Mutación Bacteriana

Mutación bacteriana

¿Que es una mutación?

A pesar de la precisión de la replicación del ADN y la presencia de mecanismos de revisión, se producen algunos errores. Cuando estos errores persisten se llaman mutaciones. Una mutación es un cambio en la secuencia de bases.

2. ¿Qué clases de mutación existen?

Hay por lo menos cuatro tipos de mutaciones que pueden ocurrir: delecciones, inserciones, transiciones y transversiones.

Una deleción ocurre cuando desaparece uno o más pares de bases

Una inserción consiste en la adición de uno o más pares de bases. Como cada codón contiene tres bases (un código de tripletes), se produce un desplazamiento en el marco de lectura, es decir, una mutación por desplazamiento de marco, cuando el número de bases que se insertan o desaparecen no es un múltiplo de tres. Si ocurre desplazamiento de marco la proteína sintetizada corriente abajo con respecto a dicho desplazamiento se modifica por completo. El resultado del cambio de marco es que aparece un codón sin sentido poco después de la región alterada y la proteína se termina antes. De este modo, la proteína queda trunca o más corta.

Una transición ocurre cuando una base purina se intercambia por otra (por ejemplo A por G), mientras que en una transversión se intercambia una purina por una pirimidina (por ejemplo A por C). Cuando esto sucede, se dice que ha ocurrido un sin sentido si la nueva base ocasiona que el codón requiera un nuevo aminoácido.

3. ¿Qué factores externos pueden producir una mutación?

En la mayor parte de los casos las mutaciones son eventos muy poco frecuentes. No obstante, se provocan mediante la agregación de agentes que alteren en forma directa el ADN bacteriano. La radiación ultravioleta actúa como mutágeno físico y causa que se formen dimeros de pirimidina, por lo que se emplea con frecuencia para mutagenizar cantidades mayores de bacterias, se emplean mutágenos químicos. Estos se dividen en tres categorías principales: modificadores covalentes, agentes de intercalación y análogos de bases.

Los modificadores covalentes en general alquilan o desaminan una base sobre el ADN. Por ejemplo los agentes alquilantes (como nitrosoguanidina) alquilan el O6 de la guanina y hacen que se aparee en forma errónea con la timina. Así un GC se transforma en AT. Por otra parte, el acido nitroso desamina C y da U, y modifica CG para dar TA.

Algunos ejemplos de agentes intercalantes son el naranja de acridina y el bromuro de etidio. Estas sustancias que son tintes fluorescentes, se intercalan entre las bases apiladas sobre el ADN superenroscado, como la intercalación altera el apilamiento de bases, estas se leen en forma errónea. Los tintes intercalados también desplazan el marco de lectura de un cromosoma y producen una mutación de desplazamiento de marco.

Algunos fármacos antivirales son análogos de base que se insertan de manera preferencial en el ADN viral y producen mutaciones sin sentido. También hay análogos de base que se utilizan para sintetizar ADN bacteriano. Un ejemplo de un análogo de este tipo es el 5-bromouracilo. En la forma ceto, el 5-bromouracilo se aparea con A; sin embargo, en la forma enólica se aparea con G.

4. ¿Qué efectos puede tener una mutación en una célula bacteriana?

R/: Un evento mutacional único puede producir diversas consecuencias.

Primero, a causa de la “disparidad” del código genético (más de un codón por aminoácido) tal vez no haya ningún cambio en la proteína. Si se inserta un nuevo aminoácido a causa de un sentido erróneo y la mutación se verifica en una región estructural que no afecte el plegamiento o el funcionamiento de la molécula, quizá no se observe ningún efecto, en cuyo caso el fenómeno se llama mutación silenciosa.

En segundo lugar, si la mutación afecta la estructura secundaria o terciaria, la proteína puede reaccionar de manera distinta a los cambios ambientales. Por ejemplo, es posible que se haga más susceptible a los cambios de temperatura y su termolabilidad aumente. Una modificación como el aumento de termolabilidad puede ser mortal para la bacteria en ciertas condiciones y por tanto se conoce mutación letal condicional.

Tercero, la proteína modifica su actividad o respuesta regulatoria en forma importante cuando ocurre una mutación en la cercanía de un sitio activo o en un sitio de control alostérico. Si es una enzima, tal vez quede inactivada o ya no se someta al control alostérico por retroalimentación. En algunos casos la mutación inactiva un represor o modifica un sitio en un operón que estaba sometido a un represor y la síntesis de la enzima se transforma ahora en constitutiva.

Cuarto, si la mutación produce una proteína alterada (por transición o transversión), en la mayoría de los casos el anticuerpo dirigido contra la proteína original aun reconocerá la proteína alterada. Tal vez la proteína alterada ya no sea funcional, pero cuando es suficientemente similar a la proteína original en términos de plegamiento y otras características reaccionara en forma cruzada con el anticuerpo dirigido contra el original y la bacteria quizá produzca niveles normales de material de reacción cruzada. En este caso la mutación no es detectable por métodos inmunológicos y tiene que identificarse mediante un análisis que mida la actividad del producto.

Quinto, una mutación única puede afectar la expresión de más de una proteína. Este proceso, llamado mutación pleiotrópica, ocurre porque la transcripción y la traslación de ARN están apareadas y la transcripción bacteriana genera mensajes policistrónicos. Cuando una mutación genera una señal temprana de alto, la polimerasa de ARN dependiente del ADN se detiene en la señal de alto durante la transcripción. Esto ocasiona la disociación del ribosoma y la síntesis proteica apareada se detiene. La proteína rho ahora se enlaza con cualquier terminador dependiente de rho sobre el ARN mensajero (mARN) corriente abajo con respecto a la señal de alto y terminan tanto la transcripción como la traslación.

5. ¿Cómo puede una bacteria suprimir una mutación?

R/: No todas las mutaciones se expresan. Algunas se suprimen porque experimenta un segundo evento mutacional que restaura el aminoácido original en el sitio adecuado. Otras se suprimen por el mecanismo llamado mutación supresora. Hay tres tipos de mutación supresora: supresión alterada, que ocurre cuando la configuración activa de la proteína se restaura al sustituir un segundo aminoácido; supresión de desplazamiento de marco, que incluye la producción de una segunda mutación compensadora de desplazamiento de marco, y la

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