Introducción a las Mutaciones Genéticas

Las mutaciones son alteraciones o cambios en la información genética de un ser vivo. La unidad genética que puede mutar es el gen. Se clasifican en función de las células afectadas o de la extensión del ADN alterado.

Clasificación según las Células Afectadas

1. Mutaciones Germinales: Afectan a los gametos y se transmiten a la descendencia. Son la fuente primaria de variabilidad genética (sobre ellas actúa la selección natural), siendo esenciales en el proceso evolutivo.
2. Mutaciones Somáticas: Afectan a las células somáticas (las del organismo), pero no se transmiten a la descendencia. Solo afectan al individuo que las padece y no tienen repercusión evolutiva.

Clasificación según la Extensión de la Mutación

Mutaciones Génicas (Puntuales)

Afectan a uno o varios nucleótidos de ADN.

Tipos de Mutaciones Génicas

1. Por Sustitución de Bases: Ocurre cuando un par de bases es reemplazado por otro en una posición determinada.
   • Transiciones: Una base púrica cambia por otra púrica, o una pirimidínica por otra pirimidínica. Son más frecuentes porque provocan menos alteración en la estructura de la doble hélice del ADN que las transversiones, siendo menos reconocidas como errores y pasando desapercibidas. Esto conlleva una menor probabilidad de ser corregidas por los sistemas de reparación del ADN.
   • Transversiones: Una base púrica se cambia por una pirimidínica, o viceversa.
2. Por Adición / Deleción de Bases (Indel): Ocurre cuando se añaden o se quitan pares de bases. Esto altera la longitud de la cadena, codificando para polipéptidos más o menos largos.
   • Por Adición: Se insertan nucleótidos adicionales interpuestos entre los que ya existían.
   • Deleción: Se pierden uno o más nucleótidos de la cadena.

Efectos Fenotípicos de las Mutaciones Génicas

Estas mutaciones dan lugar a nuevos alelos, pero no todas tienen efectos fenotípicos. En muchos casos, una mutación no causa el reemplazo de aminoácidos en la proteína codificada por el gen mutado, por lo que la función celular correspondiente no se ve afectada.

3. Sustituciones Silenciosas: El cambio de la base origina un codón sinónimo, por lo que no se modifica ningún aminoácido de la proteína codificada. Suele afectar a la tercera base de un triplete debido al balanceo de la última base, ya que los codones sinónimos se diferencian en su tercera base.
4. Sustituciones No Sinónimas: El cambio de base genera un codón con significado distinto.
   • Mutaciones con Cambio de Sentido (Missense): El nuevo codón codifica para un aminoácido distinto, provocando un cambio de aminoácido en la proteína. Un ejemplo es la mutación que sustituye el ácido glutámico en la posición 6 de la cadena beta de la hemoglobina por una valina, resultando en una hemoglobina anómala que causa la anemia falciforme.
   • Mutaciones Sin Sentido (Nonsense): El nuevo codón, en lugar de codificar un aminoácido, es un codón de parada (stop), lo cual origina proteínas más cortas.
   • Mutaciones con Ganancia de Sentido: La mutación transforma un codón de parada en un codón codificante, dando lugar a proteínas más largas. Un ejemplo es la que ocasiona una variante de la alfa-hemoglobina que provoca la alfa-talasemia.
5. Adiciones o Deleciones (Desplazamiento del Marco de Lectura):
   • Si son de grupos de 3 bases (o múltiplos de 3), introducen o eliminan aminoácidos de la proteína sin cambiar la pauta de lectura.
   • Las que no son múltiplos de 3 provocan un desplazamiento del marco de lectura (frameshift), lo que implica un cambio de todos los aminoácidos a partir del punto de deleción o adición, lo cual suele tener consecuencias fatales.

   Las mutaciones con cambio de marco de lectura a menudo introducen también codones de parada, produciendo proteínas alteradas y más cortas, comprometiendo gravemente su funcionalidad.

Mutaciones Cromosómicas

Afectan a la estructura de los cromosomas. Con frecuencia, alteran el apareamiento entre los cromosomas durante la meiosis, lo que genera gametos defectuosos y disminuye la fertilidad.

1. Mutación por Inversión: Consiste en un giro de 180º de un fragmento cromosómico, de tal forma que su secuencia génica queda invertida respecto al resto del cromosoma. Por ejemplo, la hemofilia A se debe a una inversión que afecta al gen del factor VIII de la coagulación, situado en el cromosoma X.
2. Mutación por Deleción: Pérdida de un fragmento cromosómico y, por lo tanto, de los genes que contiene.
3. Mutación por Duplicación: Repetición de un fragmento cromosómico más de una vez en el mismo cromosoma o en otro. Ejemplo: el síndrome de Charcot-Marie-Tooth, provocado por la duplicación del cromosoma 17.
4. Mutación por Translocación: Cambio de localización de un fragmento cromosómico. Puede ser recíproca o no (transposición). Ejemplo: la leucemia mieloide crónica, originada como consecuencia de un intercambio.

Transposones y Mutación

Un transposón es una secuencia de ADN que tiene la propiedad de cambiar su posición dentro del genoma. Esto es posible gracias a una enzima (la transposasa) que corta los extremos del transposón y lo inserta en otro punto del genoma.

Una enzima ADN polimerasa rellena los huecos y la ADN ligasa restablece los enlaces fosfodiéster, recuperando la continuidad de la secuencia de ADN. De esta forma, los transposones originan mutaciones por deleciones en el gen de procedencia y adiciones en el gen en el que se insertan, representando una importante fuente de variabilidad genética para las especies.

Mutaciones Genómicas

Afectan al número de cromosomas y constituyen una de las principales causas de abortos espontáneos.

1. Euploidías: Mutaciones que afectan al número de dotaciones haploides de cromosomas.
   • Poliploidía: Existe más de dos juegos haploides de cromosomas (individuos triploides o tetraploides). Es frecuente en plantas y suele ir acompañada de un aumento en el tamaño de los ejemplares. En animales, suele ser incompatible con la vida.
   • Monoploidía / Haploidía: En organismos con ciclos haplontes, suele existir de forma natural. En animales, solo se da en algunas especies con reproducción partenogenética.
2. Aneuploidías: Mutaciones que afectan solo a los cromosomas de una pareja. Las más habituales son las monosomías (falta uno de los cromosomas de la pareja, 2n-1) y las trisomías (un cromosoma de más en la pareja, 2n+1).

   Para una pareja de homólogos determinada, se pueden obtener varios tipos de gametos dependiendo de si la no disyunción ocurre en la meiosis I o II:

   • No Disyunción en Meiosis I: Origina dos gametos disómicos (con dos cromátidas homólogas) y dos gametos nulisómicos (sin cromátidas de la pareja de homólogos).
   • No Disyunción en Meiosis II: Origina dos gametos normales (una sola cromátida homóloga), un gameto disómico y otro nulisómico.

   Tras la fecundación, los gametos nulisómicos darán lugar a cigotos con una monosomía (2n-1) y los gametos disómicos a cigotos con una trisomía (2n+1).