¿Qué es una mutación genética? - Aprende todo sobre las alteraciones genéticas

Las mutaciones genéticas han existido desde el origen de la humanidad, siendo claves para la evolución. Sin embargo, no todas las mutaciones son buenas, puesto que algunas afectan gravemente y son incompatibles con la vida. Por medio de diversos estudios, a lo largo del tiempo se ha descubierto que las mutaciones afectan distintos genes. Respecto a los cromosomas, puede existir una menor o mayor cantidad respecto a la normal.

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Entre las diversas mutaciones se encuentran, por ejemplo, la trisomía 21 o Síndrome de Down, uno de los más conocidos. De igual forma, se pueden llegar a alterar las células sexuales X o Y produciendo síndromes como el de Turner que afecta a las mujeres. Por el contrario, el de Klinefelter que perjudica a los hombres aumentando un cromosoma, resultando una carga sexual de XXY. No obstante, los avances de la ciencia han hecho posible que las alteraciones que no benefician la vida puedan ser eliminadas.

Significado de mutación genética

Son afectaciones o cambios que ocurren en las cadenas de ADN, por lo general de manera permanente, pudiendo ser heredadas. Estas tienen su origen en las células germinales, es decir, en los espermatozoides y los óvulos, por ello, las alteraciones genéticas que se transfieren de padre a hijo se denominan mutaciones heredadas. Por otro lado, si esta sucede sin que el progenitor tenga la afectación, se le llama mutación in Novo.

El material genético sufre mutaciones, que modifican las secuencias codificadas en el genoma mitocondrial o nuclear. De este modo, las células germinales se ven alteradas produciendo mutaciones hereditarias o como en el caso de las células somáticas, el progenitor sufre las mutaciones de manera espontánea. Siendo el origen de estas alteraciones, fallas en la replicación o cambios esporádicos de los nucleótidos o agentes tanto físicos como químicos, los cuales se denominan mutágenos.

Por ello, las afectaciones celulares pueden llegar a producir una gran variedad de enfermedades, entre ellas el cáncer. Esto ocurre debido a rupturas en los mecanismos de control de las células, por mutaciones o alteraciones en la secuencia de ácidos nucleicos, siendo el ADN el más importante. Los cambios que afectan a la estructura del gen pueden ser pequeños o grandes, provocando variaciones estructurales en las células. Por ello, producto de todos estos cambios considerables en la codificación de los genes, se producen distintos tipos de cáncer.

¿Por qué es importante la mutación genética?

El valor de las alteraciones radica en que son la principal fuente evolutiva de la humanidad. Las mismas provocan un cambio en cada una de las generaciones venideras, dando estas afectaciones en el código genético mientras se van reproduciendo las especies. Es importante conocer que no todas las mutaciones que se dan serán perjudiciales, puesto que algunas son muy beneficiosas.

Gracias a las mutaciones conseguimos la adaptación a los distintos ambientes del planeta, trayendo consigo el mejoramiento de las especies mediante su evolución. Por otro lado, las mutaciones son una de los principales temas de investigación para la comunidad científica, ya que dichos estudios ayudan a comprender las afectaciones que están presentes en los seres humanos, favoreciendo la adaptación en pro de una mejor vida para los que padecen algún tipo de alteración.

¿Qué causa las mutaciones genéticas?

Se producen por distintas anomalías en el componente genético de los padres y el hijo que hereda la mutación. Entre los motivos que originan las anormalidades tenemos:

• Ausencia de cromosomas.
• Pérdida de un alelo.
• Reordenamiento de los brazos del cromosoma o por completo de este.
• Cambios en gran cantidad de los genes.
• Afectación de varias moléculas de ADN.
• Anomalías en las células sexuales.
• Malformación de la estructura del cromosoma.

¿Las mutaciones genéticas se pueden transmitir a los hijos del portador?

Las anomalías o alteraciones son hereditarias cuando pasan a un hijo mediante el padre o la madre que presentan dicha anormalidad. Estas afectaciones se localizan en el óvulo o el espermatozoide, siendo transmitida a las células del hijo. Aunque no todas las mutaciones son hereditarias, algunas pueden ocurrir en el transcurso de la vida diaria de la persona, siendo estas alteraciones genéticas denominadas mutaciones espontáneas, afectando a un determinado tipo de célula.

Entre los factores que causan anormalidades espontáneas se encuentran:

• Exposición a productos químicos.
• Radiación ultravioleta.
• Agentes infecciosos (virus o bacterias).
• Carcinógenos

¿Qué tipos de mutación genética existe?

Existe una gran variedad de mutaciones en las especies, pero por lo general se distinguen tres tipos según su origen:

• Mutaciones espontáneas o nuevas, hacen referencia a la evolución biológica de las especies, siendo la consecuencia de procesos químicos o naturales. Son el resultado de reacciones enzimáticas que ocurren durante la replicación del ácido desoxirribonucleico o ADN.
• Mutaciones provocadas, se deben a factores externos que producen estos cambios. Por ejemplo, la radiación, exposición a sustancias químicas o mutágenos, entre otros.
• Mutaciones germinales o somáticas, afectan exclusivamente al ácido desoxirribonucleico de las células sexuales o gametos.

Acorde al total de variaciones que ocurren en el material genético o genoma, se diferencian tres tipos de mutación:

• Genéticas
• Cromosómicas
• Genómicas

Las mutaciones genéticas son cambios en la estructura funcional del ácido desoxirribonucleico, las cuales se dan de dos maneras:

• Por reemplazo de las bases, se debe a variaciones en la cadena de nucleótidos, conociéndose dos clases: las transversales y las transiciones.
• Por inserción o pérdida, son alteraciones donde se añade o pierde una base nitrogenada. Siendo de vital importancia al codificar proteínas específicas para el funcionamiento del material genético.

En cuanto a las mutaciones cromosómicas que afectan la secuencia de un cromosoma, se encuentran 4 tipos:

• Deleción, pérdida de una parte del cromosoma.
• Duplicación, se trata de la clonación o copia de fragmentos.
• Inversión, variación en el sentido del cromosoma.
• Translocación, modificación en la posición o localización de una parte del cromosoma.

Además, están las causadas por alteraciones en la dotación o valor total de los cromosomas. De tal forma, la cantidad tiende a variar en las células, aunque no va a haber un cambio en el material genético, pero sí una separación anormal. Tenemos las siguientes alteraciones:

• Euploidía: se trata de la alteración en el juego completo.
• Aneuploidía: ocasiona la afectación de uno o varios cromosomas, pero no del material genético. Entre estas encontramos las trisomías, una de las más conocidas está el síndrome de Down.
• Poliploidía: ocurre un aumento o disminución del número total de cromosomas.

Mutación cromosómica

Este tipo de alteración es una de las más importantes en el área de genética, siendo una de las principales causas de consultas médicas. En estas se da una variación en el número de cromosomas normales que debería tener un ser vivo. Por lo general, suceden en la meiosis, por un reparto de cromosomas desigual, resultando algunos gametos con menos y otros con más. Así mismo, es una de las principales causas de malformaciones, infertilidad y retraso mental. Cabe destacar que afectan tanto a cromosomas sexuales como autosómicos.

En cuanto a su clasificación, tenemos tres grupos principales:

De tipo numéricas

Euploidías: la cantidad de cromosomas afectados por la mutación es total, con relación a la cantidad de cromosomas normales que posee una especie.

Aneuploidías: Dicha mutación solo está presente en el número de cromosomas que tiene una pareja, más no en los pares totales. En este caso pueden existir cromosomas de más o faltantes. Se deben posiblemente a un error en la separación o en la migración hacia los polos durante la meiosis l.

Las aneuploidías se subdividen de la siguiente forma:

• Monosomías: se dan cuando solo falta un cromosoma de la pareja homóloga. Aunque no son muy comunes, si son letales para quienes la padecen.
• Trisomías: en este caso, existe un cromosoma extra, es decir, en lugar de ser un par, son un triplete.
• Tetrasomías: se presentan cuatro copias.
• Pentasomías: La X es una anomalía causada por la existencia de tres cromosomas adicionales, (49, XXXXX en lugar de 46, XX).
• Hiperdiploidias: Más de 46 cromosomas.
• Hipodiploidias: Menos de 46 cromosomas.

 De tipo estructurales

Translocaciones: es el intercambio de segmentos o material genético entre cromosomas. Pueden ser:

• Recíprocas: no hay alteraciones en el número de cromosomas.
• Inserción: en estas ocurre que uno de los segmentos es removido y se inserta en un cromosoma diferente. No es recíproco.
• Robertsonianas: sucede cuando se pierden los brazos cortos de los cromosomas, fusionándose los brazos largos mediante los centrómeros.

Inversiones: se dan cuando un cromosoma sufre rupturas en dos lugares y el material adyacente a estos puntos se fusiona. Pueden ser de tipo:

• Paracéntricas: involucran el centrómero
• Pericéntricas: solo se relacionan los brazos cortos o largos.

Mutación genómica

En la mayoría de los casos las anomalías genómicas o numéricas tienen grandes repercusiones en la vida y salud de las personas que las padecen. Pueden diferenciarse de las mutaciones cromosómicas porque estas afectan segmentos grandes, mientras que las genómicas solo partes pequeñas.

De igual manera, pueden existir diversos grados de afectación. Como su nombre lo indica, afecta a todo el genoma, bien sea por aumento o reducción de los pares cromosómicos. Entre ellas tenemos:

• Poliploidías: es un incremento de pares cromosómicos. Por ejemplo, una persona debe tener 23 pares, pero en este caso tiene 23 tripletes (69), algo inviable.
• Haploidía: cuando existe reducción en el juego de cromosomas. Es decir, es todo lo contrario a las poliploidías.

¿Qué características tiene la mutación genética?

Entre las diversas características que pueden presentar las mutaciones, tenemos las siguientes:

• Forman parte de la evolución humana.
• Por lo general son irreversibles.
• Algunas no son observables en el fenotipo.
• Variaciones en el tamaño.
• Pueden ser inducidas por sustancias de origen cancerígeno o por radiación.
• Afectan uno o más genes.
• No todas son iguales.
• Aumentan el riesgo de padecer cáncer y aparición de tumores.
• Pueden causar trastornos genéticos y enfermedades.
• No siempre son causa de enfermedad.

¿Cómo se puede revertir la mutación genética?

Aunque muchas mutaciones no son reversibles, recientes investigaciones llevadas a cabo por la Universidad de Salud y Ciencia en Estados Unidos, han encontrado un método nuevo para reparar genes. El artículo explica que dicho método se denomina CRISPR, siendo aplicado de forma efectiva.

Esta innovación se centra en la reparación de genes en embriones y la prevención de alteraciones genéticas. Su aplicación en primer lugar fue para tratar la miocardiopatía hipertrófica, una enfermedad genética del ADN nuclear que afecta gravemente al corazón. Para su aplicación se utilizó la enzima “Cas9”. Por lo tanto, con los favorables resultados ahora dicha enfermedad podría ser eliminada de una generación, además de ser posible recortar la secuencia alterada y obtener un libre de mutaciones.

Ejemplos de la mutación genética

Los clasificaremos en dos grandes grupos, el primero de ellos, las Aneuploidías autosómicas.

Síndrome de Down o trisomía 21: es una de las principales aneuploidías. Cabe destacar que las personas con Down pueden interactuar y tener un fenotipo similar; sin embargo, poseen habilidades diferentes, además son de comportamientos espontáneos, caracterizados por ser amables y cariñosos.

Características:

• Tallas bajas
• Retraso mental, leve o severo.
• Atraso en el desarrollo.
• Microcefalia
• Cataratas o estrabismo.
• Malformaciones dentales
• Manos cortas
• Cardiopatías congénitas

Síndrome de Edwards: trisomía del cromosoma 18.

Fue descrito en el año 1960, en este se presentan tres copias del cromosoma 18. Tiene una frecuencia de 1/8000 nacidos vivos, sin embargo, los afectados fallecen en los primeros meses de vida.

Características:

• Bajo peso y talla al nacer.
• Desarrollo intrauterino lento.
• Cardiopatías
• Malformaciones craneales o faciales.
• Puños cerrados con cabalgamiento dedos.
• Pie en mecedora.

Síndrome de Patau.

Esta Trisomía del cromosoma 13, fue descrita en 1960. Tiene una frecuencia de 1 por cada 10.000 a 20.000 nacidos vivos.

Características:

• Bajo peso al nacer.
• Labio-paladar hendido.
• Malformaciones cardíacas (80%)
• Microftalmía o anoftalmía.
• Polidactilia.
• Vagina doble.
• Muerte temprana.

En cuanto a las Aneuploidías sexuales, son variables. Entre las más frecuentes tenemos:

Síndrome de Klinefelter: trisomía sexual XXY.

Se presenta en varones (1 por 500 RN), caracterizado por tener dos cromosomas X y uno Y. Aunque tienen una esperanza de vida relativamente normal, están predispuestos a padecer síndromes metabólicos o cáncer de mama.

Características:

• Pueden ser más altos de lo común.
• Infertilidad
• Ligero retraso mental.
• Ginecomastia
• Testículos pequeños
• Gonadotropinas elevadas
• Testosterona disminuida
• Azoospermia
• Extremidades inferiores largas.
• Poco vello púbico y facial.
• Alteraciones del aprendizaje.
• Retraso del lenguaje.
• Disminución de la masa muscular.

Síndrome de Turner (45, X), la única viable en los seres humanos.

Descrito por Henry Turner en 1938, es una monosomía que afecta a los cromosomas sexuales, específicamente al X. En este caso, solo está presente un X, en lugar de dos, como sería con normalidad. Cabe destacar que las personas con este síndrome son del sexo femenino debido a la falta de cromosoma Y.

Características:

• Incidencia: 1 por cada 2000 o 3000 recién nacidas.
• Suelen ser de estatura y talla baja.
• Infertilidad, al igual que en el Síndrome de Klinefelter.
• Fenotipo femenino.
• Ausencia de caracteres sexuales secundarios.
• Ausencia completa o parcial del segundo cromosoma sexual.
• La pubertad no se da de manera normal o natural.
• Requieren de tratamiento hormonal durante la pubertad.
• Las pacientes diagnosticadas pueden vivir muchos años con el síndrome.
• Algunos casos tienen mayores riesgos de sufrir enfermedades cardíacas (20-50%), como coartación de la aorta.
• Pueden presentar alteraciones renales: como riñón en herradura o agenesia renal.