Efectos de las mutaciones en la función de las proteínas: mutaciones sin sentido, sin sentido y silenciosas

Efectos de las mutaciones puntuales

¿Qué piensas cuando escuchas la palabra ‘mutación’? ¿Piensas en un vil monstruo de tres cabezas de la mitología antigua? ¿Piensas en animales fantásticos con poderes mágicos? ¿O te vienen a la mente imágenes más realistas? Puede ser entretenido pensar en todas las mutaciones salvajes que existen. Pero la verdad es que la mayoría de las mutaciones no son tan extremas. En biología, una mutación es cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN. Algunas mutaciones afectan grandes secciones de ADN y otras solo afectan ciertos puntos a lo largo de la cadena de ADN. Estas pequeñas mutaciones específicas se denominan mutaciones puntuales.

Las mutaciones puntuales pueden ser sustituciones, inserciones o deleciones de bases

Hemos hablado antes sobre los diferentes tipos de mutaciones puntuales. Algunas son sustituciones de bases, en las que una sola base nitrogenada se reemplaza por otra diferente. Otras mutaciones puntuales son inserciones y deleciones. Sabemos todo sobre los cambios que ocurren en las mutaciones puntuales. ¿Y qué? Son solo pequeñas alteraciones de una cadena de ADN. ¿Cómo puede eso tener un efecto significativo en una criatura viviente?

Mutaciones y el dogma central

Tenga siempre presente la idea original establecida por el dogma central. El dogma central dice que el ADN produce ARN y el ARN produce proteínas. En este punto, probablemente sepa que el código en el ADN determina el código en el ARNm y el código en el ARNm determina la secuencia de aminoácidos. Las cadenas de aminoácidos son la base de la estructura de las proteínas. Entonces, si algo sale mal con el ADN, entonces el ARNm también estará equivocado. Si el ARNm es incorrecto, entonces la cadena de aminoácidos será incorrecta. Y eso provocará un problema en la proteína. Echemos un vistazo a cómo diferentes mutaciones pueden afectar a un organismo hipotético.

Llamaremos a nuestro organismo el pony de alas rosas. Es un pony, tiene grandes alas rosas y puede volar. Las plumas de sus alas están hechas de la proteína queratina. Pero es un tipo especial de queratina que le da al pony su habilidad mágica para volar. Lo llamaremos ‘magikeratin’.

Magikeratin es una proteína hecha de un solo polipéptido, una sola cadena de cuatro aminoácidos diferentes. El primer aminoácido es metionina, el segundo es prolina, el tercero es serina y el último es valina. Simplemente están en orden alfabético. Estos cuatro aminoácidos deben construirse correctamente mediante traducción genética. De lo contrario, la magikeratina del poni no se sintetizará correctamente. ¡El pony de alas rosas puede incluso perder su capacidad de volar!

Ahora sabemos qué aminoácidos necesitaremos. ¿Pero cómo los conseguimos? Deben traducirse del código de ARNm. El código genético de la magikeratina es AUG CCA UCA GUU UGA. El UGA es un codón de terminación. Este código es la versión de ARNm del gen de magikeratina. Pero el ARNm proviene originalmente del ADN. Para encontrar el código de ADN original, tenemos que utilizar el emparejamiento de bases complementarias . Asegúrate de poner la letra T en lugar de U, ya que vamos del ARN al ADN. Entonces, el código de ADN original habría sido TAC GGT AGT CAA ACT. Este es el gen original de la magikeratina. ¡Ahora tenemos nuestra cadena de ADN, y ahora podemos probar nuestras propias mutaciones puntuales!

Cadena de ADN para magikeratina

Mutaciones sin sentido, sin sentido y silenciosas

Vamos a probar una serie de sustituciones de bases. Primero tomaremos la segunda G aquí y la reemplazaremos con una T. Este es un nuevo código de ADN, por lo que producirá un código de ARNm ligeramente diferente. De nuestra tabla de codones, sabemos que los códigos AUG para la metionina, los códigos CAA para la glutamina, los códigos UCA para la serina y los códigos GUU para la valina. Y nuevamente, UGA es un codón de terminación. Bueno, está cerca de nuestro polipéptido de magikeratina. Pero, donde se suponía que la prolina era el segundo aminoácido, obtuvimos glutamina. Entonces, nuestra proteína está un poco fuera de lugar, al igual que las plumas de nuestro pony de alas rosadas. ¡Oh no! ¡Nuestro pony ha cambiado! Todavía puede volar, pero sus alas están todas manchadas. Puede tener problemas para atraer a una pareja. Este es un ejemplo de una mutación sin sentido. Una mutación sin sentido es una mutación puntual que cambia un codón para indicar un aminoácido diferente. Esto generalmente cambia el polipéptido y, por lo tanto, puede cambiar la función de la proteína en general. Lo llamamos mutación sin sentido porque hace que la proteína se traduzca incorrectamente del gen original. Nuestro pony recibió incorrectamente alas manchadas cuando se suponía que debía tener alas de color rosa liso.

Las mutaciones sin sentido dan como resultado un aminoácido diferente y pueden cambiar la función de la proteína.

Empecemos de nuevo e intentemos una sustitución de base diferente. Cambiaremos esta G por una letra C. El ARNm resultante cambiará en una letra, entonces, ¿cuál será el polipéptido resultante? Códigos AUG para metionina, códigos CCA para prolina y códigos UGA para… espera, ¡es un codón de parada!

Cambiar una G por una C da como resultado un codón de parada

Entonces, ni siquiera podemos seguir construyendo. Tenemos que detenernos en seco, y ahora la magikeratina no se producirá en absoluto. ¿Sabes lo que significa? ¡Nuestro pony de alas rosas tendrá que ir sin plumas! Este tipo de mutación se llama mutación sin sentido . Es una mutación puntual que convierte un codón en un codón de terminación. Las mutaciones sin sentido siempre dan como resultado la terminación temprana de un polipéptido. En otras palabras, la cadena se detiene y la proteína nunca se completa. Nuestro pony no tiene plumas y nunca podrá volar.

Las mutaciones sin sentido hacen que una proteína no se complete

Ahora comenzaremos de nuevo con un tercer tipo de sustitución de bases. Cambiemos la última A por una T. Solo mirando la configuración, ¿puedes adivinar cuál de los cuatro aminoácidos se verá afectado por este cambio? Así es, el cuarto. Entonces, obtenemos la hebra de ARNm que codifica metionina, prolina, serina y valina. Espera un segundo; ¡el aminoácido no cambió! ¿Por qué todavía obtuvimos una valina al final? Oh, aunque nuestro codón cambió, todavía especificaba una valina. ¿Ver? Ambos códigos GUU y GUA para valina. Una mutación puntual que no tiene ningún efecto general sobre la función de una proteína se denomina mutación silenciosa.. A veces, una mutación silenciosa da como resultado la misma secuencia exacta de aminoácidos. Eso es lo que pasó aquí. Otras veces, en una mutación silenciosa, hay un cambio de aminoácido, pero no afecta la función general de la proteína. En el caso de nuestro pony, la magikeratina no cambiaría en absoluto por este tipo de mutación. Todavía tendría alas rosadas y lisas, y aún podría volar.

Las mutaciones silenciosas no tienen ningún efecto sobre la función general de la proteína.

Mutaciones en el mundo real

Usar el pony de alas rosas fue una forma divertida de aprender sobre las consecuencias de las mutaciones puntuales. Pero en la vida real, las mutaciones puntuales a menudo no son tan divertidas. Pueden causar trastornos de salud porque terminan cambiando la forma en que funcionan las proteínas importantes. La anemia de células falciformes es una enfermedad causada por una mutación sin sentido. La mutación ocurre en el gen de la hemoglobina. La hemoglobina es una proteína que nos ayuda a transportar el oxígeno en nuestro torrente sanguíneo. También afecta la forma de nuestros glóbulos rojos, que deben ser redondos para moverse sin problemas a través de nuestros vasos sanguíneos. Si alguien tiene la mutación sin sentido en el gen de la hemoglobina, sus glóbulos rojos tendrán forma de hoz y no viajarán bien en los vasos. Como resultado, esta persona tendrá problemas para hacer circular el oxígeno por todo su cuerpo. Se volverán anémicos, por eso ‘

Un trastorno causado por una mutación sin sentido es la distrofia muscular de Duchenne, también llamada DMD. Los pacientes con DMD sufren de debilidad muscular severa que empeora con el tiempo. Tienen una mutación sin sentido en el gen de la distrofina, que codifica la proteína distrofina. La distrofina es una proteína estructural que ayuda a formar nuestro tejido muscular. Cuando alguien tiene una mutación sin sentido en el gen de la distrofina, sus músculos no pueden desarrollarse correctamente. Los pacientes con distrofia muscular tienen problemas para caminar y otras habilidades motoras importantes.

La distrofia muscular de Duchenne es causada por una mutación sin sentido

Resumen de la lección

Las mutaciones puntuales pueden causar cambios graves en un organismo si cambian la forma en que funciona una proteína. Una mutación en el ADN altera el ARNm, que a su vez puede alterar la cadena de aminoácidos. Una sustitución de bases puede tener tres efectos diferentes sobre la proteína de un organismo. Puede causar una mutación sin sentido , que cambia un aminoácido de la cadena por otro. Puede causar una mutación sin sentido , que resulta en una cadena más corta debido a un codón de parada temprano. Y una sustitución de bases también puede causar una mutación silenciosa , en la que la función de la proteína no cambia en absoluto. Las sustituciones de bases son responsables de trastornos como la anemia de células falciformes, que es causada por una mutación sin sentido, y la distrofia muscular de Duchenne, que es causada por una mutación sin sentido.

Los resultados del aprendizaje

Al final de esta lección, podrá:

• Definir e ilustrar mutaciones sin sentido, sin sentido y silenciosas
• Proporcionar ejemplos de trastornos causados ​​por sustituciones de bases.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador