .

Mutaciones de sustitución de bases no diana

Ocasionalmente , se forman mutaciones de sustitución de bases en secciones intactas de ADN . Estas mutaciones se denominan mutaciones de sustitución de bases no diana [8] . Se han desarrollado mecanismos para la formación de mutaciones de sustitución de bases no diana dentro de los modelos de mutagénesis polimerasa y polimerasa-tautomérica.

Mutaciones de sustitución de bases retardadas

Las mutaciones de sustitución de bases no siempre se forman inmediatamente después de la exposición a un mutágeno . A veces aparecen después de decenas de ciclos de replicación . Este fenómeno se denomina mutaciones retardadas [9] . La inestabilidad del genoma es la razón principal de la formación de tumores malignos [10] y se caracteriza por un fuerte aumento en el número de mutaciones retrasadas y no diana [11] . Actualmente se desconocen los mecanismos para la formación de mutaciones retardadas.

Lectura de mutaciones puntuales de cambio de marco

Las mutaciones puntuales de cambio de marco del gen se clasifican en deleciones e inserciones [12] [13] .

Las mutaciones puntuales se oponen a las mutaciones complejas, en las que una sección de ADN es reemplazada por una sección de diferente longitud y diferente composición de nucleótidos [14] .

Las mutaciones puntuales pueden aparecer frente a tales daños en la molécula de ADN que pueden detener la síntesis de ADN. Por ejemplo, dímeros de pirimidina de ciclobutano opuestos. Estas mutaciones se denominan mutaciones objetivo (de la palabra "objetivo") [15] . Los dímeros de pirimidina de ciclobutano causan tanto mutaciones de sustitución de bases diana como mutaciones de desplazamiento del marco diana [16] .

A veces se forman mutaciones puntuales en las llamadas regiones de ADN intactas, a menudo en una pequeña vecindad de fotodímeros. Estas mutaciones se denominan mutaciones de sustitución de bases no diana o mutaciones de cambio de marco no diana [17] .

Las mutaciones puntuales no siempre se forman inmediatamente después de la exposición a un mutágeno. A veces aparecen después de decenas de ciclos de replicación. Este fenómeno se denomina mutaciones retardadas [18] . Con la inestabilidad del genoma, la razón principal de la formación de tumores malignos, el número de mutaciones retrasadas y no diana aumenta considerablemente [19] .

Causas

Las mutaciones puntuales pueden surgir de mutaciones espontáneas que ocurren durante la replicación del ADN . También pueden resultar de la acción de mutágenos  , como la exposición a rayos ultravioleta o rayos X , altas temperaturas o productos químicos. Las mutaciones aparecen durante la síntesis de una molécula de ADN que contiene daño, en los procesos de replicación, reparación o transcripción del ADN [20] [21] .

Actualmente, se utilizan varios enfoques para explicar la naturaleza y los mecanismos de formación de mutaciones puntuales. Dentro del modelo de polimerasa generalmente aceptado, se cree que la única razón para la formación de mutaciones de sustitución de bases son los errores esporádicos en las ADN polimerasas [22] . Watson y Crick [23] propusieron un modelo tautomérico de mutagénesis espontánea. Explicaron la aparición de mutaciones de sustitución de bases espontáneas por el hecho de que cuando una molécula de ADN entra en contacto con moléculas de agua, los estados tautoméricos de las bases de ADN pueden cambiar. La formación de mutaciones de sustitución de bases ha sido explicada por la formación de pares de Hoogsteen [24] . Una de las razones de la formación de mutaciones de sustitución de bases es la desaminación de la 5-metilcitosina [25] .

Notas

  1. ↑ Tarasov V. A. Mecanismos moleculares de reparación y mutagénesis. — M.: Nauka, 1982. — 226 p.
  2. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W. Reparación y mutagénesis del ADN. —Washington: ASM Press, DC, 1995.
  3. ↑ Virología de campos por David M Knipe y Peter M Howley | Editor: Lippincott Williams & Wilkins, 2007 | ISBN 0-7817-1832-5 | página 394
  4. ↑ https://www.mun.ca/biology/scarr/Transitions_vs_Transversions.html Mutaciones de transición versus transversión
  5. ↑ 1 2 Wang C.-I., Taylor J.-S. Evidencia in vitro de que el cambio de marco inducido por UV y las mutaciones de sustitución en los tractos T son el resultado de la replicación mediada por desalineación más allá de un dímero de timina específico // Bioquímica - 1992. – 31. – P. 3671–3681.
  6. ↑ 1 2 Lawrence CW, Banerjee SK, Borden A., LeClerc JE TT Los dímeros de ciclobutano son lesiones mutagénicas erróneas en lugar de no instructivas // Mol. general Gineta. - 1990. - 222. - P. 166-169.
  7. ↑ 1 2 LeClerc JE, Borden A., Lawrence CW El fotoproducto de luz ultravioleta timina-timina pirimidina-pirimidina (6-4) es altamente mutagénico e induce específicamente transiciones de 3'-timina-a-citosina en Escherichia coli // Proc. Nat. Academia ciencia EE.UU. - 1991. - 88. - Pág. 9685-9686.
  8. ↑ Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. La replicación altamente mutagénica por la ADN polimerasa V (UmuC) proporciona una base mecánica para la mutagénesis no dirigida de SOS // Proc. nacional Academia ciencia EE. UU. - 2000. - 97. - P. 565–570.
  9. ↑ Little JB, Gorgojo L., Vetrovs H. Aparición tardía de mutaciones genéticas letales y específicas en células de mamífero irradiadas // Int. J. Radiat. oncol. Biol. física - 1990. - 19. - P. 1425-1429.
  10. ↑ Tumor de Kordyum V.I.: tal como se ve hoy desde el punto de vista de la genética molecular // Biopolímeros y células. - 2001. - T. 17. - S. 109-139.
  11. ↑ Niwa O. Mutaciones dinámicas inducidas por radiación y efectos transgeneracionales // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - Pág. B25-B30.
  12. ↑ Auerbach Sh. Problemas de mutagénesis. — M.: Mir, 1978. — 463 p.
  13. ↑ Friedberg EC, Walker GC, Siede W., Wood RD, Schultz RA, Ellenberger T. Reparación y mutagénesis del ADN. — parte 3. Washington: ASM Press. — 2006. 2ª ed.
  14. ↑ Levine JG, Schaaper RM, De Marini DM Mutaciones complejas de cambio de marco mediadas por el plásmido pkm 101: mecanismos mutacionales dedujeron espectros de mutación en Salmonella // Genética. - 1994. - 136. - P. 731-746.
  15. ↑ Pham P., Bertram J. G, O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF Un modelo para mutaciones dirigidas a lesiones SOS en Escherichia coli // Nature. - 2001. - 408. - Pág. 366-370.
  16. ↑ Wang C.-I., Taylor J.-S. Evidencia in vitro de que el cambio de marco inducido por UV y las mutaciones de sustitución en los tractos T son el resultado de la replicación mediada por desalineación más allá de un dímero de timina específico // Bioquímica - 1992. - 31. - P. 3671-3681.
  17. ↑ Maor-Shoshani A., Reuven NB, Tomer G., Livneh Z. La replicación altamente mutagénica por la ADN polimerasa V (UmuC) proporciona una base mecánica para la mutagénesis no dirigida de SOS // Proc. nacional Academia ciencia EE.UU. - 2000. - 97. - Pág. 565-570.
  18. ↑ Little JB, Gorgojo L., Vetrovs H. Aparición tardía de mutaciones genéticas letales y específicas en células de mamífero irradiadas // Int. J. Radiat. oncol. Biol. física - 1990. - 19. - P. 1425-1429.
  19. ↑ Niwa O. Mutaciones dinámicas inducidas por radiación y efectos transgeneracionales // J. Radiation Research. - 2006. - 47. - Pág. B25-B30.
  20. ↑ Banerjee SK, Borden A., Christensen RB, LeClerc JE, Lawrence CW La replicación dependiente de SOS más allá de un solo dímero de ciclobutano trans-syn TT brinda un espectro de mutación diferente y una mayor tasa de error en comparación con la replicación más allá de esta lesión en una célula no inducida // J .Bacteriol. - 1990. - 172. - P. 2105-2112.
  21. ↑ Jonchyk P., Fijalkowska I., Ciesla Z. La sobreproducción de la subunidad de la ADN polimerasa III contrarresta la respuesta mutagénica SOS de Esthetician coli // Proc. Nat. Academia ciencia EE.UU. - 1988. - 85. - R. 2124-2127.
  22. ↑ Tang M., Shen X., Frank EG, O'Donnell M., Woodgate R., Goodman MF UmuD'(2)C es una ADN polimerasa propensa a errores. Escherichia coli pol V, Proc. nacional Academia ciencia Estados Unidos - 1999. - vol. 96. - Pág. 8919-8924.
  23. ↑ Watson JD, Crick FHC La estructura del ADN // Cold Spring Harbor Symp. cuant. Biol. - 1953. - 18. - P. 123-131.
  24. ↑ Poltev V.I., Shulyupina N.V., Bruskov V.I. Mecanismos moleculares de biosíntesis correcta de ácidos nucleicos. Estudio informático del papel de las polimerasas en la formación de pares irregulares por bases modificadas // Molek. biológico - 1996. - 30. - S. 1284-1298.
  25. ↑ Cannistraro VJ, Taylor JS Aceleración de la desaminación de 5-metilcitosina en dímeros de ciclobutano por G y sus implicaciones para los puntos críticos de mutación C-a-T inducidos por UV // J. Mol. Biol. - 2009. - 392. - Pág. 1145-1157.

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