REVERSIÓN
Restauración total o parcial del fenotipo normal (apariencia externa, actividad proteica) a partir de un individuo mutante.
Reversión genotípica: se produce por causas genéticas.
Reversión fenotípica: se produce por causas no genéticas (ambientales).
| 1ª mutación | 2ª mutación | |||
| Individuo Normal | → | Mutante | → | Revertiente |
| Fenotipo mutante | Reversión | Fenotipo normal |
La reversión es una 2ª mutación que restaura total o parcialmente el fenotipo normal a partir de un individuo mutante. Al individuo que recupera el fenotipo normal por medio de esta 2ª mutación se le denomina Revertiente.
REVERSIÓN GENOTÍPICA
La reversión genotípica se puede conseguir de dos maneras:
- Retromutación (en sentido estricto): consiste en recuperar la secuencia exacta de nucleótidos en el ADN.
- Mutación supresora: es una mutación secundaria que restaura total o parcialmente la función pérdida.
RETROMUTACIÓN
Consiste en recuperar la secuencia exacta de nucleótidos en el ADN, un ejemplo de esta situación sería: AAA (lys)→GAA(glu)→AAA(lys).
A veces también se habla de retromutación en sentido funcional, de manera, que se recupera la actividad enzimática normal pero no se recupera la secuencia original de nucleótidos en el ADN, por ejemplo: UCC(ser)→UGC(cys)→AGA(ser). Sin embargo, el concepto de retromutación funcional no se diferencia del concepto de mutación supresora y puede inducir a error.
MUTACIÓN SUPRESORA
Es una mutación secundaria que restaura total o parcialmente la función pérdida.
En la siguiente tabla se resumen los diferentes tipos de mutación supresora:
| Mutación Supresora intragénica La segunda mutación afecta al mismo gen que la primera. | Cambio de fase o pauta de lectura de signo opuesto | La 1ª mutación es una adición y la 2ª mutación es una deleción. |
| Cambio de sentido en un 2º sitio | La segunda mutación recupera la actividad de la proteína o enzima. | |
| Mutación supresora intergénicaLa segunda mutación afecta a un gen distinto al que afectó la primera mutación. | Mutaciones supresoras informacionales | Mutación supresora de codones sin sentido o de FIN. Por ejemplo, ARN-t de tyr que lee un codón de fin (UAG) |
| Mutación supresora de cambio e fase o pauta de lectura. Por ejemplo, ARN-t que lee un codón de 4 bases y suprime una adición. | ||
| Mutación supresora de cambio de sentido. Por ejemplo, ARN-t de gly que lee codones de arg. | ||
Mutaciones supresoras fisiológicas
| Defecto en una ruta metabólica compensado por una segunda mutación que abre otra ruta alternativa con el mismo resultado. |
Una de las preguntas más importantes acerca de las mutaciones es saber si estas se producen en los individuos de las poblaciones independientemente de si confieren o no al individuo alguna ventaja adaptativa, en cuyo caso la mutación tendría un carácter preadaptativo, o si por el contrario, las mutaciones se producen como consecuencia de una adaptación fisiológica de los individuos al ambiente, en cuyo caso la mutación tendría un carácter postadaptativo, ya que estaría inducida por el propio ambiente.
Las mutaciones que confieren resistencia a agentes ambientales específicos que no son tolerados por los individuos normales o silvestres, se pueden estudiar con facilidad en bacterias. El fago T1 infecta y mata a la mayoría de las células de E.coli. Si se siembra una placa con un gran número de bacterias (alrededor de 109) y fagos, la mayoría de las bacterias morirán y unas pocas sobrevivirán produciendo colonias de bacterias resistentes que pueden ser aisladas.
Cuando se observaron las primeras bacterias resistentes a T1 se pensó que podían explicarse por mutación al azar de un alelo sensible TonS a un alelo resistente TonR o bien a una adaptación fisiológica de la bacteria que detectaría la presencia del fago y ajustaría su metabolismo resistiendo la infección. Este ajuste fisiológico sería semejante al realizado por las bacterias cuando se añade al medio un nuevo nutriente.
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| Adaptación Fisiológica | Mutación al azar |
Luria y Delbrück (1943) diseñaron un experimento ya clásico para distinguir entre estas dos hipótesis y la metodología empleada servía para calcular tasa de mutación y continua utilizándose hoy día. Este experimento se ha denominado Prueba o test de Fluctuación.
Luria y Delbrück recibieron en 1969 el Premio Nobel por sus descubrimientos sobre el ciclo de reproducción de los virus y el papel del material genético en las bacterias y los virus.
 |  |
| Salvadore E. Luria | Max Delbrück |
Luria y Delbrück pensaron que si la causa de la resistencia a T1 era un suceso de mutación poco frecuente, tal suceso podría producirse pronto o tarde durante el crecimiento del cultivo bacteriano, ya que la mutación es un fenómeno aleatorio a lo largo del tiempo. Si se produce pronto en la historia del cultivo daría lugar a una gran cantidad de células resistentes, por el contrario, si se produce tarde originaría muy pocas células o bacterias resistentes. Por consiguiente, si se analizan muchos cultivos bacterianos pequeños, esperaríamos una gran variación en el número de bacterias resistentes de un cultivo a otro. Sin embargo, si se trata de una adaptación fisiológica no hay razón para esperar dicha variación, ya que la adaptación fisiológica sería bastante constante en su funcionamiento.
Para llevar a cabo el experimento utilizaron 20 cultivos pequeños de 0.2 ml con una concentración inicial de 103 células de E.coli por mililitro. Además iniciaron un cultivo grande de 10 ml con igual concentración (103 células de E.coli por mililitro). Dejaron crecer ambos tipos de cultivos hasta alcanzar una concentración de 109 células por mililitro (alrededor de 20 generaciones). Cada uno de los cultivos pequeños d 0.2 ml se sembró por separado en una placa que había sido cubierta con una densa capa de fago T1. Por otro lado, tomaron 10 muestras de 0.2 ml del cultivo grande o masivo y las sembraron por separado en 10 placas cubiertas con una densa capa de fago T1.
Si la resistencia se debiera a una mutación al azar y poco frecuente que ha tenido lugar en alguna de las 20 generaciones transcurridas desde el inicio de los cultivos, en cada cultivo pequeño la mutación se habría producido en un momento distinto, en algunos al principio (apareciendo como resultado muchas células resistentes), en otros al final (apareciendo pocas células resistentes) y en otros incluso ni se habría producido (no habría células resistentes). Por tanto, en los cultivos pequeños se observaría una variación grande en el número de colonias resistentes. Por el contrario, si la resistencia se debe a una adaptación fisiológica inducida por la presencia del fago T1, sería esperable que la tasa de células resistentes fuera la misma de un cultivo a otro.
El cultivo grande o masivo sirve como control, ya que lo que se espera en las 10 muestras de 0.2 ml tomadas de dicho cultivo es que todas tengan el mismo comportamiento ya que proceden del mismo cultivo grande y comparten la misma historia, por consiguiente, el número de colonias resistentes en las placas procedentes de las 10 muestras del cultivo grande debería ser semejante y la variación sería muy pequeña.
Los resultados obtenidos fueron los siguientes:
| Cultivos pequeños de 0.2 ml | Cultivos procedentes del cultivo grande o masivo | ||
| Número de cultivo | Nº de colonias resistentes a T1 | Número de cultivo | Nº de colonias resistentes a T1 |
| 1 | 1 | 1 | 14 |
| 2 | 0 | 2 | 15 |
| 3 | 3 | 3 | 13 |
| 4 | 0 | 4 | 21 |
| 5 | 0 | 5 | 15 |
| 6 | 5 | 6 | 14 |
| 7 | 0 | 7 | 26 |
| 8 | 5 | 8 | 16 |
| 9 | 0 | 9 | 20 |
| 10 | 6 | 10 | 13 |
| 11 | 107 | ||
| 12 | 0 | ||
| 13 | 0 | ||
| 14 | 0 | ||
| 15 | 1 | ||
| 16 | 0 | ||
| 17 | 0 | ||
| 18 | 64 | ||
| 19 | 0 | ||
| 20 | 35 | ||
| Media = 11.3 | Media = 16.7 | ||
| Varianza = 694 | Varianza = 15 | ||
| Coeficiente de variación =61 | Coeficiente de variación =0.9 | ||
Como puede observarse, los resultados obtenidos apoyan el carácter preadaptativo de la mutación, es decir, la mutaciones se producen al azar independientemente de si confieren o no alguna ventaja adaptativa a los individuos.
El experimento llevado a cabo por Luria y Delbrück (1943) sugiere que el fago T1 selecciona a las bacterias que ya son previamente resistentes y no induce su aparición. Es decir, el agente ambiental selecciona a los individuos de la población que son previamente resistentes sin inducir su aparición. Por consiguiente, cabe preguntarse si es posible demostrar la existencia previa de los mutantes resistentes en una población antes de introducir el agente selectivo. Dicha demostración la llevo a cabo el matrimonio Lederberg y Lederberg en 1952.
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| J. Lederberg | Experimento de la Placa Replicada (Lederberg y Lderberg 1952) |
Sembraron una población de bacterias (107 colonias) que no habían estado en contacto con el fago T1 en una placa sin el agente selectivo (sin fago T1). A esta placa se la llama Placa Matriz. Mediante un tampón o muñequilla con una pieza de terciopelo estéril de la forma de la placa se saca una copia de las colonias de la Placa Matriz poniendo en contacto la pieza de terciopelo con la Placa Matriz y posteriormente se aplica el terciopelo a tres placas nuevas (Placas replicadas) que contienen el agente selectivo (fago T1). Esta operación se lleva a cabo marcando la Placa Matriz y las tres Placas Replicadas de manera que no se altere la posición relativa de las colonias de la Placa Matriz. Teniendo en cuenta que la mutación de resistencia es poco frecuente, aparecieron pocas colonias resistentes en las Placas Replicadas, pero lo más interesante es que en las tres Placas Replicadas aparecían las mismas colonias resistentes y en las misma posiciones relativas. Si se tratará de una adaptación fisiológica a la presencia del fago T1, la distribución espacial de colonias resistentes en las tres replicas no tendría que ser la misma. Sin embargo, si las bacterias ya eran resistentes al fago T1 antes de entrar en contacto con él, las tres replicas presentarían el mismo número de colonias resistentes y en las mismas posiciones. Además, sería posible identificar en la Placa Matriz las colonias resistentes tomar muestras de ellas e iniciar un cultivo líquido en presencia de T1, si realmente son resistentes las bacterias crecerían, cosa que sucedió. Sin embargo, si se toma de la Placa Matriz una muestra de colonias que no han originado bacterias resistentes en las replicas y se inicia un cultivo líquido en presencia de T1 las bacterias no crecen. Por consiguiente, este experimento demuestra que en la población inicial de bacterias sembradas en la Placa Matriz ya había mutantes resistentes al fago T1 (agente selectivo) antes de haber estado en contacto con él, es decir, demuestra que la mutación tieneCarácter Preadaptativo.
Tasa de mutación: es el numero de mutaciones que se producen por unidad de tiempo, las unidades de tiempo que se emplean habitualmente son el período correspondiente a la vida de una célula, de un organismo (generación) o de una división celular. Como puede observarse, las unidades de tiempo corresponden a unidades biológicas.
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En el esquema de la izquierda ha tenido lugar una sola mutación (M) y el período de tiempo completo para que la mutación haya tenido lugar es o bien el número total de líneas (14 períodos generacionales) o bien el número total de divisiones celulares (siete). En este último caso la tasa de mutación sería 1/7.
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| Esquema de tasa y frecuencia de mutación | Explicación cálculo de la tasa de mutación |
En general, las mutaciones son poco frecuentes, en la siguiente tabla (datos recopilados por Stadler) se indican las frecuencias de mutación de diferentes loci en maíz.
| Gen | Nº de gametos analizados | Nº de mutaciones | Nº medio de mutaciones por millón de gametos |
| R→r | 554786 | 273 | 492.0 |
| I→i | 265391 | 28 | 106.0 |
| Pr→pr | 647102 | 7 | 11.0 |
| Su→su | 1678736 | 4 | 2.4 |
| Y→y | 1745280 | 4 | 2.2 |
| Sh→sh | 2469285 | 3 | 1.2 |
| Wx→wx | 1503744 | 0 | 0.0 |
Como se puede observar en el caso de maíz, diferentes genes muestran diferentes frecuencias de mutación.
Frecuencia de mutación: es la frecuencia con la que se observa un tipo particular de mutación (o mutante) en una población de células o de individuos. La población de células puede referirse a gametos, esporas sexuales o casi cualquier otro tipo celular. En el esquema anterior la frecuencia de mutación de la población final de 8 células sería 2/8 = 0.25.
En la siguiente tabla se indican algunas tasas y frecuencias de mutación en varios organismos diferentes.
| Organismo | Mutación | Valor | Unidades |
| T2 (fago) | Inhibición lisis r→r+ | 1 x 10-8 |
Tasa: Alelos mutantes por replicación génica
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| T2 (fago) | Rango de hospedador h+→h | 3 x 10-9 | |
| E. coli (bacteria) | Fermentación de lactosa lac→lac+ | 2 x 10-7 |
Tasa: células mutantes por división celular
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| E. coli (bacteria) | Requerimiento de histidina his-→his+ | 4 x 10-8 | |
| Chlamydomonas reinhardtii (alga) | Sensibilidad a estreptomicina strs→stsr | 1 x 10-6 | |
| Neurospora crassa (hongo) | Requerimiento de inositol inos-→inos+ | 8 x 10-8 |
Frecuencia por espora asexual
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| Neurospora crassa (hongo) | Requerimiento de adenina ad-→ad+ | 4 x 10-8 | |
| Zea mays (maíz) | Su→su, (ver tabla anterior) | 2.4 x 10-6 | Frecuencia por gameto |
| Drosophila melanogaster (mosca) | Color de los ojos W→w | 4 x 10-5 | Frecuencia por gameto |
| Mus musculus (ratón) | Pelaje de color diluido D→d | 3 x 10-5 | |
| Homo sapiens (humanos) | Mutación | Valor | Unidades |
| Autosómicos dominantes | Enfermedad de Huntington | 0.1 x 10-5 | Frecuencia por gameto |
| Sindrome "uña-rótula" | 0.2 x 10-5 | ||
| Epilopia | 0.4-0.8 x 10-5 | ||
| Poliposis múltiple en intestino grueso | 1-3 x 10-5 | ||
| Acondroplasia (enanismo) | 4-12 x 10-5 | ||
| Neurofibromatosis | 3-25 x 10-5 | ||
| Ligados al X recesivos | Hemofilia A | 2-4 x 10-5 | |
| Distrofia muscular de Duchenne | 4-10 x 10-5 | ||
| Cultivo de células médula ósea | Normal→resistencia a azaguanina | 7 x 10-4 |
Tasa: células mutantes por división celular
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