Variaciуn Genйtica

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Variación Genética

• Mutaciones y Polimorfismos

Dra. Mildred Jiménez
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Traducción

• El código genético

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El Código Genético

• Cómo 4 nucleótidos A, U, C, G (4 letras) podían
  especificar 20 aminoácidos diferentes (20
  palabras)
• Si se tienen 4 nucleótidos y se toman de dos en
  dos se tienen solo 16 aminoácidos (16 palabras)
  (42)
• Si se toman de tres en tres se tienen 64
  palabras (43)
• Evidentemente con un código de tripletes se
  tienen más de las 20 palabras necesarias, pero es
  más simple que un código de 4 letras
• Se realizó una ingeniosa investigación analítica
  que permitió establecer que el código es de
  naturaleza ternaria

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Características del código genético

• El código no contiene ambigüedades cada codón
  (palabra de 3 letras) especifica solo un único
  aminoácido
• El código es degenerado la mayoría de los
  aminoácidos (18) son especificados por más de un
  codón
• El código tiene signos de puntuación de inicio y
  fin son necesarios determinados codones para
  iniciar (AUG) y terminar la traducción (UAA, UGA,
  UAG)

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Traducción

• La traducción de una ARNm procesado siempre
  inicia con el codón que especifica para la
  metionina. Por lo que la metionina es el aa
  amino-terminal de las cadenas polipeptídicas,
  aunque muchas veces es removido antes de que se
  complete la síntesis proteíca.
• La metionina establece por lo tanto el marco de
  lectura
• ARNm maduro, ARNr y ARNt
• Metionina (AUG)
• Codones stop o sin sentido

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• La unión entre codón y anticodón permite que se
  de la unión del aa adecuado a la cadena, por
  medio de un enlace peptídico al grupo carbixilo
  terminal. Igualmente se da 5 -gt 3
• Codones de terminación UAA,UAG,UGA

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Proceso Post-Traduccional

• La cadena polipeptídica (producto primario de la
  traducción) adquiere la estructura secundaria,
  terciaria y cuaternaria
• Adición específica de grupos P y carbohidratos
• Eliminación de secuencias señal
• Split de una molécula inicial

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Introducción

• La secuencia de ADN nuclear es 99.9 idéntica
  entre dos individuos
• Diferencias en la secuencia de ADN
• poco o ningún efecto sobre el fenotipo
• directamente responsables de causar enfermedad
• Concepto de enfermedad genética

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Enfermedad genética

• La enfermedad genética es la más obvia y muchas
  veces la más extrema de las manifestaciones de
  las diferencias genéticas, en un entorno de
  variabilidad genética enteramente normal.

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Naturaleza de la mutación en humanos

• Mutación

• Cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos
  o en el rearreglo del ADN.

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Agentes Mutagénicos

• Radiaciones Ionizantes rayos X, alfa,
  beta,gamma, reacciones nucleares. Alteraciones de
  las bases nitrogenadas, pueden romper los enlaces
  fosfodiester.
•  Radiaciones no ionizantes rayos UV. Favorecen
  la formación de enlaces covalentes entre dos
  pirimidinas continuas
• Sustancias químicas
• Acido nitroso desamina ciertas bases, por ej.
  cambio de C a U.
• Hidroxilamina añade grupos hidróxido.
• Agentes alquilantes añaden grupos metilo, etilo,
  etc.
• Todos estos procesos modifican las bases
  nitrogenadas y favorecen el emparejamiento con
  bases diferentes de las complementarias.

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Mutaciones

• 3 categorías
• Mutaciones genómicas ( cromosomas)
• Mutaciones cromosómicas (estructura de
  cromosomas individuales)
• Mutaciones génicas/moleculares (genes
  individuales)

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• No todas las mutaciones tienen consecuencias
  clínicas
• cambio no altera la secuencia de aa
• cambio de aa no altera las propiedades
  del polipéptido
• Mutaciones en líneas germinales Cambio heredable
• Mutaciones somáticas Mosaico somático (ej
  Cáncer), No se transmiten a la siguiente
  generación

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Mutaciones genómicas

• Alteraciones en el número de cromosomas
  Aneuploidía
• Errores en la segregación de cromosomas durante
  meiosis o mitosis
• Mutación más común en humanos (1/25-50 divisiones
  celulares)
• Abortos espontáneos
• Comunes en células cancerosas

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Mutaciones cromosómicas

• Alteración en la estructura de los cromosomas
  individuales
• Desbalances que implican solamente parte de un
  cromosoma (d,i,t) que pueden ser espontáneos o
  consecuencia de segregación anormal de crm
  translocados
• 1/1700 divisiones celulares
• Generalmente incompatibles con la vida o con
  reproducción normal.
• Células cancerosas

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Mutaciones génicas

• Alteran genes individuales
• Sustituciones, deleciones e inserciones a pequeña
  escala
• 2 mecanismos básicos
• Errores en la replicación del ADN
• Mutaciones durante la reparación de errores del
  ADN

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Errores del marco o cuadro de lectura
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Bases moleculares de las mutaciones y su detección
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Sustituciones nucleotídicas

• Mutaciones de punto (1 pb) mutación de cambio
  de sentido (missense)
• Errores en promotores, etc
• 50 de las mutaciones causantes de enf
• Ejemplo Hemoglobinopatías

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Mutaciones en las terminaciones de las cadenas

• Destrucción de un codón stop (UAA,UAG,UGA)
• Creación de un codón stop
• mutación sinsentido (nonsense)
• No afecta la trascripción
• Aprox. 12 de las mutaciones causantes de enf
• El producto traducido puede ser degradado
  rápidamente

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Mutaciones en el splicing del ARN

• Mutaciones en secuencias para spliceosomas
• Daño a los sitios existentes
• Creación de sitios nuevos competencia
• 10 de las mutaciones

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Puntos calientes de mutaciones (Hot-spots)
Son puntos o zonas dentro del genoma donde se
concentran mutaciones con una frecuencia mayor
que la esperada si se distribuyeran al
azar. Ejemplo en el gen lacI hay una zona
especialmente caliente cerca de la base 200,
donde la probabilidad de encontrar mutaciones es
muy superior a la del resto de la secuencia de
ADN de ese gen. Explicación algunas bases,
dentro de un determinado contexto de secuencia,
son modificadas químicamente por acción de alguna
enzima (normalmente una metilasa), y ello provoca
una mayor susceptibilidad a la aparición de
mutaciones puntuales
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Deleciones o inserciones pequeñas

• 1/4 de las mutaciones
• Afectan pocos pb
• Número NO múltiplo de 3 y en secuencia
  codificante gt mutaciones de marco de lectura
• Número múltiplo de 3 gt agregación o eliminación
  de un aa en el producto final

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Deleciones e inserciones grandes

• 6 de los casos
• Se detectan por Southern Blotting
• Deleciones
• Gen de la distrofina en el crm X --gt DMD (60)
• Una de las cadenas de alfa globina en crm 16 --gt
  Alfa talasemia
• Inserciones
• Más raras
• Gen del factor VIII (hemofilia A)

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Deleciones y duplicaciones causadas por
recombinación

• Entre secuencias de ADN altamente similares o
  idénticas
• Familias multigénicas
• Alfa talasemia, defecto en la densidad de los
  receptores de lipoproteína, en la
  hipercolesterolemia familiar

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Cuando los miembros de estas familias se
encuentran uno a la cola del otro en la misma
región cromosómica, pueden a veces desalinearse y
emparejarse incorrectamente en la meoisis (2
pares homólogos) o en la mitosis (2 cromatidas
hermanas)
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• Regiones de repeticiones de trinucleótidos que se
  expanden e interfieren con la expresión normal de
  un gen
• Enfermedad de Huntington
• Síndrome del X frágil

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Defectos generalizados en la reparación del ADN

• Papel de las enzimas replicadoras y reparadoras
  del ADN en la vigilancia y prevención de las
  mutaciones
• Xeroderma pigmentoso
• Ataxia telangiectasia
• Anemia de Fanconi
• Síndrome de Bloom
• Cancer de colon no poliposo hereditario
  (autosomico dominante)

Autosómicos recesivos
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Nomenclatura de las mutaciones

• Prefijos g --gt ADN genómico
• c --gt ADN complementario
• T AUG CGC si A 1 gt T -1 No hay 0
• Cambio de base gt c.G1444gtA ó Nt1444 GgtA
• Inserciones gt c.1277-1278insTATC
• Deleciones pequeñas gt1524-1527del
• Missense gt Glu6Val gt
  Glutamato por Valina HbS
• Stop gt Gln39X gt Glutamina por codon
  terminacion B talasemia

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El gen SOX9

• Codifica para el factor de transcripción que hace
  que los condrocitos produzcan el colágeno tipo II
  normal del hueso, a través de la activación del
  gen COL2A1.
• Si alguna de las copias del gen SOX9 está mutada
  no se activará la transcripción del gen COL2A1 de
  manera que se producirá un colágeno anormal

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Diversidad Genética Humana
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Diversidad Genética Humana

• Mutaciones
• Deletereas
• Selectivamente neutrales
• 100 cambios de pb / zigoto
• Mayoría en regiones no codificantes
• Aseguran diversidad genética e individualidad
• Patrón de tinción de crom
• Variaciones en proteínas
• Enfermedad

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Concepto de polimorfismo genético

• Alelos que se encuentran en gt 3 de la población
  general gt polimorfismo genético
• Alelos lt3 gt variantes raras.()
• La mayoría de las mutaciones deletéreas que
  llevan a enfermedades genéticas son variaciones
  raras.
• Variaciones en regiones entre genes o en intrones
  gt Inconsecuentes y detección por análisis
  directos del AND
• Variaciones en regiones codificantes gt
  variantes proteicas gt diferentes fenotipos
• Polimorfismos de importancia médica
• ABO, Rh
• Polimorfismos de susceptibilidad, factor de
  riesgo o protección.

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Grupos sanguíneos y sus polimorfismos

• Sistema ABO
• 4 fenotipos A, B, O y AB
• Cromosoma 9
• Alelo B glicosiltransferasa que agrega
  D-galactosa a la proteína H
• Alelo A agrega N-acetilgalactosamina
• Alelo O transferasa mutada sin actividad
• Antigenicidad específica depende del azúcar
  agregado (si lo hay).

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• A y B secuencia de 4 nucleótidos gt cambios de
  aa gt alteración en la especificidad de la
  glicosiltransferasa
• Alelo O deleción de 1pb en región codificante gt
  mut de marco de lectura
• Análisis genotípico del grupo sanguíneo

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RFLP

• Restriction Fragment Length Polymorphisms
• No todas las personas tienen la misma
  distribución de sitios de restricción
• RFLP gt variaciones en los sitios de restricción
  detectados

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SNPSingle Nucleotide Polymorphisms

• Clase más general de polimorfismos, forman hasta
  el 90 de todas las variaciones genómicas humanas
• Se detectan los SNPs no solo los que dan cambio
  en los sitios de restricción
• Detección por secuenciación o análisis de
  restricción
• Los SNP que se encuentren en regiones no
  codificantes pueden tener consecuencias en el
  proceso de traducción, sobre todo en procesos
  como el splicing, la unión de factores de
  transcripción o modificando la secuencia de RNA
  no codificante.

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VNTR

• Variable Number of Tandem Repeats inserción, en
  tandem, de múltiples copias de una secuencia de
  ADN de 10 a 100 pb, en el ADN entre dos sitios de
  restricción.
• DNA fingerprinting
• Repetición de secuencias altamente variables
  llamadas Microsatélite

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Microsatélites

• SSR (Short Sequence Repeat)
• STR (Short Tandem Repeat)
• Secuencias de ADN en las que un fragmento (de 1 a
  6 pb) que se repite de manera consecutiva.
• La variación en el número de repeticiones crea
  diferentes alelos, los cuales se distinguen entre
  sí por la longitud total del fragmento.

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Aplicaciones

• Ciencia forense. Comparar sospechosos con
  muestras de sangre, cabello, saliva o semen.
• Identificación de restos humanos por comparación
  con muestras de familiares.
• Pruebas de paternidad.
• Estudiar la compatibilidad en donaciones de
  órganos.
• Estudios de evolución de poblaciones animales
  salvajes.
• Estudio de la composición de los alimentos.
• Generación de hipótesis sobre las migraciones
  humanas en la migración.
• Identificación de inmigrantes y personas
  indocumentadas.

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