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Tasa de mutación

Enero 16, 2023

En genética, la tasa de mutación es la frecuencia de nuevas mutaciones en un solo gen u organismo a lo largo del tiempo.[2]​[3]​ Las tasas de mutación no son constantes y no se limitan a un solo tipo de mutación, por lo tanto, hay muchos tipos diferentes de mutaciones. Las tasas de mutación se dan para clases específicas de mutaciones. Las mutaciones puntuales son una clase de mutaciones que son cambios en una sola base. Las mutaciones con cambio de sentido y sin sentido son dos subtipos de mutaciones puntuales. La tasa de este tipo de sustituciones se puede subdividir en un espectro de mutación que describe la influencia del contexto genético en la tasa de mutación.[4]​

Estimaciones de la tasa de mutación del genoma humano. La tasa de mutación de la línea germinal humana es de aproximadamente 0.5 × 10 −9 por par de bases por año.[1]​

Hay varias unidades naturales de tiempo para cada una de estas tasas, y las tasas se caracterizan como mutaciones por par de bases por división celular, por gen por generación o por genoma por generación. La tasa de mutación de un organismo es una característica evolucionada y está fuertemente influenciada por la genética de cada organismo, además de una fuerte influencia del medio ambiente. Los límites superior e inferior a los que pueden evolucionar las tasas de mutación son objeto de una investigación en curso. Sin embargo, la tasa de mutación varía a lo largo del genoma. Sobre el ADN, el ARN o un solo gen, las tasas de mutación están cambiando.

Cuando la tasa de mutación en humanos aumenta, pueden ocurrir ciertos riesgos para la salud, por ejemplo, cáncer y otras enfermedades hereditarias. Tener conocimiento de las tasas de mutación es vital para comprender el futuro de los cánceres y muchas enfermedades hereditarias.[5]​

Antecedentes

Las diferentes variantes genéticas dentro de una especie se conocen como alelos, por lo tanto, una nueva mutación puede crear un nuevo alelo. En genética de poblaciones, cada alelo se caracteriza por un coeficiente de selección, que mide el cambio esperado en la frecuencia de un alelo a lo largo del tiempo. El coeficiente de selección puede ser negativo, correspondiente a una disminución esperada, positivo, correspondiente a un aumento esperado, o cero, correspondiente a ningún cambio esperado. La distribución de los efectos de aptitud de las nuevas mutaciones es un parámetro importante en la genética de poblaciones y ha sido objeto de una extensa investigación.[6]​ Aunque las mediciones de esta distribución han sido inconsistentes en el pasado, ahora se piensa generalmente que la mayoría de las mutaciones son levemente deletéreas, que muchas tienen poco efecto sobre la aptitud de un organismo y que algunas pueden ser favorables.

Debido a la selección natural, las mutaciones desfavorables generalmente se eliminarán de una población, mientras que los cambios favorables generalmente se mantienen para la siguiente generación, y los cambios neutrales se acumulan a la velocidad en que son creados por mutaciones. Este proceso ocurre por reproducción. En una generación en particular, el 'mejor ajuste' sobrevive con mayor probabilidad, pasando sus genes a su descendencia. El signo del cambio en esta probabilidad define las mutaciones como beneficiosas, neutrales o dañinas para los organismos.[7]​

Medición

Las tasas de mutación de un organismo se pueden medir mediante varias técnicas.

Una forma de medir la tasa de mutación es mediante la prueba de fluctuación, también conocida como el experimento de Luria-Delbrück. Este experimento exhibe mutaciones en bacterias que ocurren en ausencia de selección en lugar de presencia de selección.[8]​

Esto es muy importante para las tasas de mutación porque demuestra experimentalmente que las mutaciones pueden ocurrir sin que la selección sea un componente; de hecho, la mutación y la selección son fuerzas evolutivas completamente distintas. Por lo tanto, las mutaciones ocurren al azar en todos los organismos (aunque diferentes secuencias de ADN pueden tener diferentes propensiones a mutar).

La clase de mutaciones que se mide con más frecuencia son las sustituciones, porque son relativamente fáciles de medir con análisis estándar de datos de secuencias de ADN. Sin embargo, las sustituciones tienen una tasa de mutación sustancialmente diferente (10−8 a 10−9 por generación para la mayoría de los organismos celulares) que otras clases de mutación, que con frecuencia son mucho más altas (~10−3 por generación para la expansión/contracción del ADN satélite[9]​).

Tasas de sustitución

Muchos sitios en el genoma de un organismo pueden admitir mutaciones con pequeños efectos de aptitud. Estos sitios generalmente se denominan sitios neutrales. Teóricamente, las mutaciones sin selección se vuelven fijas entre organismos precisamente a la tasa de mutación. Las mutaciones sinónimas fijas, es decir, las sustituciones sinónimas, son cambios en la secuencia de un gen que no cambian la proteína producida por ese gen. A menudo se utilizan como estimaciones de esa tasa de mutación, a pesar de que algunas mutaciones sinónimas tienen efectos sobre la aptitud. A modo de ejemplo, las tasas de mutación se han inferido directamente de las secuencias del genoma completo de líneas replicadas de Escherichia coli B.[10]​

Líneas de acumulación de mutaciones

Una forma particularmente laboriosa de caracterizar la tasa de mutación es la línea de acumulación de mutaciones.

Se han utilizado líneas de acumulación de mutaciones para caracterizar las tasas de mutación con el Método Bateman-Mukai y la secuenciación directa de, por ejemplo, bacterias intestinales, gusanos redondos, levaduras, moscas de la fruta, pequeñas plantas anuales.[11]​

Variación en las tasas de mutación

 
El tiempo de generación afecta las tasas de mutación: los bambúes leñosos de larga vida (tribus Arundinarieae y Bambuseae) tienen tasas de mutación más bajas (ramas cortas en el árbol filogenético) que los bambúes herbáceos de rápida evolución (Olyreae).

Las tasas de mutación difieren entre especies e incluso entre diferentes regiones del genoma de una sola especie. Estas diferentes velocidades de sustitución de nucleótidos se miden en sustituciones (mutaciones fijas) por par de bases por generación. Por ejemplo, las mutaciones en el ADN intergénico, o no codificante, tienden a acumularse a un ritmo más rápido que las mutaciones en el ADN que se utiliza activamente en el organismo (expresión génica). Eso no se debe necesariamente a una tasa de mutación más alta, sino a niveles más bajos de selección purificadora. Una región que muta a una velocidad predecible es candidata para su uso como reloj molecular.

Si se supone que la tasa de mutaciones neutrales en una secuencia es constante (similar a un reloj), y si la mayoría de las diferencias entre especies son neutrales en lugar de adaptativas, entonces el número de diferencias entre dos especies diferentes puede usarse para estimar cuánto tiempo hace dos especies divergentes. De hecho, la tasa de mutación de un organismo puede cambiar en respuesta al estrés ambiental. Por ejemplo, la luz ultravioleta daña el ADN, lo que puede resultar en intentos propensos a errores de la célula para realizar la reparación del ADN.

La tasa de mutación humana es más alta en la línea germinal masculina (esperma) que en la hembra (óvulos), pero las estimaciones de la tasa exacta han variado en un orden de magnitud o más. Esto significa que un genoma humano acumula alrededor de 64 nuevas mutaciones por generación porque cada generación completa implica una serie de divisiones celulares para generar gametos.[12]​ Se ha estimado que el ADN mitocondrial humano tiene tasas de mutación de ~3 × o ~2,7 × 10− 5 por base por generación de 20 años (según el método de estimación);[13]​ se considera que estas tasas son significativamente más altas que las tasas de mutación genómica humana en ~2.5 × 10− 8 por base por generación.[14]​ Utilizando los datos disponibles de la secuenciación del genoma completo, la tasa de mutación del genoma humano se estima de manera similar en ~1.1 × 10−8 por sitio por generación.[15]​

La tasa de otras formas de mutación también difiere mucho de las mutaciones puntuales. Un individuo de microsatélites locus a menudo tiene una tasa de mutación en el orden de los 10− 4, aunque esto puede diferir en gran medida con la longitud.[16]​

Algunas secuencias de ADN pueden ser más susceptibles a la mutación. Por ejemplo, los tramos de ADN en el esperma humano que carecen de metilación son más propensos a la mutación.[17]​

En general, la tasa de mutación en eucariotas unicelulares (y bacterias) es de aproximadamente 0,003 mutaciones por genoma por generación celular.[11]​ Sin embargo, algunas especies, especialmente los ciliados del género Paramecium, tienen una tasa de mutación inusualmente baja. Por ejemplo, Paramecium tetraurelia tiene una tasa de mutación por sustitución de bases de ~ 2 ×10-11 por sitio por división celular. Esta es la tasa de mutación más baja observada en la naturaleza hasta ahora, siendo aproximadamente 75 veces más baja que en otros eucariotas con un tamaño de genoma similar, e incluso 10 veces más baja que en la mayoría de los procariotas. La baja tasa de mutación en Paramecium se ha explicado por su núcleo de línea germinal transcripcionalmente silencioso, consistente con la hipótesis de que la fidelidad de replicación es mayor a niveles más bajos de expresión génica.[18]​

Las tasas de mutación más altas por par de bases por generación se encuentran en los virus, que pueden tener genomas de ARN o ADN. Los virus de ADN tienen tasas de mutación entre 10− 6 a 10− 8 mutaciones por base por generación, y los virus de ARN tienen tasas de mutación entre 10− 3 a 10− 5 por base por generación.[11]​

Espectro de mutación

El espectro de mutaciones de un organismo es la velocidad a la que se producen diferentes tipos de mutaciones en diferentes sitios del genoma. El espectro de mutación es importante porque la tasa por sí sola da una imagen muy incompleta de lo que está sucediendo en un genoma. Por ejemplo, las mutaciones pueden ocurrir a la misma velocidad en dos linajes, pero la velocidad por sí sola no nos dirá si las mutaciones son todas sustituciones de bases en un linaje y todas las reordenaciones a gran escala en el otro. Incluso dentro de las sustituciones de bases, el espectro todavía puede ser informativo porque una sustitución de transición es diferente de una transversión. El espectro de mutaciones también nos permite saber si las mutaciones ocurren en regiones codificantes o no codificantes.

 
Transiciones (Alpha) y transversiones (Beta).

Existe una diferencia sistemática en las tasas de transiciones (Alfa) y transversiones (Beta).

Evolución

La teoría sobre la evolución de las tasas de mutación identifica tres fuerzas principales involucradas: la generación de mutaciones más deletéreas con una mutación más alta, la generación de mutaciones más ventajosas con una mutación más alta y los costos metabólicos y tasas de replicación reducidas que se requieren para prevenir mutaciones. Se llegan a diferentes conclusiones en función de la importancia relativa atribuida a cada fuerza. La tasa de mutación óptima de los organismos puede determinarse mediante una compensación entre los costos de una tasa de mutación alta,[19]​ como las mutaciones deletéreas, y los costos metabólicos de mantener los sistemas para reducir la tasa de mutación (como el aumento de la expresión de ADN enzimas de reparación[20]​ o, según lo revisado por Bernstein et al.[21]​ tienen un mayor uso de energía para la reparación, que codifican productos genéticos adicionales y/o que tienen una replicación más lenta). En segundo lugar, las tasas de mutación más altas aumentan la tasa de mutaciones beneficiosas y la evolución puede prevenir una disminución de la tasa de mutación para mantener tasas óptimas de adaptación.[22]​ Como tal, la hipermutación permite que algunas células se adapten rápidamente a las condiciones cambiantes para evitar que toda la población se extinga.[23]​ Por último, la selección natural puede no optimizar la tasa de mutación debido a los beneficios relativamente menores de reducir la tasa de mutación y, por lo tanto, la tasa de mutación observada es el producto de procesos neutrales.[24]​[25]​

Los estudios han demostrado que el tratamiento de virus de ARN como el poliovirus con ribavirina produce resultados consistentes con la idea de que los virus mutan con demasiada frecuencia para mantener la integridad de la información en sus genomas.[26]​ Esto se denomina catástrofe de error.

La alta tasa de mutación del VIH (Virus de Inmunodeficiencia Humana) de 3 x 10−5 por base y generación, junto con su ciclo de replicación corto, conduce a una alta variabilidad antigénica, lo que le permite evadir el sistema inmunológico.[27]​

Véase también

Referencias

  1. Scally, Aylwyn (1 de diciembre de 2016). «The mutation rate in human evolution and demographic inference». Current Opinion in Genetics & Development. Genetics of human origin (en inglés) 41: 36-43. ISSN 0959-437X. doi:10.1016/j.gde.2016.07.008. 
  2. «The high spontaneous mutation rate: is it a health risk?». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 94 (16): 8380-6. August 1997. Bibcode:1997PNAS...94.8380C. PMC 33757. PMID 9237985. doi:10.1073/pnas.94.16.8380. 
  3. Crow, James F. (5 de agosto de 1997). «The high spontaneous mutation rate: Is it a health risk?». Proceedings of the National Academy of Sciences (en inglés) 94 (16): 8380-8386. ISSN 0027-8424. PMC 33757. PMID 9237985. doi:10.1073/pnas.94.16.8380. 
  4. Pope, Cassie F.; O'Sullivan, Denise M.; McHugh, Timothy D.; Gillespie, Stephen H. (1 de abril de 2008). «A Practical Guide to Measuring Mutation Rates in Antibiotic Resistance». Antimicrobial Agents and Chemotherapy (en inglés) 52 (4): 1209-1214. ISSN 0066-4804. PMC 2292516. PMID 18250188. doi:10.1128/AAC.01152-07. 
  5. Tomlinson, I. P. M.; Novelli, M. R.; Bodmer, W. F. (10 de diciembre de 1996). «The mutation rate and cancer». Proceedings of the National Academy of Sciences (en inglés) 93 (25): 14800-14803. ISSN 0027-8424. PMC 26216. PMID 8962135. doi:10.1073/pnas.93.25.14800. 
  6. Eyre-Walker, Adam; Keightley, Peter D. (2007-08). «The distribution of fitness effects of new mutations». Nature Reviews Genetics (en inglés) 8 (8): 610-618. ISSN 1471-0064. doi:10.1038/nrg2146. 
  7. Scally, Aylwyn; Durbin, Richard (2012-10). «Revising the human mutation rate: implications for understanding human evolution». Nature Reviews Genetics (en inglés) 13 (10): 745-753. ISSN 1471-0064. doi:10.1038/nrg3295. 
  8. "Luria–Delbrück experiment". Wikipedia. 2017-04-25.
  9. Flynn, Jullien M.; Caldas, Ian; Cristescu, Melania E.; Clark, Andrew G. (1 de octubre de 2017). «Selection Constrains High Rates of Tandem Repetitive DNA Mutation in Daphnia pulex». Genetics (en inglés) 207 (2): 697-710. ISSN 0016-6731. PMID 28811387. doi:10.1534/genetics.117.300146. 
  10. Wielgoss, Sébastien; Barrick, Jeffrey E.; Tenaillon, Olivier; Cruveiller, Stéphane; Chane-Woon-Ming, Béatrice; Médigue, Claudine; Lenski, Richard E.; Schneider, Dominique (1 de agosto de 2011). «Mutation Rate Inferred From Synonymous Substitutions in a Long-Term Evolution Experiment With Escherichia coli». G3: Genes, Genomes, Genetics (en inglés) 1 (3): 183-186. ISSN 2160-1836. PMC 3246271. PMID 22207905. doi:10.1534/g3.111.000406. 
  11. ↑ Ossowski, Stephan; Schneeberger, Korbinian; Lucas-Lledó, José Ignacio; Warthmann, Norman; Clark, Richard M.; Shaw, Ruth G.; Weigel, Detlef; Lynch, Michael (1 de enero de 2010). «The Rate and Molecular Spectrum of Spontaneous Mutations in Arabidopsis thaliana». Science (en inglés) 327 (5961): 92-94. ISSN 0036-8075. PMC 3878865. PMID 20044577. doi:10.1126/science.1180677. 
  12. Drake, J W; Charlesworth, B; Charlesworth, D; Crow, J F (1998-04). «Rates of spontaneous mutation.». Genetics 148 (4): 1667-1686. ISSN 0016-6731. PMC 1460098. PMID 9560386. 
  13. Schneider, S; Excoffier, L (1999-07). «Estimation of past demographic parameters from the distribution of pairwise differences when the mutation rates vary among sites: application to human mitochondrial DNA.». Genetics 152 (3): 1079-1089. ISSN 0016-6731. PMC 1460660. PMID 10388826. 
  14. Nachman, M W; Crowell, S L (2000-9). «Estimate of the mutation rate per nucleotide in humans.». Genetics 156 (1): 297-304. ISSN 0016-6731. PMC 1461236. PMID 10978293. 
  15. Roach, Jared C.; Glusman, Gustavo; Smit, Arian F. A.; Huff, Chad D.; Hubley, Robert; Shannon, Paul T.; Rowen, Lee; Pant, Krishna P. et al. (30 de abril de 2010). «Analysis of Genetic Inheritance in a Family Quartet by Whole-Genome Sequencing». Science (en inglés) 328 (5978): 636-639. ISSN 0036-8075. PMC 3037280. PMID 20220176. doi:10.1126/science.1186802. 
  16. Whittaker, John C; Harbord, Roger M; Boxall, Nicola; Mackay, Ian; Dawson, Gary; Sibly, Richard M (2003-6). «Likelihood-based estimation of microsatellite mutation rates.». Genetics 164 (2): 781-787. ISSN 0016-6731. PMC 1462577. PMID 12807796. 
  17. Gravtiz, Lauren (28 de junio de 2012). «Lack of DNA modification creates hotspots for mutations». Simons Foundation Autism Research Initiative. 
  18. Sung, Way; Tucker, Abraham E.; Doak, Thomas G.; Choi, Eunjin; Thomas, W. Kelley; Lynch, Michael (20 de noviembre de 2012). «Extraordinary genome stability in the ciliate Paramecium tetraurelia». Proceedings of the National Academy of Sciences (en inglés) 109 (47): 19339-19344. ISSN 0027-8424. PMC 3511141. PMID 23129619. doi:10.1073/pnas.1210663109. 
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Enlaces externos

  •   Datos: Q2067051
  •   Multimedia: Mutation rate / Q2067051

Enero 16, 2023
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En genetica la tasa de mutacion es la frecuencia de nuevas mutaciones en un solo gen u organismo a lo largo del tiempo 2 3 Las tasas de mutacion no son constantes y no se limitan a un solo tipo de mutacion por lo tanto hay muchos tipos diferentes de mutaciones Las tasas de mutacion se dan para clases especificas de mutaciones Las mutaciones puntuales son una clase de mutaciones que son cambios en una sola base Las mutaciones con cambio de sentido y sin sentido son dos subtipos de mutaciones puntuales La tasa de este tipo de sustituciones se puede subdividir en un espectro de mutacion que describe la influencia del contexto genetico en la tasa de mutacion 4 Estimaciones de la tasa de mutacion del genoma humano La tasa de mutacion de la linea germinal humana es de aproximadamente 0 5 10 9 por par de bases por ano 1 Hay varias unidades naturales de tiempo para cada una de estas tasas y las tasas se caracterizan como mutaciones por par de bases por division celular por gen por generacion o por genoma por generacion La tasa de mutacion de un organismo es una caracteristica evolucionada y esta fuertemente influenciada por la genetica de cada organismo ademas de una fuerte influencia del medio ambiente Los limites superior e inferior a los que pueden evolucionar las tasas de mutacion son objeto de una investigacion en curso Sin embargo la tasa de mutacion varia a lo largo del genoma Sobre el ADN el ARN o un solo gen las tasas de mutacion estan cambiando Cuando la tasa de mutacion en humanos aumenta pueden ocurrir ciertos riesgos para la salud por ejemplo cancer y otras enfermedades hereditarias Tener conocimiento de las tasas de mutacion es vital para comprender el futuro de los canceres y muchas enfermedades hereditarias 5 Indice 1 Antecedentes 2 Medicion 2 1 Tasas de sustitucion 2 2 Lineas de acumulacion de mutaciones 3 Variacion en las tasas de mutacion 4 Espectro de mutacion 5 Evolucion 6 Vease tambien 7 Referencias 8 Enlaces externosAntecedentes EditarLas diferentes variantes geneticas dentro de una especie se conocen como alelos por lo tanto una nueva mutacion puede crear un nuevo alelo En genetica de poblaciones cada alelo se caracteriza por un coeficiente de seleccion que mide el cambio esperado en la frecuencia de un alelo a lo largo del tiempo El coeficiente de seleccion puede ser negativo correspondiente a una disminucion esperada positivo correspondiente a un aumento esperado o cero correspondiente a ningun cambio esperado La distribucion de los efectos de aptitud de las nuevas mutaciones es un parametro importante en la genetica de poblaciones y ha sido objeto de una extensa investigacion 6 Aunque las mediciones de esta distribucion han sido inconsistentes en el pasado ahora se piensa generalmente que la mayoria de las mutaciones son levemente deletereas que muchas tienen poco efecto sobre la aptitud de un organismo y que algunas pueden ser favorables Debido a la seleccion natural las mutaciones desfavorables generalmente se eliminaran de una poblacion mientras que los cambios favorables generalmente se mantienen para la siguiente generacion y los cambios neutrales se acumulan a la velocidad en que son creados por mutaciones Este proceso ocurre por reproduccion En una generacion en particular el mejor ajuste sobrevive con mayor probabilidad pasando sus genes a su descendencia El signo del cambio en esta probabilidad define las mutaciones como beneficiosas neutrales o daninas para los organismos 7 Medicion EditarLas tasas de mutacion de un organismo se pueden medir mediante varias tecnicas Una forma de medir la tasa de mutacion es mediante la prueba de fluctuacion tambien conocida como el experimento de Luria Delbruck Este experimento exhibe mutaciones en bacterias que ocurren en ausencia de seleccion en lugar de presencia de seleccion 8 Esto es muy importante para las tasas de mutacion porque demuestra experimentalmente que las mutaciones pueden ocurrir sin que la seleccion sea un componente de hecho la mutacion y la seleccion son fuerzas evolutivas completamente distintas Por lo tanto las mutaciones ocurren al azar en todos los organismos aunque diferentes secuencias de ADN pueden tener diferentes propensiones a mutar La clase de mutaciones que se mide con mas frecuencia son las sustituciones porque son relativamente faciles de medir con analisis estandar de datos de secuencias de ADN Sin embargo las sustituciones tienen una tasa de mutacion sustancialmente diferente 10 8 a 10 9 por generacion para la mayoria de los organismos celulares que otras clases de mutacion que con frecuencia son mucho mas altas 10 3 por generacion para la expansion contraccion del ADN satelite 9 Tasas de sustitucion Editar Muchos sitios en el genoma de un organismo pueden admitir mutaciones con pequenos efectos de aptitud Estos sitios generalmente se denominan sitios neutrales Teoricamente las mutaciones sin seleccion se vuelven fijas entre organismos precisamente a la tasa de mutacion Las mutaciones sinonimas fijas es decir las sustituciones sinonimas son cambios en la secuencia de un gen que no cambian la proteina producida por ese gen A menudo se utilizan como estimaciones de esa tasa de mutacion a pesar de que algunas mutaciones sinonimas tienen efectos sobre la aptitud A modo de ejemplo las tasas de mutacion se han inferido directamente de las secuencias del genoma completo de lineas replicadas de Escherichia coli B 10 Lineas de acumulacion de mutaciones Editar Una forma particularmente laboriosa de caracterizar la tasa de mutacion es la linea de acumulacion de mutaciones Se han utilizado lineas de acumulacion de mutaciones para caracterizar las tasas de mutacion con el Metodo Bateman Mukai y la secuenciacion directa de por ejemplo bacterias intestinales gusanos redondos levaduras moscas de la fruta pequenas plantas anuales 11 Variacion en las tasas de mutacion Editar El tiempo de generacion afecta las tasas de mutacion los bambues lenosos de larga vida tribus Arundinarieae y Bambuseae tienen tasas de mutacion mas bajas ramas cortas en el arbol filogenetico que los bambues herbaceos de rapida evolucion Olyreae Las tasas de mutacion difieren entre especies e incluso entre diferentes regiones del genoma de una sola especie Estas diferentes velocidades de sustitucion de nucleotidos se miden en sustituciones mutaciones fijas por par de bases por generacion Por ejemplo las mutaciones en el ADN intergenico o no codificante tienden a acumularse a un ritmo mas rapido que las mutaciones en el ADN que se utiliza activamente en el organismo expresion genica Eso no se debe necesariamente a una tasa de mutacion mas alta sino a niveles mas bajos de seleccion purificadora Una region que muta a una velocidad predecible es candidata para su uso como reloj molecular Si se supone que la tasa de mutaciones neutrales en una secuencia es constante similar a un reloj y si la mayoria de las diferencias entre especies son neutrales en lugar de adaptativas entonces el numero de diferencias entre dos especies diferentes puede usarse para estimar cuanto tiempo hace dos especies divergentes De hecho la tasa de mutacion de un organismo puede cambiar en respuesta al estres ambiental Por ejemplo la luz ultravioleta dana el ADN lo que puede resultar en intentos propensos a errores de la celula para realizar la reparacion del ADN La tasa de mutacion humana es mas alta en la linea germinal masculina esperma que en la hembra ovulos pero las estimaciones de la tasa exacta han variado en un orden de magnitud o mas Esto significa que un genoma humano acumula alrededor de 64 nuevas mutaciones por generacion porque cada generacion completa implica una serie de divisiones celulares para generar gametos 12 Se ha estimado que el ADN mitocondrial humano tiene tasas de mutacion de 3 o 2 7 10 5 por base por generacion de 20 anos segun el metodo de estimacion 13 se considera que estas tasas son significativamente mas altas que las tasas de mutacion genomica humana en 2 5 10 8 por base por generacion 14 Utilizando los datos disponibles de la secuenciacion del genoma completo la tasa de mutacion del genoma humano se estima de manera similar en 1 1 10 8 por sitio por generacion 15 La tasa de otras formas de mutacion tambien difiere mucho de las mutaciones puntuales Un individuo de microsatelites locus a menudo tiene una tasa de mutacion en el orden de los 10 4 aunque esto puede diferir en gran medida con la longitud 16 Algunas secuencias de ADN pueden ser mas susceptibles a la mutacion Por ejemplo los tramos de ADN en el esperma humano que carecen de metilacion son mas propensos a la mutacion 17 En general la tasa de mutacion en eucariotas unicelulares y bacterias es de aproximadamente 0 003 mutaciones por genoma por generacion celular 11 Sin embargo algunas especies especialmente los ciliados del genero Paramecium tienen una tasa de mutacion inusualmente baja Por ejemplo Paramecium tetraurelia tiene una tasa de mutacion por sustitucion de bases de 2 10 11 por sitio por division celular Esta es la tasa de mutacion mas baja observada en la naturaleza hasta ahora siendo aproximadamente 75 veces mas baja que en otros eucariotas con un tamano de genoma similar e incluso 10 veces mas baja que en la mayoria de los procariotas La baja tasa de mutacion en Paramecium se ha explicado por su nucleo de linea germinal transcripcionalmente silencioso consistente con la hipotesis de que la fidelidad de replicacion es mayor a niveles mas bajos de expresion genica 18 Las tasas de mutacion mas altas por par de bases por generacion se encuentran en los virus que pueden tener genomas de ARN o ADN Los virus de ADN tienen tasas de mutacion entre 10 6 a 10 8 mutaciones por base por generacion y los virus de ARN tienen tasas de mutacion entre 10 3 a 10 5 por base por generacion 11 Espectro de mutacion EditarEl espectro de mutaciones de un organismo es la velocidad a la que se producen diferentes tipos de mutaciones en diferentes sitios del genoma El espectro de mutacion es importante porque la tasa por si sola da una imagen muy incompleta de lo que esta sucediendo en un genoma Por ejemplo las mutaciones pueden ocurrir a la misma velocidad en dos linajes pero la velocidad por si sola no nos dira si las mutaciones son todas sustituciones de bases en un linaje y todas las reordenaciones a gran escala en el otro Incluso dentro de las sustituciones de bases el espectro todavia puede ser informativo porque una sustitucion de transicion es diferente de una transversion El espectro de mutaciones tambien nos permite saber si las mutaciones ocurren en regiones codificantes o no codificantes Transiciones Alpha y transversiones Beta Existe una diferencia sistematica en las tasas de transiciones Alfa y transversiones Beta Evolucion EditarLa teoria sobre la evolucion de las tasas de mutacion identifica tres fuerzas principales involucradas la generacion de mutaciones mas deletereas con una mutacion mas alta la generacion de mutaciones mas ventajosas con una mutacion mas alta y los costos metabolicos y tasas de replicacion reducidas que se requieren para prevenir mutaciones Se llegan a diferentes conclusiones en funcion de la importancia relativa atribuida a cada fuerza La tasa de mutacion optima de los organismos puede determinarse mediante una compensacion entre los costos de una tasa de mutacion alta 19 como las mutaciones deletereas y los costos metabolicos de mantener los sistemas para reducir la tasa de mutacion como el aumento de la expresion de ADN enzimas de reparacion 20 o segun lo revisado por Bernstein et al 21 tienen un mayor uso de energia para la reparacion que codifican productos geneticos adicionales y o que tienen una replicacion mas lenta En segundo lugar las tasas de mutacion mas altas aumentan la tasa de mutaciones beneficiosas y la evolucion puede prevenir una disminucion de la tasa de mutacion para mantener tasas optimas de adaptacion 22 Como tal la hipermutacion permite que algunas celulas se adapten rapidamente a las condiciones cambiantes para evitar que toda la poblacion se extinga 23 Por ultimo la seleccion natural puede no optimizar la tasa de mutacion debido a los beneficios relativamente menores de reducir la tasa de mutacion y por lo tanto la tasa de mutacion observada es el producto de procesos neutrales 24 25 Los estudios han demostrado que el tratamiento de virus de ARN como el poliovirus con ribavirina produce resultados consistentes con la idea de que los virus mutan con demasiada frecuencia para mantener la integridad de la informacion en sus genomas 26 Esto se denomina catastrofe de error La alta tasa de mutacion del VIH Virus de Inmunodeficiencia Humana de 3 x 10 5 por base y generacion junto con su ciclo de replicacion corto conduce a una alta variabilidad antigenica lo que le permite evadir el sistema inmunologico 27 Vease tambien EditarFrecuencia alelica Mutacion Tasa de evolucion Genetica CancerReferencias Editar Scally Aylwyn 1 de diciembre de 2016 The mutation rate in human evolution and 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Karin Verstrepen Kevin J Fauvart Maarten Verstraeten Natalie et al 2 de mayo de 2017 Adaptive tuning of mutation rates allows fast response to lethal stress in Escherichia coli eLife en ingles 6 ISSN 2050 084X PMC 5429094 PMID 28460660 doi 10 7554 eLife 22939 Se sugiere usar numero autores ayuda Lynch Michael 2010 08 Evolution of the mutation rate Trends in Genetics 26 8 345 352 ISSN 0168 9525 PMC 2910838 PMID 20594608 doi 10 1016 j tig 2010 05 003 Sung W Ackerman M S Miller S F Doak T G Lynch M 17 de octubre de 2012 Drift barrier hypothesis and mutation rate evolution Proceedings of the National Academy of Sciences en ingles 109 45 18488 18492 ISSN 0027 8424 PMC 3494944 PMID 23077252 doi 10 1073 pnas 1216223109 Crotty Shane Cameron Craig E Andino Raul 5 de junio de 2001 RNA virus error catastrophe Direct molecular test by using ribavirin Proceedings of the National Academy of Sciences en ingles 98 12 6895 6900 ISSN 0027 8424 PMC 34449 PMID 11371613 doi 10 1073 pnas 111085598 Rambaut Andrew Posada David Crandall Keith A Holmes Edward C 2004 01 The causes and consequences of HIV evolution Nature Reviews Genetics en ingles 5 1 52 61 ISSN 1471 0064 doi 10 1038 nrg1246 Enlaces externos Editar Wikimedia Commons alberga una categoria multimedia sobre Tasa de mutacion Datos Q2067051 Multimedia Mutation rate Q2067051 Obtenido de https es wikipedia org w index php title Tasa de mutacion amp oldid 146630451, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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