Mutagénesis insercional - Insertional mutagenesis

En biología molecular , la mutagénesis por inserción es la creación de mutaciones de ADN mediante la adición de uno o más pares de bases . Estas mutaciones de inserción pueden ocurrir de forma natural, mediadas por virus o transposones , o pueden crearse artificialmente con fines de investigación en el laboratorio.

Mutagénesis marcada con firma

Artículo principal: mutagénesis marcada con firma

Esta es una técnica que se utiliza para estudiar la función de los genes . Se permite que un transposón como el elemento P de Drosophila melanogaster se integre en ubicaciones aleatorias en el genoma del organismo que se está estudiando. Los mutantes generados por este método luego se seleccionan para detectar fenotipos inusuales . Si se encuentra tal fenotipo, se puede suponer que la inserción ha provocado la inactivación del gen relacionado con el fenotipo habitual. Debido a que se conoce la secuencia del transposón, el gen puede identificarse, ya sea secuenciando todo el genoma y buscando la secuencia, o usando la reacción en cadena de la polimerasa para amplificar específicamente ese gen.

Mutagénesis por inserción de virus

Debido a que muchos virus integran sus propios genomas en los genomas de sus células huésped para poder replicarse, la mutagénesis causada por infecciones virales es una ocurrencia bastante común. Sin embargo, no todos los virus que se integran causan mutagénesis por inserción.

Algunas inserciones de ADN no producirán una mutación perceptible. En ensayos recientes de terapia génica, los vectores lentivirales utilizados para insertar ADN terapéutico no mostraron tendencia a alterar la función genética o promover el desarrollo oncogénico . Debido a estos avances, ahora se considera seguro utilizar dichos vectores integradores para la terapia génica. Una ventaja es que los vectores lentivirales integran el ADN de forma permanente, mientras que el efecto de otros virus no integradores es transitorio. Para aquellos virus como los gammaretrovirus que tienden a integrar su ADN en ubicaciones genéticamente desfavorables, la gravedad de cualquier mutación resultante depende completamente de la ubicación dentro del genoma del huésped donde se inserta el ADN viral. Si el ADN se inserta en el medio de un gen esencial, los efectos en la célula serán drásticos. Además, la inserción en la región promotora de un gen puede tener efectos igualmente drásticos. Del mismo modo, si el ADN viral se inserta en un represor , el gen correspondiente del promotor puede estar sobreexpresado, lo que conduce a una sobreabundancia de su producto y una actividad celular alterada. Si el ADN se inserta en la región potenciadora de un gen , el gen puede estar subexpresado, lo que lleva a una ausencia relativa de su producto, lo que puede interrumpir significativamente la actividad de la célula.

La alteración de diferentes genes tendrá diferentes efectos en la célula. No todas las mutaciones afectarán significativamente la proliferación de la célula. Sin embargo, si la inserción ocurre en un gen esencial o en un gen que está involucrado en la replicación celular o la muerte celular programada , la inserción puede comprometer la viabilidad de la célula o incluso hacer que la célula se replique interminablemente, lo que lleva a la formación de un tumor. que puede volverse canceroso.

La mutagénesis de inserción es posible tanto si el virus es de los tipos autoactivantes comúnmente utilizados en la terapia génica como si es competente para replicarse. El virus inserta un gen (conocido como oncogén viral) normalmente cerca del gen celular myc (c-myc). El gen c-myc normalmente está desactivado en la célula; sin embargo, cuando se enciende, es capaz de empujar a la célula a la fase G1 del ciclo celular y hacer que la célula comience a replicarse, provocando una proliferación celular descontrolada y permitiendo que el gen viral se replique. Después de muchas replicaciones donde el gen viral permanece latente, los tumores comienzan a crecer. Estos tumores derivan normalmente de una célula mutada / transformada (de origen clonal). El virus de la leucosis aviar es un ejemplo de un virus que causa una enfermedad por mutagénesis de inserción. Los polluelos recién nacidos infectados con el virus de la leucosis aviar comenzarán a formar tumores que comenzarán a aparecer en la bolsa del tejido (como el timo humano). Esta inserción del gen viral también se conoce como inserción de un promotor, ya que impulsa la expresión del gen c-myc. Hay un ejemplo de un evento de mutagénesis insercional causado por un retrotransposón en el genoma humano donde causa distrofia muscular tipo Fukuyama.

Inactivación insercional

La inactivación por inserción es una técnica utilizada en la ingeniería de ADN recombinante en la que se utiliza un plásmido (como pBR322 ) para desactivar la expresión de un gen.

La inactivación de un gen mediante la inserción de un fragmento de ADN en el medio de su secuencia codificante. Cualquier producto futuro del gen inactivado no funcionará debido a los códigos adicionales que se le agregaron. Un ejemplo es el uso de pBR322, que tiene genes que codifican respectivamente polipéptidos que confieren resistencia a antibióticos ampicilina y tetraciclina. Por tanto, cuando una región genética se interrumpe por la integración de pBR322, la función del gen se pierde pero se gana una nueva función del gen (resistencia a antibióticos específicos).

Se ha utilizado una estrategia alternativa para la mutagénesis de inserción en animales vertebrados para encontrar genes que causan cáncer. En este caso, un transposón, por ejemplo, la Bella Durmiente , está diseñado para interrumpir un gen de tal manera que cause el máximo caos genético. Específicamente, el transposón contiene señales para truncar la expresión de un gen interrumpido en el sitio de inserción y luego reiniciar la expresión de un segundo gen truncado. Este método se ha utilizado para identificar oncogenes .

Ver también

Referencias

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