Grado Medicina Genética 1 er Curso TEMA 6 MUTACIONES SIMPLES COMO CAUSA DE ENFERMEDAD 6.1 Características generales de las mutaciones. 6.2 Mutaciones simples, tipos. 6.3 Potencial patogénico de las mutaciones en el ADN codificante. 6.4 Potencial patogénico de las mutaciones en el ADN no-codificante intragénico e intergénico. 6.5 Nomenclatura general de mutaciones. CONCEPTOS alelo: una de las distintas formas del mismo gen, muchas veces diferenciado por mutación en la secuencia del ADN, el cual se segrega comounidad d mendeliana genotipo: combinación de alelos similares o diferentes de un gen haplotipo: genotipo de un juego de alelos ligados en un cromosoma 1
6.1 Características generales de las mutaciones Genoma humano variación genética Modificaciones genéticas heredables ventaja para la especie Cambios genéticos deletéreos enfermedades heredables Tasa mutacional basal presión selectiva Las mutaciones muy agresivas no se extienden con rapidez al resto de la población (aberraciones cromosómicas). Mutaciones con efectos fenotípicos más leves (SNPs) síseextienden rápidamente. Para los distintos tipos de mutaciones, aquéllas que provocan alteraciones graves del producto proteico serán menos frecuentes que aquéllas con efectos leves. 2
Aberración cromosómica SNP 3
Estructura y procesamiento de un gen típico 4
Promotor Sitios unión Factores Transcripción Sitio inicio transcripción 5 UTR Sitio inicio traducción ATG, metionina inicial Exones Intrones Secuencias consenso ayuste Codón STOP 3 UTR Señal de poli-adenilación 5
6.2 Mutaciones simples, tipos Tipos de mutaciones en general MUTACIONES SIMPLES: deleciones, inserciones o substituciones que afectan a un único nucleótido o a unas pocas bases. Cuando se trata de la substitución de un único nucleótido: Transiciones cambio de purina por purina o pirimidina por pirimidina Transversiones cambio de purina por pirimidina o viceversa A T G C REORDENAMIENTOS GRANDES: deleciones parciales o reordenamientos que dan lugar a duplicaciones o deleciones del gen. 6
6.3 Potencial patogénico de las mutaciones en el ADN codificante Mutaciones simples en el ADN codificante Sinónimas (silenciosas, sin cambio de sentido) No cambia ningún aminoácido en la proteína codificada No sinónimas Con cambio de sentido (mis-sense): cambio de aminoácido, conservativo o no conservativo Sin sentido (non-sense): cambio a codón de parada Con ganancia de sentido: cambio de un codón de parada a un codón codificante Deleciones e inserciones de uno o pocos nucleótidos Sin cambiar la pauta de lectura (tres nucleótidos o múltiplo) Cambio de la pauta de lectura, Frameshift, (no múltiplo de tres) 7
Código genético Universal 8
Ejemplo de mutación simple: Anemia Falciforme 146 aminoácidos en la hemoglobina aa posición 6 tiene una sustitución de una base causando Glu Val CTT CAT La mutación en homozigosis es letal. En cambio, en heterozigosis, se convierte en una ventaja en áreas de malaria. Los homozigotos normales se ven más frecuentemente afectados por malaria. 8% afroamericanos son portadores. 1/600 tiene la enfermedad. Anemia Falciforme 9
Anemia Falciforme Vídeo anemia falciforme Ejemplo de mutación simple: Progeria utchinson-gilford Progeria Syndrome (GPS) 10
Porcentajes de mutaciones puntuales ~ 1 por 10-8 -10-11 pb ~ 1 mutación (pb) por genoma por generación cada individuo porta un gen funcional mutado Inserción/Deleción/Sustitución Cambio de la pauta de lectura Cambio de la pauta de lectura Cambio de sentido silenciosa Sin sentido 11
Frameshift mutations 6.4 Potencial patogénico de las mutaciones en el ADN no codificante, intragénico e intergénico 12
Mutaciones en ADN no-codificante intragénico (intrones y regiones no traducidas) son silenciosas excepto: cuando destruyen una de las secuencias consenso de ayuste si no hay secuencias de ayuste crípticas, se añaden aminoácidos y posible cambio en la pauta de lectura si hay una secuencia críptica de ayuste en ese mismo intrón o en el exón cercano a la mutación, se alarga o acorta el exón siguiente, respectivamente en algunas ocasiones se pierden exones completos y se da un posible cambio en la pauta de lectura vídeo si afectan a la señal de poli-adenilación en 3 Mutaciones en ADN no-codificante intergénico son silenciosas excepto cuando afectan a elementos reguladores de la expresión génica, como promotores y potenciadores. Cambios que afecten a Prolinas y Cisteínas son importantes porque estos aminoácidos juegan papeles clave en el mantenimiento de la estructura terciaria de la proteína. 13
6.5 Nomenclatura general de mutaciones Numerar los nucleótidos antecedidos por una letra según el tipo de secuencia, (g.) genómica, (c.) ADNc, o la numeración de la secuencia de aminoácidos (p.). La A del codón de inicio ATG será +1 y el nucleótido anterior -1, noexisteel0(cero). Sustituciones Intervalo + secuencia antigua + tipo de cambio +secuencia nueva g.12t>a c.185delag 112_117delAGGTCAinsTG ó 112_117>TG Repeticiones en tándem, el cambio se asigna a la última repetición La eliminación de TG de ACTGTGTGCC si A está en la posición 120 126_127delTG Microsatélites, se cuenta la posición de la primera repetición 122(TG)3-22 TG se repite entre 3 y 22 veces en la población Intrones, se indica la posición dentro del intrón como (+) desde la secuencia de ayuste GT donante y ( ) desde la secuencia AG aceptora IVS3+1G>T IVS6-5C>A Sustituciones aminoácidos, la Met de inico se considera +1 p.r117 p.g542x p.t97del 14
Por qué hay T en lugar de U en el ADN? T ó U empareja con A. Única diferencia: ay un grupo metil en T. Por qué se utiliza una base metilada en el ADN? Motivo: C en el ADN se desamina espontáneamente formando U. Esto es potencialmente mutagénico porque U-A ocurre en vez de C-G. Se previene por ADN glicosilasa. Este enzima corta U y se recupera C. Esta enzima no ataca T sino U porque, el -C3 en T es una etiqueta que distingue T de C desaminada. 15
16 N O N N 2 C U 5 3 4 5 3 4 Por qué hay T en lugar de U en el ADN? N O N O C U 5 6 1 2 6 1 2 N O 3 C T 5 3 4 N O T 5 6 1 2