Los 8 tipos de mutaciones genéticas y sus efectos

Las mutaciones causan enfermedades, pero son el motor de la evolución.
Tipos de mutaciones

El ADN funciona como un código de ordenador, aunque escrito con moléculas. La secuencia de sus nucleótidos, le indica a las células exactamente qué elementos tienen que generar. Pero cuando este código cambia, las consecuencias pueden ser más o menos graves, especialmente si este cambio no se detecta.

En este artículo hablaremos acerca de las mutaciones, los cambios que padecen las secuencias de ADN. Comentaremos los tipos de mutaciones genéticas que pueda haber, así como sus efectos en el organismo.

¿Qué es una mutación genética?

El ADN es una cadena molecular formada en parte por nucleótidos, moléculas de azúcar (pentosas) con una base nitrogenada y un grupo fosfato. Existen dos tipos de nucleótidos, las purinas, como la adenina (A) y la guanina (G) y las pirimidinas, como la citosina (C), la timina (T), y el uracilo (U), aunque este último no se encuentra habitualmente en el ADN, si no en el ARN, sustituyendo a la timina.

Las mutaciones ocurren cuando la información que contenía la cadena de ADN se ve alterada, ya sea por causas externas (elementos del ambiente que afectan al ADN, deteriorándolo o impidiendo su lectura correcta, como ciertas sustancias cancerígenas) así como también por causas internas (errores durante la duplicación del ADN, elementos móviles como los transposones…).

Es una certeza que las mutaciones ocurrirán. Cada ser vivo y tipo celular tiene una diferente tasa de mutación, dependiendo de su exposición al ambiente, velocidad de duplicación -los tejidos que más se regeneran acumularán mutaciones más rápido, normalmente- entre otros factores. Esto ocurre a pesar de los múltiples mecanismos de reparación y corrección del material genético.

El efecto evolutivo de la mutación

Sin las mutaciones, la evolución no sería posible. Sin el concepto de mutación, la vida probablemente se reduciría al primer organismo que jamás existió, el ancestro de todos los seres vivos, que no habría cambiado en absoluto a lo largo de las eras.

La mutación es una fuente de enfermedades y trastornos, pero también es un factor necesario para que las especies vivas puedan evolucionar. Si no existen diferencias a nivel genético entre los individuos, teóricamente todos son igualmente sensibles o resistentes a los distintos factores ambientales. Un cambio ambiental fuerte puede acabar con una población que tenga poca diversidad genética, pero una amplia variabilidad permite que parte de la especie pueda adaptarse con mayor facilidad.

Esta capacidad adaptativa que deriva de las mutaciones del ADN es un mecanismo que los organismos vivos utilizan de forma deliberada en algunos casos. Un ejemplo es “la respuesta SOS” de las bacterias, mediante la cual inducen deliberadamente cambios aleatorios a su ADN en un intento desesperado de adaptarse a un cambio ambiental peligroso para su vida.

Otro ejemplo curioso de mutagénesis (producción de mutaciones) adaptativa, sería la que se observa en los tumores. A medida que crecen y se desarrollan, algunos tumores favorecen un cierto caos y descontrol del material genético. Esta mutagénesis aumentada está relacionada con una mayor supervivencia, agresividad y adaptabilidad de la población tumoral.

Genética

¿Qué tipos de mutaciones existen?

Existen muchos tipos de mutaciones genéticas, clasificables según diversos parámetros, como la morfología de la mutación, el mecanismo a través del cual se produce, la escala a la que se produce -Nivel genético, cromosómico, genómico…-, o también según los efectos que tenga la mutación, ya sea sobre el individuo o a nivel poblacional.

Según su efecto sobre el código genético

Una de las formas más sencillas de clasificar las mutaciones es según los efectos que tienen sobre la propia secuencia de ADN y la posterior interpretación de esta secuencia. Según esta clasificación, encontraríamos:

1. Mutaciones Missense

Las mutaciones missense (sentido erróneo) son aquellas en las que se produce una mutación puntual (es decir, únicamente en una base nitrogenada) que acaba cambiando el “significado” del código genético mínimamente. El ADN se lee en pequeños grupos de 3 nucleótidos cada vez y cada una de estas combinaciones codifica para un aminoácido distinto (excepto algunas combinaciones especiales). De la lectura de estas combinaciones se traducen las cadenas de proteínas.

Si la mutación puntual ha cambiado el significado del triplete de nucleótidos, la mutación missense se da cuando este cambio de significado significa también un cambio en el aminoácido que se integra a la cadena proteica. Dependiendo del papel del aminoácido en la proteína, esta mutación tendrá mayor o menor gravedad.

2. Mutaciones Nonsense

Las mutaciones nonsense (sin sentido) son aquellas en las que la mutación, en lugar de inducir el cambio de una proteína por otra, provoca un parón en la construcción de la proteína. Esto ocurre porque hay tripletes de nucleótidos especiales cuya interpretación es de parar el proceso de traducción. Estos tripletes se llaman “codones STOP”.

Los codones STOP se encuentran habitualmente al final de los genes que producen una proteína. Cuando se produce una mutación que cambia un codón normal por un codón STOP, la proteína queda truncada. Será más grave mientras más porción de la proteína se omita, provocando desde disfunciones hasta la completa falta de la proteína codificada.

3. Mutaciones Frameshift

Las mutaciones frameshift (cambio de marco) son aquellas que se producen cuando se altera el “marco de lectura” de los codones. Si los nucleótidos se leen de 3 en 3, decidir cuál nucleótido es el primero en leerse es fundamental para que el código genético se interprete correctamente.

Las mutaciones frameshift son un tipo de mutación que ocurre habitualmente cuando se omite o se añade por error un nucleótido extra a la secuencia genómica. Podemos ejemplificar fácilmente: Si una secuencia de ADN se lee como CCC-AAA-GGG y ocurre una inserción, podría quedar como CCT-CAA-AGG-G. El significado de los codones queda alterado, y la proteína producida pierde su sentido estructural y funcional, si se llega a producir.

4. Expansiones repetitivas

Existen zonas del ADN donde algunas pequeñas secuencias se repiten un cierto número de veces. Las expansiones repetitivas son mutaciones en las cuales estas secuencias repetitivas, como por ejemplo un grupo de 3 nucleótidos que se repite X veces seguidas, cambian su número de repeticiones.

Un mayor número de repeticiones puede ocasionar diferentes problemas estructurales para la proteína final. Si las repeticiones no son de 3 nucleótidos, se corre además el riesgo de producir mutaciones frameshift dependiendo del número de repeticiones y tamaño de la unidad repetitiva.

Tipos de mutaciones

Otros tipos de mutaciones

Clasificar los distintos tipos de mutaciones en un número concreto de variantes es una tarea compleja, ya que estas, como hemos mencionado anteriormente, tienen muchos métodos de clasificación. Te enseñamos algunas de las clasificaciones típicas que se hacen de las mutaciones:

1. Clasificadas según sus efectos sobre el organismo

Esta clasificación divide a las mutaciones según si son beneficiosas para el individuo, le perjudican o simplemente son cambios neutros, que no afectan a su vida de ninguna forma. Que los efectos sean positivos, negativos o neutros no depende únicamente de los efectos de la mutación, si no también del ambiente en el que se encuentra el individuo y las presiones selectivas que le afecten.

Por ejemplo, digamos que hay una mutación que cambia el color a una especie de insecto. Si el insecto depende de su color para su forma de vivir (Por ejemplo, debido a su camuflaje) probablemente se vea perjudicado por la mutación. Pero es posible que la mutación mejore su calidad de vida (Por ejemplo, con un mejor camuflaje) o que no le afecte en absoluto (como mediante cambios mínimos sobre el camuflaje, o si no tiene necesidad de ocultarse visualmente)

2. Según su efecto sobre la población

Lo que es bueno para un individuo, no necesariamente es bueno a nivel poblacional. Una mutación que haga que un organismo sea más grande puede verse como beneficiosa, pero si este organismo vive en un ambiente de reducidos recursos probablemente no sea una mutación que favorezca a su especie.

El análisis de los efectos poblacionales de las mutaciones se lleva a cabo mediante la genética de poblaciones, una ciencia que utiliza modelaje estadístico y técnicas computacionales para analizar el ADN y sus fluctuaciones a nivel de grupos de organismos o especies.

3. Según el linaje celular

Las mutaciones que afectan a células somáticas (la mayoría que forman nuestro cuerpo) pueden tener un mayor o menor impacto, pero si se han producido a lo largo de nuestra vida no afectarán a nuestra descendencia.

Por contra, las mutaciones que afectan a las células germinales (las que producen los gametos) serán transmisibles a la descendencia.

4. Según el material genético al que afecta

No existe únicamente ADN genómico dentro de nuestras células. También encontramos ADN mitocondrial, aislado del ADN genómico, dentro de las mitocondrias, el órgano celular productor de energía. Las mutaciones pueden producirse en cualquier tipo de ADN y pueden diferenciarse según las características del material genético en el cuál se produzcan.

Tampoco tiene el mismo impacto una mutación que afecta a un gen importante para la vida que otra que afecta a una zona de baja importancia, ya sea por bajos niveles de transcripción o porque simplemente no tiene funcionalidad. El ADN basura, a pesar de ser una idea controvertida, representa una porción de nuestro ADN sin función aparente, donde las mutaciones tienden a ser más habituales (porque no tienen mucho efecto, y se acumulan entre las poblaciones).

Referencias bibliográficas

  • Genetics Home Reference, NIH. (2019). What kinds of gene mutations are possible?. Genetics Home Reference. Extraído el 13 de septiembre de 2019, de https://ghr.nlm.nih.gov/primer/mutationsanddisorders/possiblemutations
  • Michel, B. (2005). After 30 Years of Study, the Bacterial SOS Response Still Surprises Us. Plos Biology, 3(7), e255. doi:10.1371/journal.pbio.0030255.

Xavier, nacido en Caracas, Venezuela en 1993. Graduado en Genética por la Universidad Autónoma de Barcelona, en posesión de un título de Máster en Microbiología Avanzada de la Universidad de Barcelona. Ha participado en proyectos de investigación Biomolecular y de variabilidad genética. Es Director Editorial de MedSalud, aportando su conocimiento a la línea de contenido de la revista.