YT YouTube2Text

YouTube2Text → Transcripts → Seminario 9 Genoma y Mecanismos de estabilidad y variabilidad génica - Sebastian Giusti

Seminario 9 Genoma y Mecanismos de estabilidad y variabilidad génica - Sebastian Giusti — Transcript

by Biología Molecular y Genética FMED - UBA · 8,065 words · 1,474 segments · language en · Watch on YouTube

Open in transcriber Summarize with AI Download SRT/VTT

Full transcript

0:01Hola, bienvenidos al seminario de hoy.
0:05Eh, en esta clase vamos a analizar dos
0:08grandes temas. En primer lugar, vamos a
0:10abordar las características del genoma
0:13humano, cuál es su composición y luego
0:16en una segunda parte de el seminario
0:19vamos a analizar los mecanismos que
0:22determinan la estabilidad y la
0:24variabilidad de las secuencias del
0:26genoma, haciendo un foco en los
0:29mecanismos de generación de las
0:32mutaciones. Vayamos entonces a la
0:35primera parte en donde vamos a analizar,
0:37como les decía recién, la composición y
0:40las características del genoma humano.
0:43Comencemos definiendo qué entendemos por
0:46genoma. El genoma no solo se refiere al
0:49conjunto de genes que están codificados
0:52en el material genético, sino que
0:55comprende también aquellas secuencias
0:57que son no codificantes, que no
0:59contienen información génica.
1:04Dentro de cada una de nuestras células
1:06tenemos una copia del genoma nuclear y
1:11múltiples copias de genomas más pequeños
1:14dentro de las organelas mitocondriales,
1:16los genomas
1:17mitocondriales. Por eso me gustaría
1:19aclarar que en la clase de hoy nos vamos
1:22a concentrar en las características
1:24únicamente del genoma nuclear.
1:29Lo primero que debemos señalar es que
1:32una característica central del genoma
1:34humano es que es
1:37diploide. Esto quiere decir que dentro
1:39del núcleo de cada una de nuestras
1:40células, nosotros
1:42poseemos dos juegos completos de
1:45información genética repartidas en
1:48distintos cromosomas.
1:50Uno de estos juegos
1:53genéticos proviene es de origen materno
1:56y el otro es de origen paterno.
2:00Hundación se produce la unión de estos
2:04dos genomas de distinto origen parental
2:06para constituir el genoma de la cigota
2:09que luego será eh estará presente en
2:13todas las células que derivan
2:14mitóticamente de de esa primera célula.
2:18La imagen que están viendo aquí
2:20corresponde a una técnica que
2:21analizaremos en próximas clases y que es
2:24la técnica del
2:26cariotipo, en donde puede visualizarse
2:29una fotografía, una microfotografía de
2:32cromosomas que provienen de una única
2:34célula en su máximo estado de
2:37condensación con una tinción particular
2:39que se llama tinsión de que están
2:43ordenados en pares de cromosomas
2:45homólogos.
2:47Estos pares de cromosomas homólogos
2:50justamente reflejan que cada uno de los
2:52miembros de cada uno de estos pares
2:55proviene de un origen paretan diferente.
2:57Por ejemplo, si aquí vemos el par 5,
3:00tendremos el cromosoma 5 de origen
3:03materno y el cromosoma 5 de origen
3:06paterno. Nuestro genoma se compone por
3:1022 clases de cromosomas autosómicos y
3:13dos clases de cromosomas de tipo sexual
3:17X e
3:22Y. Para pensar cuál es el tamaño del
3:26genoma humano, debemos
3:28remitirnos a la unidad menor en la que
3:31se mide la longitud de los ácidos
3:33nucleicos. En particular, en el caso del
3:36ADN es cada par de bases. Hm. Pensando
3:41en las dos moléculas eh que forman a la
3:44doble hebra de ADN, un único par de
3:46bases es la unidad mínima de longitud de
3:50esta biomolécula.
3:52Cada uno de los cromosomas humanos es
3:55una un enorme polímero eh de estas
4:00hebras de ácidos nucleicos y contiene
4:03varios millones de pares de bases. Y si
4:06consideramos un juego completo de
4:08información genética dentro de cada una
4:10de las células humanas, es decir, el
4:13tamaño de un genoma ploide, estamos en
4:16el orden de los 3,2 * 10 a las 9 pares
4:20de
4:21bases. Esto significa 3000 millones de
4:26pares de
4:28bases. Para comenzar a comprender cómo
4:31la comunidad científica pudo identificar
4:34cuáles son las secuencias en términos de
4:37pares de bases que componían a todos los
4:39cromosomas humanos, debemos hablar del
4:43proyecto Genoma
4:44Humano, un una iniciativa que reunió a
4:49muchos grupos de investigación de todo
4:51el mundo que formaron un consorcio de
4:54investigación en el que se propusieron
4:57desarrollar una metodología
5:00y la tarea conjunta
5:03de decodificar todas las secuencias de
5:06los cromosomas humanos.
5:08comenzó en el año
5:101990 y utilizó una
5:13metodología desarrollada hasta el
5:15momento que fue la el método de
5:18secuenciación de Sanger, que
5:20analizaremos metodológicamente en una
5:23clase posterior.
5:26Durante este proyecto que duró
5:29aproximadamente entre 10 y 13 años en
5:32una primera parte y costó 3000 millones
5:35de
5:36dólares, se obtuvieron muestras
5:39biológicas de una decena de individuos y
5:43los distintos grupos de investigación de
5:46de lugares del mundo
5:48fueron analizando la secuencia de
5:51distintos cromosomas y partes de
5:53cromosomas, de modo tal de que
5:55finalmente pudo pudo eh armarse un
5:58primer borrador de todas las secuencias
6:01presentes en el genoma
6:03humano. Aproximadamente para el año 2001
6:06a 2003 se dieron a conocer estos
6:09primeros borradores del genoma humano
6:13que representaban la sumatoria de la
6:15información obtenida de esta decena de
6:18individuos que habían donado sus
6:19muestras
6:22biológicas. ¿Cuáles fueron los
6:24principales hallazgos? de este proyecto
6:27genoma humano. Una de las primeras eh
6:32informaciones que sorprendió a la
6:34comunidad científica tenía que ver con
6:36contestar a la pregunta de cuántos genes
6:39contiene el genoma humano.
6:42Las estimaciones previas a la
6:44culminación del proyecto de los
6:46genetistas rondaban
6:49en en que las especulaciones decían que
6:53nuestro genoma tendría alrededor de
6:54100000
6:55genes. Pero lo que se encontró fue algo
6:58muy
7:00distinto. Sin embargo, me gustaría
7:04distinguir para que comprendamos esta
7:06información en que
7:09cuando nos referimos a genes
7:13usualmente eh de forma
7:16tradicional, esto se circunscribe a los
7:19genes que son codificantes, es decir,
7:22aquellos genes que son transcritos una
7:26en una RN mensajero y que luego
7:29correctamente exportados al citol luego
7:31de su maduración son traducidos en un
7:34polipéptido, es decir, los genes cuyo
7:37producto funcional es una proteína.
7:41Pero además de estos genes denominados
7:43codificantes y de los cuales se
7:45encontraron aproximadamente 20,000 en el
7:48genoma humano, también tenemos genes
7:52llamados no
7:53codificantes. Esto puede parecer
7:55paradójico en términos de nomenclatura
7:57porque los genes llevan
7:59información, pero sin embargo se reserva
8:01el nombre no codificantes a aquellos
8:03genes cuyo producto funcional es una RN
8:07y que no son traducidos. Y hemos visto
8:10ya en clases anteriores seguramente
8:13muchos ejemplos de estos
8:16ARNs codificados por genes no
8:18codificantes. Si pensamos en los micro
8:20RNs, en los ARN pequeños nucleares que
8:24formaban parte de la estructura del
8:26espaiosoma, los Aérenes de transferencia
8:29y ribosomales que forman parte de la
8:31maquinaria que permite
8:34la traducción. Todos esos son ejemplos
8:37de genes no codificantes y que en el
8:40genoma humano se identificaron
8:43aproximadamente 23,000.
8:47Ahora bien, los en parte fue
8:49sorprendente no solo encontrar un número
8:52menor de genes codificantes respecto de
8:55lo que se había especulado inicialmente,
8:57sino que sorprendió el hecho de que si
9:01uno analiza de manera esquemática la
9:03totalidad de las secuencias encontradas,
9:06una fracción muy pequeña de nuestro
9:09genoma es la que efectivamente contiene
9:13información que va a ser utilizada.
9:16para traducir proteínas, es decir,
9:19información estrictamente codificante y
9:22ese porcentaje es de alrededor de un
9:252%. El resto de las
9:28secuencias son regiones no codificantes
9:31de diversa índole.
9:34Si miramos de manera
9:36global, aproximadamente la mitad de
9:39nuestro genoma, el 50%, está compuesto
9:42por secuencias repetitivas. Y en la
9:45clase de hoy analizaremos con cierto
9:47detalle la naturaleza de estas
9:49secuencias
9:50repetitivas que no han sido objeto de
9:52análisis en las clases
9:55anteriores. El otro 50%, como ya
9:58dijimos, un porcentaje minúsculo de
10:01alrededor del 2% del total
10:05es información exónica, información que
10:09usualmente va a ser utilizada para ser
10:12traducida.
10:15determinando el orden de aminoácidos de
10:17las proteínas. El resto de las regiones
10:20asociadas a genes involucrarían a las
10:23regiones sin intrónicas o también
10:27algunas regiones de genes no
10:29codificantes, es decir, genes que cuyo
10:32producto funcional es un RNA. y también
10:34otras secuencias no repetitivas,
10:36secuencias únicas que representan a las
10:40secuencias regulatorias como enhancers y
10:43o potenciadores o silencers y
10:46silenciadores. Hm.
10:49Y entonces a partir de ahora vamos a
10:53analizar con un poco más de
10:56detalle las regiones de secuencias
10:58repetitivas que ocupan aproximadamente
11:01el 50% de nuestro genoma.
11:08Las secuencias repetitivas de nuestro
11:10genoma, que como dijimos ocupan
11:12aproximadamente el 50% del totalidad de
11:16las secuencias pueden ser clasificadas
11:18en dos grandes clases. Una de ellas son
11:21las repeticiones en tande, es decir,
11:24aquellas en donde cada una de las
11:26repeticiones se encuentra justo al lado,
11:29está puesta a la
11:31siguiente. Aquí vemos un ejemplo
11:34esquemático de repeticiones en tandndem,
11:37que como veremos en breve pueden
11:41subclasificarse como repeticiones de
11:44tipo satélite, minisatélite o
11:47microsatélite, dependiendo de la
11:50longitud de cada una de las repeticiones
11:53y de cuál es el la longitud del segmento
11:55total que ocupan en conjunto una de
11:58estas
11:59repeticiones. Por otro lado, más
12:01adelante veremos
12:03que existen repeticiones denominadas
12:06dispersas en donde estas repeticiones se
12:09encuentran alejadas una de la otra,
12:12quizás en cromosomas diferentes.
12:15Analicemos entonces ahora algunas
12:18repeticiones en tandem.
12:21Como les
12:22decía, se subclasifican en repeticiones
12:25de tipo satélite, minisatélite o
12:29microsatélite de mayor a menor, es
12:31decir, siendo las repeticiones de tipo
12:33satélite, aquellas que tienen mayor
12:36longitud de cada repetición y en donde
12:39el bloque de todas las repeticiones
12:41ocupa una mayor
12:43longitud. Una pregunta que podemos
12:45hacernos es acerca de la funcionalidad
12:47de estas secuencias. Si bien son
12:50secuencias no génicas, muchas de ellas
12:53tienen una función estructural. Por
12:56ejemplo, las repeticiones de tipo
12:58satélite las encontramos en los
13:00entrómeros y permiten el adecuado
13:03ensamblaje de proteínas accesorias para
13:06que durante la división celular los
13:09cromosomas logren separarse en células
13:13distintas.
13:16Los mini satélites que tienen menor
13:18tamaño en comparación con los satélites
13:21de cada una de sus repeticiones y menor
13:23tamaño del bloque de repeticiones, la
13:25podemos encontrar también con una
13:27función estructural en los telómeros de
13:29los cromosomas.
13:32Los microsatélites, por último, aquellas
13:35secuencias de menor longitud, de cada
13:39repetición y de menor eh tamaño que
13:43ocupan en
13:44bloque, no se le ha encontrado hasta
13:46ahora ninguna función endógena. Son
13:50secuencias que están en el genoma y que
13:54son altamente polimórficas. Es decir,
13:57que el número de repeticiones que tiene
13:59cada una de estas secuencias es muy
14:01variable entre un individuo y otro.
14:06Como consecuencia de esta
14:08característica, el hecho de que sean muy
14:11polimórficas, eh la genética forense,
14:14aquella rama de la genética que se
14:16encarga, por ejemplo, de establecer
14:18relaciones biológicas entre
14:20individuos, ha hecho uso de estas
14:23secuencias para poder estimar si dos
14:26individuos están emparentados
14:27biológicamente o no. Dado que, por
14:30ejemplo, en el caso de filiación, si se
14:34quieren establecer relaciones biológicas
14:36entre padres e hijos, existe una alta
14:39probabilidad de que estos individuos
14:40están biológicamente relacionados
14:42compartan entre sí gran parte de
14:47eh las variaciones alélicas de estas
14:51regiones repetitivas.
14:54Con esto último me gustaría subrayar
14:56entonces que estas repeticiones que
14:59vemos de microsatélites, de
15:01minisatélites y satélites también siguen
15:05la organización general del genoma en el
15:09sentido de que son también diploides.
15:11Esto quiere decir que si en una posición
15:13particular de un cromosoma encontramos,
15:16por ejemplo, un microsatélite de
15:18repetición CA, como vemos en este
15:22esquema, en la misma posición del
15:24cromosoma homólogo, es decir, de aquel
15:26heredado por la otra vía parental,
15:28también encontraremos el mismo tipo de
15:31microsatélite. Eso sí, estos dos
15:34variantes alélicas de ese microsatélite
15:36particular, como son altamente
15:38polimórficas en la población, podrían
15:41diferir entre sí en el número exacto de
15:44repeticiones que poseen. En el ejemplo
15:47aquí gráfico vemos, por ejemplo, un
15:50microsatélite que tiene 16 repeticiones
15:53en uno de sus cromosomas homólogos y en
15:56el otro 14.
16:00Analicemos ahora el origen de las
16:03repeticiones
16:04dispersas. Estas repeticiones tienen un
16:07origen curioso, ya que se originan por
16:10la actividad de elementos genéticos
16:12transponibles, también llamados
16:14transposones.
16:15un tipo de secuencias originalmente
16:17descritas por la bióloga Bárbara
16:20McClinton, que recibió el Premio Nobel
16:22por descubrir estos elementos genéticos
16:25móviles y que deben su movilidad al
16:30hecho de que son sustratos de un
16:32conjunto de enzimas como la transposasa,
16:35algunas transcriptas reversas y
16:38endonucleas que
16:39permiten clivarlos de ciertos sitios del
16:42genoma e insertarlos en otros.
16:45Una clasificación grande de estos
16:48elementos genéticos transponibles es la
16:51siguiente. pueden clasificarse en
16:53transposones de ADN y en otro conjunto
16:58de elementos genéticos móviles que
16:59conocemos como
17:01retrotransposones, ya que el mecanismo
17:04de movimiento génico va a estar dado por
17:06un intermediario de ARN, es decir, van a
17:10transcribirse en formato de ARN y luego
17:13una
17:15retrotranscripción, es decir, la
17:16generación de ADN usando ese ARN como
17:20molde va a ser un intermed mediario para
17:22que luego ocupen un nuevo lugar en el
17:25genoma. Veamos con cierto detalle
17:28algunos ejemplos de estas tres clases de
17:31transposones que han originado las
17:34repeticiones dispersas en el genoma
17:37humano. Analicemos como un ejemplo de
17:40los trposones de ADN a la familia TC1 o
17:45mariner dentro de nuestros genomos. se
17:48componen de una secuencia que codifica o
17:51que
17:52codificaba eh en aquel momento en el que
17:55estas secuencias eran activas una enzima
17:58denominada
18:00transposasa. La estos
18:03elementos cuando eran
18:05transcos traducían se traducían
18:08generando unas proteínas, monómeros de
18:11transposasa que reconocían los extremos
18:15de estos elementos en el genoma.
18:17Y mediante un mecanismo de corte y
18:19pegue, es decir, de actividad
18:21endonucleas, en donde se cortaban las
18:23dobles cadenas de ADN que mantenían
18:25unido este segmento al genoma, podían
18:28trasladarlo a otro sitio del mismo y
18:31colocarlo allí. Es decir, que este
18:34mecanismo permite explicar como una
18:37secuencia que esté en una determinada
18:38localización del genoma, cuando está
18:41presente la actividad de la transposasa
18:43puede trasladarlo a otro lugar.
18:46Este mecanismo por sí mismo es una
18:49transposición conservativa, es decir, no
18:52aumenta el número de copias, pero bajo
18:55ciertas condiciones, los transposones de
18:57ADN pueden aumentar en su número de
19:00copias. Imaginemos el siguiente
19:02escenario. Imaginemos que una célula ha
19:07duplicado durante la fase S de su ciclo
19:10un sector del genoma en donde estaba uno
19:12de estos elementos genéticos
19:15transponibles y que luego una de las dos
19:17copias que se ha
19:20generado activa su mecanismo de
19:22transposición y se pega en una región
19:25del genoma que aún no ha sido duplicada.
19:28Cuando esta segunda región se vuelva a
19:30duplicar, llegue la replicación hasta
19:32ese sitio, el número total de copias del
19:35transposón habrá
19:38aumentado. Es importante, sin embargo,
19:41señalar que durante los millones de años
19:46de la evolución de nuestro genoma, no
19:49solo nuestra especie, sino también en
19:51las especies que fueron nuestros
19:53ancestros
19:55filogenéticos, estos
19:57transposones han ido adquiriendo
19:59mutaciones que han ido inactivando su
20:02actividad de transposasa, ya sea porque
20:04las mutaciones eliminaron la actividad
20:07funcional de la transposasa o porque
20:09eliminaron las secuencias dentro de
20:11estos elementos a los que la transposa
20:14reconocía. Y por lo tanto, hoy en día
20:17esas secuencias que reconocemos como
20:19derivadas de estos transposones porque
20:22contienen homología con la secuencia
20:25original que codificaba la transposas
20:27son elementos que no están activos y son
20:30vestigios evolutivos en nuestro genoma.
20:33Hm.
20:34Esto también desafía la idea de que todo
20:37elemento que está presente en el genoma
20:40es necesariamente funcional.
20:45Otro ejemplo
20:47de elementos genéticos móviles, en este
20:51caso eh aquellos que
20:55necesitan un intermediario de ARN para
20:59eh tener esta actividad móvil son los
21:02retrotransposones parecidos a
21:04retrovirus. Para
21:06comprenderlos, eh debemos entender
21:09algunos elementos característicos de los
21:11retrovirus, virus que logran infectar a
21:14células eh eucariotas, en particular a
21:17células humanas y que se caracterizan
21:21por introducir un genoma en formato de
21:25ARN con una enzima transcript.
21:29reversa que utiliza el ARN del genoma
21:32viral como molde para generar moléculas
21:34de ADN que luego serán integradas en el
21:37genoma de la célula hospedadora. Hm.
21:43Cuando a partir de este genoma integrado
21:46del retrovirus se generen muchas copias
21:49por la vía de la transcripción, algunas
21:53de ellas servirán para generar
21:54partículas virales maduras y otras
21:56podrán ser sometidas nuevamente a un
21:59proceso de retrotranscripción y quedar
22:01integradas en otros lugares del genoma,
22:04de allí que una misma secuencia pueda
22:07aparecer repetida en varios lugares del
22:10genoma.
22:12Nuevamente, los secuencias similares a
22:15retrovirus que encontramos en nuestros
22:17genomas no son retrovirus activos. han
22:20adquirido estas secuencias integradas,
22:22mutaciones que las han inactivado y que
22:25hoy las podemos identificar por
22:27homologías de secuencia, pero no están
22:29activamente
22:31móviles. La última familia que me
22:33gustaría analizar con
22:35ustedes, los retrotransposones, no
22:39retrovirales, son la última clase de
22:43elementos eh transponibles que sí tienen
22:46algunos miembros aún activos en nuestro
22:49genoma, es decir, que haya todavía
22:52algunas copias de estos elementos que
22:54pueden tener capacidad móvil.
22:59Uno de estos ejemplos son los elementos
23:03dispersos largos, que por sus siglas en
23:06inglés los conocemos como lines o lines
23:10y son secuencias de ADN que
23:13codifican
23:15para transcriptas reversas y
23:18endonucleas. Hm.
23:20De modo tal que cuando este elemento
23:23activo se
23:25transcribe, luego es traducido y genera
23:29las proteínas necesarias para generar
23:32una copia de sí mismo en otro lugar del
23:33genoma, mediante la actividad de una
23:40transcript a otro sitio del genoma y con
23:42la ayuda de endonucleas lo inserta en
23:46otro
23:48sitio. Esta copia fue este mecanismo de
23:51copia fue
23:53altamente abundante en ancestros de
23:56nuestro linaje genético y hoy en día
23:59tenemos más de medio millón de copias,
24:01por ejemplo, de estos elementos
24:03dispersos, largos o líneas.
24:06Otro ejemplo de esta familia son los
24:08elementos dispersos cortos que no
24:11codifican para una transposasa, pero que
24:15eh perdón, para una
24:19transcript, pero de forma parásita
24:24utilizan la endonucleasa y la
24:26transposasa codificada por los elementos
24:28largos para poder con un mecanismo
24:31similar aumentar el número de de copias
24:34de ellos en el genoma.
24:36Y hoy en nuestro genoma cuenta con más
24:38de un millón de copias de estas pequeñas
24:40secuencias dispersas a lo largo de
24:42nuestro
24:44genoma. La tasa y la frecuencia con la
24:47que estos
24:48elementos efectivamente
24:51eh se copian a otro sitio del genoma es
24:54relativamente baja, pero aún hoy podemos
24:56encontrarlos y documentarlos en algunos
24:58casos humanos.
25:01En resumen, podemos decir que lo que
25:04vimos hasta ahora respecto de las
25:06características y la composición del
25:09genoma humano, en que nuestro genoma se
25:12compone por dos juegos completos de
25:14información genética, uno de origen
25:17materno y otro de origen paterno,
25:21representado en los pares de cromosomas
25:23homólogos que encontramos dentro de cada
25:26una de nuestras células.
25:29Este genoma, cuando se analiza la
25:31secuencia de cada uno de estos juegos
25:33aploides, y esto fue posible gracias al
25:36proyecto genoma humano, se encontró que
25:39aquellas regiones del genoma
25:41estrictamente codificantes, es decir,
25:44que
25:44contribuyen a la formación de proteínas
25:47como producto génico funcional, es
25:51minoritaria, menos de un 2% de la
25:54estructura de nuestro
25:56genoma, la mitad del mismo, la mitad del
25:59de nuestro genoma, a pesar de no ser
26:02estrictamente codificante, está
26:04relacionada a genes, ya sea porque son
26:06secuencias sinónicas, secuencias
26:08regulatorias como enhancers o
26:11silenciadores, o porque son genes no
26:14codificantes, es decir, genes cuyo
26:15producto funcional es una
26:18RN. Por otro lado, el otro
26:2150% de nuestro genoma está compuesto de
26:24secuencias repetitivas.
26:28Un grupo relativamente pequeño
26:31constituyen las secuencias repetitivas
26:33en tandem como los satélites, los
26:37minisatélites y los microsatélites,
26:39algunos de ellos con funciones
26:41estructurales en los cromosomas como los
26:44centrómeros y los telómeros.
26:48Sin embargo, la porción más importante
26:50de las secuencias repetitivas, aquellas
26:53derivadas de la actividad de elementos
26:55genéticos
26:57móviles, eh no tienen un una función
27:02específica dentro de nuestro genoma,
27:04sino que se considera que son vestigios
27:08evolutivos. Una consecuencia inevitable
27:10de la actividad de estas moléculas que
27:13tienen la capacidad de generar copias de
27:15sí misma. e invadir otras regiones del
27:22genoma. En esta segunda parte de la
27:24clase vamos a focalizarnos en comprender
27:28los mecanismos que regulan la
27:30estabilidad y la variabilidad genética.
27:33Para contextualizar un poco mejor este
27:37tópico, déjenme contarles que luego de
27:41finalizado el proyecto Genoma Humano,
27:44muchos de los consorcios de
27:45investigación que participaron de ese
27:47proyecto se propusieron analizar cuán
27:51variables son los genomas de distintos
27:54individuos cuando se los compara entre
27:56sí y también cuán variables son
27:59dependiendo de las distintas poblaciones
28:01de las que provienen. en esos
28:02individuos.
28:05Y 15 años después, aproximadamente de la
28:09aparición del primer borrador del genoma
28:11humano, se publicó un estudio que
28:14estamos viendo aquí en la diapositiva,
28:17en donde se secuenciaron más de 2,500
28:20individuos pertenecientes a diferentes
28:22poblaciones del mundo. Y pudo
28:25determinarse con ese estudio que por un
28:29lado los genomas de todos los humanos
28:32tienen un gran porcentaje de similitud.
28:36Dos personas elegidas al azar comparten
28:40aproximadamente el 99,9% de las
28:42secuencias de su genoma. Pero
28:45consideremos que en un genoma tan grande
28:48como el genoma humano, que tiene 3,200
28:52millones de pares de bases por cada
28:54genoma ploide, este pequeño porcentaje
28:57de
28:58diferencia
28:59representa unos aproximadamente entre 4
29:02y 5 millones de sitios del genoma que
29:05difieren al azar cuando uno compara dos
29:08genomas entre sí.
29:11Entonces, una de las preguntas que surge
29:14es, ¿cuáles son los mecanismos que
29:18permiten estas
29:20variaciones entre las secuencias de los
29:23genomas
29:25humanos? Y esto nos remite al concepto
29:28de mutación, que lo definimos como un
29:31cambio permanente en la secuencia de
29:33bases de ADN.
29:35y nos vamos a focalizar en comprender
29:38cuáles son los distintos mecanismos por
29:40los cuales se producen las mutaciones.
29:43Hm. demos algunas definiciones
29:46contextuales para comprender distintas
29:49clases de
29:50mutaciones. Por ejemplo, cuando estos
29:54cambios permanentes en la secuencia de
29:55ADN afectan a un número reducido de
29:59pares de bases del genoma, los
30:01denominamos
30:02micromutaciones. Pero también estos
30:04cambios pueden abarcar enormes segmentos
30:07de los
30:08cromosomas que
30:11pueden abarcar millones de pares de
30:13bases simultáneamente, generando, por
30:15ejemplo, la delesión de un segmento de
30:18un cromosoma o la duplicación del mismo.
30:20Y a esos lo llamamos
30:23macromutaciones. Nosotros en la clase de
30:26hoy nos focalizaremos fundamentalmente
30:29en los mecanismos de producción de
30:36micromutaciones. Una definición
30:39importante para
30:40distinguir el efecto potencial que
30:43tendrá una
30:45mutación en una generación siguiente es
30:48discriminar aquellas mutaciones que
30:51ocurren, que están restringidas a
30:53células somáticas y que no abarcan a
30:56células de la línea germinal, es decir,
30:58a células que son los precursores de las
31:01gametas en
31:03oposición a mutaciones que sí afecten a
31:07células de la línea germinal. Esta
31:09distinción es importante porque serán
31:11solo las mutaciones que afecten a las
31:13células de la línea germinal las que
31:15tienen la posibilidad de transmitirse a
31:17la próxima generación a través de las
31:19gametas. Hm.
31:24Aquí vamos a delinear de alguna
31:28manera lo que iremos analizando en las
31:32próximas eh partes de la clase para
31:35comprender cuál es el mecanismo por el
31:37cual las mutaciones se
31:39generan. Veremos que todo comienza con
31:44un
31:45cambio en la estructura química del ADN.
31:48Y a este cambio lo denominamos
31:50premutacional. puede ser espontáneo,
31:52como veremos, o favorecido, inducido por
31:55distintos agentes mutagénicos de tipo
31:57físico o químico. Pero este cambio aún
32:01no es una mutación, es un cambio
32:04premutacional porque podría ser
32:06eventualmente corregido por distintos
32:09mecanismos de reparación del ADN.
32:12Existen diversos
32:14mecanismos llevado a que están eh
32:17ejecutados por conjuntos diversos de
32:20enzimas y proteínas dentro de las
32:23células y que dependiendo del tipo de
32:25cambio premutacional pueden actuar uno u
32:27otro de estos mecanismos. los iremos
32:29desarrollando a lo largo de esta
32:32clase. Estos mecanismos, si bien son muy
32:35eficientes, no son perfectos y existe
32:39eventualmente la posibilidad de que
32:41algunos cambios premutacionales no
32:43logren ser reparados por estos
32:45mecanismos de reparación del ADN. Bajo
32:48esas
32:50circunstancias, si ese cambio
32:52premutacional que no ha sido reparado
32:54por los mecanismos pasa un una próxima
32:59replicación del ADN, veremos que durante
33:02esa próxima replicación se perderán los
33:06aspectos del cambio premutacional que le
33:09permitían ser reparados y bajo esas
33:11condiciones se fijará el cambio, es
33:15decir, el cambio permanecerá de modo
33:18permanente y entonces ahora lo llamamos
33:21mutación.
33:23Analizaremos a
33:25continuación más en detalle cada uno de
33:29estos momentos estudiando cuáles
33:32son las potenciales razones por las
33:35cuales se producen los cambios
33:37permutacionales, cuáles son en cada caso
33:39los mecanismos de reparación del ADN que
33:42podrían actuar y en caso de que no
33:45actúen, cuáles serán las consecuencias
33:48cuando este cambio se ha fijado en la
33:50próxima replicación.
33:53Veamos en principio algunos cambios
33:56premutacionales espontáneos que ocurren
33:59asociados al proceso de replicación del
34:01ADN.
34:03Estos se generan por pequeños cambios en
34:06la geometría de la hélice. A medida que
34:08la ADN
34:10polimerasa eh genera una hebra nueva
34:14utilizando una hebra como molde, podría
34:17ocurrir que cambios en la geometría de
34:20la doble hélice permitan la introducción
34:23de un nucleótido que no sea exactamente
34:25complementario al molde y esto podría
34:28generar un cambio premutacional.
34:33Otro fenómeno que podría ocurrir es la
34:37incorporación de formas tautoméas raras
34:39de los nucleótidos. ¿A qué nos referimos
34:41con
34:43esto? Los tautómeros son isómeros
34:46estructurales de las bases nitrogenadas,
34:48es decir, moléculas que tienen la misma
34:50composición química, pero diferencias en
34:53la estructura. Esto es frecuente en
34:55algunas moléculas orgánicas y estos
34:58cambios en la estructura se deben a un
35:01desplazamiento de protones y electrones
35:04dentro de la estructura química.
35:06Por ejemplo, para las bases nitrogenadas
35:08de la adenina y la citina, las formas
35:11químicas predominantes, las que
35:13frecuentemente encontramos en el ADN,
35:15son las formas de tipo
35:17amino. Pero también
35:20estas fases
35:22nitrogenadas pueden eh transformarse
35:26espontáneamente mediante un equilibrio
35:28químico en estas formas tautoméricas y
35:30mino más raras.
35:33Algo similar ocurre con las bases
35:35nitrogenadas de guanina y timina, en
35:37donde las formas predominantes
35:39corresponden a la forma ceto, pero
35:42también pueden
35:44transformarse mediante este equilibrio
35:46químico, este proceso de tautomerización
35:48en una forma menos frecuente denominada
35:51la forma
35:55enólica. Decir que el equilibrio está
35:57desplazado a ciertas formas
35:59predominantes lo podemos entender de dos
36:01maneras distintas.
36:03Por ejemplo, en términos temporales,
36:05diciendo que la mayor parte del tiempo
36:08una molécula se encuentra en su forma
36:11predominante y que por
36:14breves
36:15instantes pasa a la forma menos
36:17frecuente y luego este equilibrio se
36:19revierte. Y también podemos pensarlo en
36:23en términos poblacionales. Si
36:25tenemos 1000 moléculas de adenina,
36:29probablemente la enorme mayoría en un
36:32momento dado esté en la forma
36:33predominante y habrá en un momento dado
36:36algunas pocas moléculas que estén
36:37desplazadas hacia la forma más
36:40rara. ¿Cuáles son las consecuencias de
36:43la existencia de este equilibrio entre
36:45formas predominantes y formas tautoméas
36:48raras?
36:52Es el hecho de que las formas
36:53tautométricas raras tienen un patrón de
36:55aparamiento diferente de las formas
36:58predominantes. Así, por ejemplo, la
37:01forma tautomérica rara de la timina
37:03puede
37:04aparearse con una guanina, a diferencia
37:08de el apariamiento timina, adenina, que
37:10se dan las formas predominantes, y una
37:14forma tautomérica de la adenina puede
37:16aparearse con la citosina y no con la
37:18guanina. como con la timina, perdón,
37:21como es el apareamiento típico de las
37:25bases de
37:26adenina en este contexto, entonces
37:29imaginemos que durante el proceso
37:32de replicación del ADN, la ADN
37:35polimerasa, que no está representada en
37:37esta
37:38diapositiva,
37:40incorpora una base tautomérica rara que
37:45forma un
37:47apareamiento. en este caso una citina
37:50tautomérica con una
37:52adenina. Debido a que la vida media de
37:56estas formas tautométricas es muy corta,
37:59podría ocurrir que si esta citínata
38:02tautomédica vuelve a su forma
38:04predominante, se rompa el
38:06apareamiento entre estas dos bases, la
38:10base que estaba colocada en el molde y
38:12la citcina que fue incorporada. Y esto
38:15genera lo que conocemos como un mal
38:18apareamiento.
38:21Hm. Si
38:24la polimerasa aún se encuentra en esta
38:28zona, podría activar un mecanismo de
38:32reparación del ADN conocido como
38:34actividad tres prima, cincma
38:36exonucleasa. En otras palabras, la
38:38actividad de lectura de prueba o proof
38:42reading. Esta actividad se caracteriza
38:45por el hecho de que si hay un
38:46malapariamiento en la última base
38:49agregada, la ADN polimerasa puede
38:53clivar este último nucleótido agregado y
38:56volver a polimerizar desde el mismo
38:59punto. Entonces, un primer mecanismo de
39:02reparación de este mal apareamiento que
39:06estuvo inducido por la incorporación de
39:08una forma tautomérica rara podría ser
39:11corregido gracias a esta actividad de
39:14lectura de prueba o proof reading. Pero,
39:16¿qué
39:17ocurriría si la polimerasa ya polimerizó
39:21otros nucleótidos antes de que se
39:24produzca esta reversión de la forma
39:27tautomérica a la forma predominante? Es
39:29decir, ¿qué ocurriría si el mal
39:31apareamiento aparece a posteriori de que
39:34la polimerasa ya haya dejado ese
39:38sitio? Bajo esas condiciones, el
39:41mecanismo de reparación que
39:43podría reparar este al este cambio
39:47premutacional es otro. Es un sistema de
39:50reparación que se conoce como rema,
39:53sistema de reparación de mal
39:54apareamiento de bases y está compuesto
39:57de un conjunto de enzimas y proteínas
40:00que se encuentran
40:02escaneando distintas regiones del ADN y
40:06del genoma, detectando deformaciones de
40:09la doble hélice que indiquen estos malos
40:12apareamientos.
40:13Cuando encuentran una zona en donde la
40:16deformación de la hélice indica la
40:20presencia de un mal apareamiento, estas
40:22enzimas y proteínas pueden remover una
40:26de las dos hebras, tienen mecanismos
40:28para identificar cuál es la hebra nueva
40:31respecto de las dos que se han sido
40:33sintetizadas y reemplazarlas por una
40:36actividad de una ADN polimerasa.
40:41Este sistema de reparación
40:44ocurre eh en momentos tempranos
40:47posteriores a la replicación, porque
40:49solo durante esa ventana temporal
40:51existen marcas moleculares que permiten
40:54diferenciar a las hebras que actúan como
40:56molde de las hebras nuevas. Hm. para
40:59indicar en términos moleculares a este
41:02sistema cuál es la hebra que debe ser
41:04removida, ya que
41:06si se sustituyese la hebra molde y no la
41:11hebra nueva, se fijaría una mutación y
41:13no se corregiría el cambio remutacional.
41:21Ahora podría ocurrir que porque la
41:23eficiencia de estos
41:25mecanismos no es del 100%, algunos malos
41:29apariamientos no sean detectados y
41:32eventualmente corregidos por el eh
41:35mecanismo de reparación de malos
41:38apareamientos. Hm. Y bajo esas
41:40condiciones, imaginemos que aquí tenemos
41:43el mal apareamiento representado por una
41:46citina y una adenina. Si esto no es
41:49reparado, en la próxima rueda de
41:52replicación del ADN, cuando esta
41:55hebra superior sea utilizada como molde,
41:59se generará una copia en donde ya este
42:02mal apareamento no exista porque se
42:04polimerizará una guanina utilizando esta
42:07citina como
42:09molde. Y esto generará una diferencia
42:12permanente respecto de las hebras que se
42:16generen cuando se utiliza la hebra
42:18complementaria como molde. Ya bajo estas
42:21condiciones, al no existir indicadores
42:23moleculares que permitan ser reparados,
42:26diremos que esta mutación se ha fijado,
42:29que una de las células hijas de estas
42:31heredará una copia con una variación
42:34permanente respecto de la secuencia que
42:38existía en la hebra parental.
42:42Otros cambios premutacionales que se dan
42:44de manera espontánea están relacionados
42:47a
42:48degradaciones de las biomoléculas en el
42:50interior de las células. Un ejemplo de
42:53esto son la despurinación de
42:56nucleótidos, por ejemplo, la ruptura
42:58espontánea del enlace covalente que
43:00mantiene unido a un a una base
43:04nitrogenada de tipo purina de el resto
43:07de los biomoléculas que componen a al
43:12nucleótido o la desaminación de bases
43:15nitrogenadas, es decir, la pérdida de un
43:17grupo amino que transforma las bases
43:20naturales del ADN.
43:22en otras bases que usualmente no se
43:25encuentran en él. Por ejemplo, la
43:27desaminación de la citina da origen a
43:30una molécula de
43:32duracilo, la desaminación de la adenina,
43:35la hipoxantina, la de guanina santina
43:39y las moléculas de etimina no son
43:42sustrato de desaminación.
43:45Es decir, cuando se producen estos
43:48cambios químicos espontáneos, esta
43:50degradación química espontánea en las
43:52bases
43:54nitrogenadas, actúa potencialmente otro
43:57sistema de reparación que permite eh
44:01sustituir las moléculas degradadas por
44:04otras nuevas. En este
44:07ejemplo vemos actuar al sistema de
44:10reparación por excisión de bases. Hm. Y
44:14a diferencia del sistema que vimos
44:16anteriormente, que basaba el la
44:19detección de las anomalías
44:22por deformación de la estructura de la
44:25doble hélice para detectar malos
44:27apareamientos, en este caso, las enzimas
44:30y proteínas del sistema REVA detectan
44:33las bases no naturales en el ADN como
44:37indicador de la producción de esta
44:39desaminación. En este ejemplo vemos como
44:42la detección de un de una base de
44:45uracilo que proviene de la desaminación
44:47de una citina es detectada por proteínas
44:51del sistema REBA y luego reparada
44:54gracias a la participación de ciertas
44:58polimeras asociadas a este sistema de
45:00reparación.
45:03Entonces, ¿qué ocurriría si, como ya
45:07hemos explicado en ejemplos
45:10anteriores, la eficiencia de este
45:12sistema REBA no es del 100%? Podría
45:15ocurrir que algunas de estas
45:17desaminaciones no sean efectivamente
45:19reparadas. Y podría ocurrir entonces que
45:23si este sector del ADN es sustrato de
45:27una nueva replicación, un nuevo ciclo de
45:31replicación, esta hebra que
45:34tiene la base
45:37deilo, cuando sea utilizada como molde,
45:39pondrá en su sitio complementario un
45:42nucleótido de adenina. Hm. Y cuando esta
45:47nueva hebra sea utilizada como molde, ya
45:49no habrá
45:51ninguna indicador de una base no natural
45:54que permita repararla. Es decir, que tal
45:58como habíamos visto en el ejemplo
45:59anterior, si el cambio premutacional no
46:03es corregido por un mecanismo de
46:05reparación del ADN antes del próximo
46:07ciclo de replicación, esto se fijará
46:11como un cambio permanente en el ADN, es
46:13decir, como una mutación.
46:17Observemos que hay ciertos contextos
46:20bioquímicos que impiden una corrección
46:23efectiva. Recordemos, por ejemplo, que
46:27en las regiones cercanas a los
46:28promotores de las células, un mecanismo
46:30epigenético para regular la expresión de
46:33los genes es la metilación del ADN, que
46:36se producía en las denominadas islas
46:40CPG, que constituían nucleótidos de
46:43citina ypuestos. a nucleótidos de
46:47guanina. Cuando las citocinas se
46:49encuentran metiladas, hm, como cinco
46:53metil citocinas, una
46:56desaminación de esa citina metilada da
47:00como resultado un nucleótido detimina,
47:03es decir, un nucleótido natural del ADN
47:08y que por ende no puede ser detectado
47:10por el sistema REVA.
47:13Les dejo para pensar entonces que estas
47:15zonas del genoma que poseen islas CPG
47:18metiladas son propensas a sufrir
47:21mutaciones y que piensen ustedes qué
47:23clase de mutación se produciría en este
47:25caso y qué consecuencias pueden tener
47:28estas mutaciones de sustitución.
47:35Pensemos
47:37que los efectos de una mutación, entre
47:41otras variables, dependerán del sitio
47:43del genoma en el que se produzcan.
47:46Ya vimos durante la primera parte de
47:48esta clase
47:50que las partes que son estrictamente
47:52codificantes del genoma, es decir,
47:54aquellas que contienen secuencias que
47:57eventualmente serán transcritas y
47:59traducidas en el citosol es un
48:01porcentaje minoritario de la totalidad
48:03de moléculas del genoma, pero podrían
48:06ocurrir mutaciones en esas zonas y esto
48:11nos permite una clasificación particular
48:14de las mutaciones.
48:16teniendo en cuenta cuál va a ser el
48:17efecto sobre el polipéptido codificado
48:20por esas zonas.
48:22Por ejemplo, si una mutación de
48:28sustitución afecta a una región de un
48:32codón que codifica para un aminoácido y
48:35lo transforma en otro codón que codifica
48:37para el mismo aminoácido. Esto es
48:39posible porque el código genético es
48:41degenerado, es decir, hay varios codones
48:44que codifican para el mismo aminoácido.
48:46Tendremos una mutación sinónima.
48:51En cambio, si la mutación de sustitución
48:55genera un codón diferente que codifica
48:57para un aminoácido distinto del que se
49:00codificaba previo a este cambio
49:02permanente, diremos que se trata de una
49:04mutación de cambio de
49:06sentido y tendrá como
49:09consecuencia la generación de nuevo
49:11polipéptido que difiere respecto del
49:13anterior en un único
49:15aminoácido. Otras mutaciones que pueden
49:18tener un efecto más drástico sobre el
49:21producto funcional final son aquellas
49:23mutaciones llamadas sin sentido, en
49:27donde un codón que antes codificaba a un
49:30aminoácido se transforma en un codón
49:32stop, en un codón que va a inducir la
49:34finalización del proceso de traducción.
49:39menos caracterizadas se encuentran las
49:42las mutaciones denominadas read through
49:46que
49:46implican la modificación de un codón
49:49stop por un codón que codifica un
49:52aminoácido. Esto normalmente no suele
49:55tener consecuencias tan drásticas porque
49:59se encuentran a posterior y de los
50:01codones stop naturales otros codones
50:03stop en fases que podrían eh finalizar
50:07la traducción por más que se mute este
50:09primer codon stop. Solo se agregarían
50:12algunos aminoácidos más respecto del
50:14polipéptido original.
50:20También es posible que durante la
50:22replicación ocurran ya no sustituciones,
50:25que fueron los tipos de mutaciones que
50:27vimos hasta el momento, en donde un
50:30único par de bases cambiaba por otro,
50:32sino mutaciones que impliquen la
50:35inserción o delesión de nucleótidos.
50:38Y una ejemplo molecular en donde puede
50:41ocurrir estas inserciones y lesiones que
50:44también se dan en el contexto de la
50:46replicación, se producen
50:49por un fenómeno denominado deslizamiento
50:52de la polimerasa. Para comprenderlo en
50:55este esquema, estamos
50:58representando en negro una hebra de ADN
51:01que está siendo utilizada como molde y
51:04arriba en celeste una la hebra recién
51:07sintetizada por una ADN polimerasa
51:09durante la fase S del ciclo celular.
51:12Eventualmente por un error molecular,
51:15las polimeras a veces se despegan del
51:18molde que están polimerizando y luego
51:20vuelven a
51:22unirse. Si la el molde que están
51:25copiando tiene muchas secuencias
51:27repetitivas, podría ocurrir que una de
51:31esas secuencias repetidas quede en forma
51:34de loop por fuera
51:38de el molde que estaba siendo
51:40sintetizado y la ADN polimerasa pueda
51:45retomar su secuencia de
51:48polimerización,
51:50aunque haya copiado una región de más.
51:53Hm. Esto hará que la hebra nueva, por
51:55ejemplo,
51:57tenga una región, una inserción de
52:00nucleótidos respecto de la hebra que
52:03funcionó como molde. Inicialmente este
52:07loop o rulo que surge de
52:11esta replicación anómala que hizo la RN
52:14polimeras podría
52:17estar reparada por los mecanismos eh de
52:23que detectan los malos apariamientos,
52:25los matches, pero podría ocurrir que
52:28como la eficiencia de estos mecanismos
52:30no es del 100%, esto no se ha reparado
52:34hasta la próxima replicación.
52:38Estamos señalando aquí que la producción
52:41de este tipo de errores de la polimerasa
52:43es más frecuente cuando hay regiones
52:45repetitivas, como por ejemplo las
52:48regiones de microsatélites que
52:50analizamos durante la primera parte de
52:52la clase, que se caracterizaban por
52:54estas
52:57sucesión eh de repeticiones y
53:01también secuencias dentro de algunas
53:04regiones génicas en donde hay eh
53:07tripletes repetidos y veremos más
53:10adelante que hay un conjunto de
53:13enfermedades genéticas que se
53:15caracterizan por la introducción de
53:17mutaciones en regiones en donde hay
53:20múltiples
53:22tripletes. Como decíamos, si este esta
53:28copia adicional que produjo la ADN
53:32polimerasa como consecuencia de su
53:34deslizamiento no es reparado, cuando
53:37esta hebra sea utilizada como
53:40molde, se agregará un par de bases, en
53:43este caso, que no estaba presente en la
53:47molécula parental y por ende será una
53:50inserción
53:53en en comparación con las hebras
54:00parentales. Otros mecanismos que pueden
54:02producir inserciones o
54:04delesiones se producen cuando hay
54:08ruptura de la doble cadena de ADN.
54:12Cuando ambas hebras se rompen, hay dos
54:17conjuntos de enzimas y proteínas, dos
54:19mecanismos de reparación del ADN que
54:22pueden actuar sobre ellas.
54:25Uno de ellos es el mecanismo de unión de
54:29extremos nomólogos, que es una modalidad
54:31de reparación que es propensa a errores
54:35porque une los dos extremos del ADN,
54:39usualmente dejando inserciones o de
54:41lesiones en el punto de unión, h, ya que
54:44no tiene ningún molde sobre el cual
54:48reparar la ruptura original.
54:52Sin embargo, también existe un segundo
54:54mecanismo que podría actuar sobre este
54:56mismo error molecular, que es el
54:59mecanismo de reparación por
55:00recombinación homóloga. A diferencia del
55:03primer mecanismo, se utiliza un como
55:07molde para reparar el daño una secuencia
55:10que tenga homología con la zona que se
55:12rompió. Usualmente podría ser una
55:14cromátida hermana o un cromosoma
55:16homólogo de esa secuencia, la que sea
55:18utilizada como molde por las enzimas.
55:21eh y proteínas que pertenecen a este
55:23mecanismo de
55:25reparación, que actúe uno u otro puede
55:29ser un efecto azaroso, es decir, cuáles
55:32de los dos eh conjuntos de enzimas y
55:35proteínas encuentran molecularmente este
55:38daño. Y por otro lado, esto depende del
55:42momento del ciclo celular en donde
55:44ocurra la ruptura, ya que las enzimas y
55:47proteínas que forman parte del mecanismo
55:49de reparación por recombinación homóloga
55:52suelen estar presentes eh no antes de la
55:55fase S del ciclo celular.
56:01Me gustaría mencionar también que no
56:04solo se producen estos cambios
56:07premutacionales, que son potenciales
56:09sustratos de los mecanismos de
56:11reparación del ADN como consecuencias de
56:13daños espontáneos y endógenos, sino que
56:17muchos agentes físicos o químicos pueden
56:21favorecer estos cambios premutacionales.
56:24Y un ejemplo característico de estos
56:27agentes mutagénicos son las radiaciones
56:31ultravioletas, por
56:32ejemplo, eh las que se originan como
56:35consecuencia del impacto de la luz solar
56:38sobre nuestros
56:40tejidos. La luz ultravioleta puede
56:42inducir dimeros de pirimidinas. Cuando
56:46dos pirimidinas, por ejemplo, dos
56:48timinas, se encuentran ypuestas sobre la
56:52misma hebra, la radiación puede forma
56:55inducir la formación de enlaces
56:56covalentes entre estas dos timinas que
56:59están sobre la misma hebra, generando
57:01una deformación en la
57:03hélice. Si
57:06este daño premutacional no es
57:10reparado, estas dos timinas unidas entre
57:13sí no pueden ser sustratos de una ADN
57:15polimerasa durante el próximo ciclo de
57:17reparación y por ende serán salteadas en
57:22el molde y esto originará una delesión
57:25de dos
57:26nucleótidos eh en la hebra que se copie
57:31nuevamente. Sin embargo, esta
57:33deformación que producen los dimeros de
57:35timina pueden ser reconocidas por otro
57:38sistema de enzimas y proteínas que
57:41forman parte del sistema de reparación
57:44por excisión de nucleótidos. Hm. Cuando
57:47se detecta este dímero de pirimidinas
57:50que deforma la estructura de la
57:52hélice, este las proteínas de este
57:55sistema de reparación cortan el un
57:58segmento de una hebra simple que
58:00contiene ese daño y luego con ADN
58:03polimeras asociadas reparan la
58:07hebra así removida.
58:12Nuevamente podemos pensar qué efecto
58:14tendrán las mutaciones en los genes de
58:16las proteínas de los sistemas de
58:17reparación. Hm. Podemos pensar
58:22que si estos sistemas de reparación no
58:25reparan los daños, la consecuencia será
58:28que se acumulen mutaciones que queden
58:30fijadas una vez que pase el ciclo de
58:34replicación del ADN posterior, que
58:37elimina la posibilidad de reconocer las
58:40anomalías características de los daños
58:43premutacionales que inducían eh el
58:46reconocimiento por los sistemas de
58:48reparación.
58:49del
58:53ADN. Entonces, ¿qué pasaría si estas
58:57inserciones o delesiones se producen en
59:01regiones estrictamente
59:04codificantes? Podemos tener distintas
59:06consecuencias dependiendo de el sitio
59:08particular y del número de nucleótidos
59:11que sean insertados o delesionados. Por
59:14ejemplo, la
59:16inserción eh la delesión de un único
59:19nucleótido hm podría producir un
59:22corrimiento del marco de lectura, es
59:24decir, que se altere el orden en el que
59:27son leídos los codones eh codificados en
59:31una región codificante y esto tenga como
59:34consecuencia el haber cambiado a partir
59:36del lugar de la inserción cuáles son los
59:40aminoácidos que van a ser agregados en
59:42una proteína. cuando se utilice eh esa
59:46región como molde. Otra consecuencia
59:49posible es
59:50que haya una inserción, por ejemplo, de
59:53tres nucleótidos que sea en fase, es
59:55decir, que se encuentre entre dos
59:58codones previamente establecidos y que
1:00:00esto tenga un impacto menor,
1:00:03solo conduzca al agregado h de un
1:00:08aminoácido eh intersticial dentro de la
1:00:10estructura primaria de la proteína.
1:00:15Pero las alteraciones eh en regiones
1:00:18génicas podrían ocurrir en sitios no
1:00:21estrictamente codificantes. Por ejemplo,
1:00:23las mutaciones podrían afectar a las
1:00:26secuencias con senso que se utilizan
1:00:29para remover los intrones durante el
1:00:32proceso de splicing. Y eso podría
1:00:35afectar el modo en el que los intrones y
1:00:38los exones son eh modificados durante
1:00:41este proceso de corte y empalme de
1:00:43exones. Una consecuencia podría ser, por
1:00:45ejemplo, que una mutación afecte a un
1:00:48sitio con senso del splicing y haga que
1:00:53todo un exón eh no pueda ser conservado
1:00:56y sea removido con los intrones
1:00:59adyacentes y esto conduzca a una pérdida
1:01:01de exones. O podría ocurrir que como
1:01:04consecuencia de la mutación, un intrón
1:01:07que antes de la mutación era
1:01:09eficientemente removido, no lo sea luego
1:01:11de la mutación. y esto conduzca a una
1:01:14retención de intrones. En ambos casos,
1:01:18esto tendrá consecuencias
1:01:20en la proteína que se produzca a partir
1:01:24de este nuevo transcripto
1:01:29maduro. También podemos extender este
1:01:32forma de pensamiento, es decir, qué
1:01:34consecuencias tendrán las mutaciones que
1:01:36afecten a regiones relacionadas a genes,
1:01:39por más que no caigan en regiones
1:01:41estrictamente codificantes y exónicas. Y
1:01:44si las mutaciones afectan a el promotor
1:01:48de un gen o a los extremos tres prima o
1:01:52cinco prima no codificantes o a las
1:01:54regiones regulatorias que participaban
1:01:58de la regulación del inicio de la
1:02:00transcripción como enhancers o
1:02:02potenciadores, silenciadores o
1:02:04silencers.
1:02:05Eh, estas mutaciones podrían
1:02:07eventualmente tener un efecto sobre la
1:02:11expresión de ese
1:02:13gen. Muchos estudios han
1:02:16demostrado para intentar estimar la tasa
1:02:20en la cual se introducen nuevas
1:02:22alteraciones en el material genético, es
1:02:25decir, estimar la tasa de mutación, que
1:02:27en cada división celular de una célula
1:02:29humana se acumulan aproximadamente tres
1:02:32mutaciones como consecuencia de cambios
1:02:36premutacionales que no han podido ser
1:02:39eficientemente reparados y que han
1:02:41quedado fijados en el próximo ciclo de
1:02:44replicación celular. Como una
1:02:46consecuencia lógica de esto, se ha
1:02:49podido advertir en gran cantidad de
1:02:50estudios que la cantidad de mutaciones
1:02:53que un individuo posee en sus células
1:02:55aumenta con la edad. Es decir, mientras
1:02:58más ciclos de divisiones celulares hubo,
1:03:02mayor será el número de mutaciones que
1:03:04se acumulen en las células somáticas. Y
1:03:07si pensamos esto de una generación a la
1:03:09siguiente, hay otros estudios que han
1:03:11demostrado que entre una generación y la
1:03:14siguiente se acumulan entre 100 y 200
1:03:16nuevas mutaciones. Es decir, nuestro
1:03:20genoma está como especie humana está en
1:03:23constante
1:03:24cambio, pero todas las mutaciones son
1:03:28deletéreas, producen enfermedades o
1:03:30tienen consecuencias negativas.
1:03:33Si pensamos en términos evolutivos, las
1:03:38mutaciones responden al origen último de
1:03:41la variabilidad genética. Es decir, el
1:03:43surgimiento de nuevas variantes alélicas
1:03:46a partir de variantes alélicas
1:03:48preexistentes debe remitirse, en última
1:03:50instancia al proceso de mutación h que
1:03:54tiene implicancias eh evolutivas no solo
1:03:57en nuestra especie, sino en otras.
1:04:01Pero además de esto, si consideramos las
1:04:04mutaciones que ocurren en regiones
1:04:06estrictamente codificantes, el efecto
1:04:09que esto va a tener en las distintas
1:04:11funciones génicas debe analizarse caso
1:04:14por caso. Es decir, no siempre es fácil
1:04:17predecir a partir de que ha ocurrido una
1:04:20mutación de sustitución o de inserción o
1:04:23de delesión en un gen en particular.
1:04:25¿Cuál será el efecto de esto sobre el
1:04:28producto génico? Hm. Usualmente esto
1:04:31requiere de un trabajo experimental para
1:04:33determinarlo y para saber si la mutación
1:04:37no tiene un efecto funcional, es decir,
1:04:39es una mutación silenciosa o si tiene un
1:04:42efecto de pérdida de función o de
1:04:44ganancia de función respecto del alelo
1:04:48en el que ha
1:04:50ocurrido. Para finalizar, me gustaría
1:04:53resumir lo que vimos en la segunda parte
1:04:56de esta clase respecto del proceso por
1:04:59el cual se generan estos cambios
1:05:01permanentes en la secuencia de bases del
1:05:03ADN, es decir, el proceso por el cual se
1:05:05generan las
1:05:07mutaciones. Teniendo en cuenta lo que
1:05:09dijimos hasta aquí, podemos pensar que
1:05:11siempre ocurre un proceso de tres pasos.
1:05:13Primero hay un cambio premutacional, un
1:05:16daño en el ADN que puede ser por un
1:05:19mecanismo espontáneo, errores
1:05:21espontáneos de la
1:05:23polimerasa, alteraciones químicas como
1:05:25producto de degradación espontánea de
1:05:28moléculas o también inducidas por
1:05:31agentes putagénicos como es la presencia
1:05:34deos de pirimidinas como consecuencia de
1:05:37la radiación de luz ultravioleta y que
1:05:39estos cambios premutacionales pueden ser
1:05:42eventualmente ente reconocidos por
1:05:45distintos conjuntos de enzimas y
1:05:46proteínas que forman parte de los
1:05:49mecanismos de reparación del ADN. Dado
1:05:52que la eficiencia de estos
1:05:55mecanismos no llega a ser perfecta,
1:05:58algunos de estos cambios premutacionales
1:06:00que no son reparados serán fijados luego
1:06:03de la próxima replicación.
1:06:05Por
1:06:06último, de hemos utilizado a lo largo de
1:06:09la segunda parte de esta clase distintos
1:06:12criterios para clasificar a las
1:06:13mutaciones, que no son criterios
1:06:16excluyentes entre sí, sino que pueden
1:06:18combinarse para eh explicar alguna
1:06:22mutación en particular. Estos criterios
1:06:25dependían, por ejemplo, del tipo de
1:06:26células en donde ocurre la mutación.
1:06:29Habíamos dicho que si las mutaciones
1:06:31están en la línea germinal, están
1:06:33incluidas los precursores de las células
1:06:35que van a generar a las gametas,
1:06:37probablemente esta mutación tenga la
1:06:39posibilidad de transmitirse a la próxima
1:06:42generación si alguna de las gametas
1:06:44portadoras de esta mutación participa en
1:06:47un evento de fecundación. También
1:06:49clasificamos a la a las mutaciones por
1:06:51su tamaño, si son puntuales o de
1:06:53extensión variable.
1:06:55En el
1:06:56caso de eh del tipo de modificación que
1:07:01se produce, las clasificamos como
1:07:03sustituciones de lesiones,
1:07:05inserciones. No hablamos en mucho, pero
1:07:09también analizaremos en las próximas
1:07:12clases las mutaciones por expansión de
1:07:15tripletes. También dijimos que más allá
1:07:17del tipo de modificación que se
1:07:20produzcan, esto podría tener
1:07:22consecuencias o no funcionales sobre el
1:07:24producto génico, si es que ocurren sobre
1:07:26productos
1:07:28génicos y en función de eso las
1:07:31mutaciones podrán ser silenciosas o de
1:07:34ganancia o pérdida de función. Y también
1:07:37vimos que aún en las regiones asociadas
1:07:39a genes, la localización particular de
1:07:43la del cambio que implica la mutación
1:07:47podría no necesariamente acontecer en
1:07:49las regiones eh que codifican eh a los
1:07:53codones que luego serán traducidos en
1:07:54aminoácidos, sino que también podrán
1:07:57afectar o a sitios consenso del splicing
1:08:01o a otros elementos de control de la
1:08:04expresión génica.
1:08:06Con esto terminamos la clase de hoy y
1:08:08nos veremos en un próximo encuentro.

About this transcript

This page contains the full transcript of Seminario 9 Genoma y Mecanismos de estabilidad y variabilidad génica - Sebastian Giusti by Biología Molecular y Genética FMED - UBA, generated from the public captions YouTube serves with the video. The transcript has 8,065 words across 1,474 segments, with the original timestamps preserved so you can click any line to jump to that moment in the embedded player.

What you can do with it

Use the transcript to take notes, quote the speaker, build a study guide, generate a summary with ChatGPT or Claude via the YouTube Summary tool, or export it as a timed subtitle file with YouTube to SRT. You can also re-open it in the transcriber to translate the transcript into 100+ languages.

Free YouTube transcript tool

YouTube2Text is a free YouTube transcript generator — no signup, no daily limit. Paste any YouTube link and get the full transcript instantly, with timestamps, click-to-jump, translation to 100+ languages, AI prompts for ChatGPT, Claude, and Gemini, and exports to TXT, SRT, VTT, or Markdown.