7.12C: Mutación

Las mutaciones son cambios accidentales en una secuencia genómica de ADN; esto incluye la secuencia de ADN del genoma de una célula o la secuencia de ADN o ARN.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Explicar la manipulación genética a través de mutaciones

Claves para llevar

Puntos Clave

• Las mutaciones son causadas por radiación, virus, transposones y sustancias químicas mutagénicas. También son causadas por errores que ocurren durante la meiosis o replicación del ADN.
• La mutagénesis dirigida al sitio, también llamada mutagénesis específica de sitio o mutagénesis dirigida a oligonucleótidos, es una técnica de biología molecular que se usa a menudo en ingeniería biomolecular en la que se crea una mutación en un sitio definido en una molécula de ADN.
• El procedimiento básico requiere la síntesis de un cebador de ADN corto. Este cebador sintético contiene la mutación deseada. Es complementario al ADN molde alrededor del sitio de mutación por lo que puede hibridarse con el ADN en el gen de interés.

Términos Clave

• mutagénesis dirigida a sitio: También llamada mutagénesis específica de sitio o mutagénesis dirigida a oligonucleótidos, es una técnica de biología molecular que se usa a menudo en ingeniería biomolecular en la que se crea una mutación en un sitio definido en una molécula de ADN.
• mutación: Cualquier cambio heredable de la secuencia de pares de bases del material genético.

En biología molecular y genética, las mutaciones son cambios accidentales en una secuencia genómica de ADN: la secuencia de ADN del genoma de una célula o la secuencia de ADN o ARN en algunos virus. Estas secuencias aleatorias pueden definirse como cambios repentinos y espontáneos en la célula. Las mutaciones son causadas por radiación, virus, transposones y sustancias químicas mutagénicas. También son causadas por errores que ocurren durante la meiosis o replicación del ADN. También pueden ser inducidos por el propio organismo, a través de procesos celulares como la hipermutación.

La mutagénesis dirigida al sitio, también llamada mutagénesis específica de sitio o mutagénesis dirigida a oligonucleótidos, es una técnica de biología molecular que se usa a menudo en ingeniería biomolecular en la que se crea una mutación en un sitio definido en una molécula de ADN. En general, esta forma de mutagénesis requiere que se conozca la secuencia génica de tipo silvestre. Se usa comúnmente en ingeniería de proteínas.

Figura: Distribución de los efectos de aptitud: Distribución de los efectos de aptitud de mutaciones en el virus de la estomatitis vesicular. En este experimento, se introdujeron mutaciones aleatorias en el virus mediante mutagénesis dirigida al sitio. Se comparó la aptitud de cada mutante con el tipo ancestral. Una aptitud de cero, menos de uno, uno, más de uno, respectivamente, indica que las mutaciones son letales, deletéreas, neutras y ventajosas.

El procedimiento básico requiere la síntesis de un cebador de ADN corto. Este cebador sintético contiene la mutación deseada y es complementario al ADN molde alrededor del sitio de mutación para que pueda hibridarse con el ADN en el gen de interés. La mutación puede ser un cambio de una sola base (una mutación puntual), múltiples cambios de bases, deleción o inserción. Luego, el cebador monocatenario se extiende utilizando una ADN polimerasa, que copia el resto del gen. El gen copiado contiene el sitio mutado. Luego se introduce en una célula hospedadora como vector y se clona. Finalmente, se seleccionan mutantes.

El método original usando extensión de un solo cebador fue ineficiente debido a un menor rendimiento de mutantes. La mezcla resultante puede contener tanto el molde original no mutado como la cadena mutante, produciendo una población mixta de progenias mutantes y no mutantes. Los mutantes también pueden ser contraseleccionados debido a la presencia de un sistema de reparación de desapareamientos que favorece el ADN molde metilado. Desde entonces se han desarrollado muchos enfoques para mejorar la eficiencia de la mutagénesis.