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ALTERACIONES CROMOSÓMICAS EN EUCARIOTAS
Tema 11- Cambios estructurales
Según el mecanismo que ha provocado el cambio en el material genético, se suele hablar de tres tipos de mutaciones: mutaciones cariotípicas o genómicas , mutaciones cromosómicas y mutaciones génicas o moleculares. En el siguiente cuadro se describen los diferentes tipos de mutaciones y los mecanismos causales de cada una de ellas. Aquí nos centramos solo en las cromosómicas, mas adelante entraremos en genómica.
a) Deleción
Es un tipo especial de mutación que consiste en la pérdida de un fragmento de ADN de un
cromosoma. Pérdida de un fragmento cromosómico. La deleción de un gen o de parte de
un gen puede ocasionar una enfermedad o una anomalía. La deleción de material genético puede afectar desde un solo nucleótido (deleción puntual) a grandes regiones visibles citogenéticamente.
Aberración cromosómica: Alteración del número o de la forma de los cromosomas.
SEUDODOMINANCIA
Sabemos que muchos fenoti-pos son la expresión de la interacción de varios genes. Pero también hay otros tantos que resultan de la interacción de dos genes o alelos que se hallan cada uno en un determinado sitio de la molécula de ADN. Esto dos sitios relacionados con la expresión son homólogos. Si el fenotipo que se detecta es la expresión de la interacción de las proteinas codificadas por estos sitios homólogos, se habla de seudodomi-nancia. Con base en la lectu-ra investigativa, la mayoría de las expresiones fenotípi-cas de las personas normales son seudodominancias.
b) Duplicación
Suelen estar asociadas casi siempre con deleciones en otro cromosoma.
Redundancia genética: Repetición de una secuencia en el genoma. Amplificación génica: Proceso de generación de muchas copias de un gen. Un posible proceso de transformación de un protooncogén en oncogén. Es un aumento en el número de copias de un fragmento de ADN particular. Una célula tumoral amplifica o copia segmentos de ADN en forma aberrante, como resultado de las señales celulares y en ocasiones debido a daños causados por efectos ambientales.
c)Inversión
Es el cambio de sentido de un fragmento del cromosoma. Es la alteración de un segmento cromosómico, en la que los genes quedan ordenados en una secuencia contraria a la común; Para que se produzca este suceso es necesario una doble rotura y un doble giro de 180º del segmento formado por las roturas. Hay dos tipos de inversiones según su relación con el centrómero:
1. Pericéntricas: Incluyen al centrómero. Se detectan fácilmente al microscopio óptico
pues implican un cambio en la forma del cromosoma.
2. Paracéntricas: No incluyen al centrómero y por tanto tampoco afectan a la forma del
cromosoma.
d) Translocaciónes
Es decir por un cambio en la posición de un fragmento cromosómico. La translocación puede ocurrir en un solo cromosoma, entre cromosomas homólogos o entre cromosomas diferentes. Se producen cuando dos cromosomas no homólogos intercambian segmentos cromosómicos.
1. Adyacente: Centrómeros contiguos en el cuadrivalente van al mismo polo. Puede ser de
tipo I si los centrómeros son no homólogos, o de tipo II si los centrómeros son homólogos.
2. Alternada: Centrómeros contiguos en el cuadrivalente nunca van juntos al mismo polo.
Existe una controversia entre los distintos autores, si realmente existen dos configuraciones alternadas o tan sólo una. Si dibujamos tridimensionalmente el cuadrivalente en configuración alternada, es fácil observar que alternada 1 y alternada 2 son posibles en el mismo cuadrivalente variando el punto de vista. Este hecho añadido al que genéticamente son iguales ambas configuraciones (dan los mismos gametos en meiosis), hace que muchos investigadores opinen que sea más correcto hablar de una sóla configuración alternada.
Estudiemos esta controversia con un ejemplo determinado: Supongamos que entre los cromosomas implicados en la translocación tenemos un marcador citológico, como por ejemplo una banda de heterocromatina, en uno de los brazos de un par de cromosomas.
Las configuraciones alternadas las obtendríamos girando 180º la parte derecha del cuadrivalente de cada configuración adyacente.
Dependiendo si la configuración es de Tipo 1 o Tipo 2, el marcador citológico estaría en un lateral o en el centro del
estériles debido a la formación de gametos defectuosos. Esto se debe a que el apareamiento y la migración de los cromosomas homólogos durante la meiosis no es el normal lo que determina la separación de los cromosomas de los tres juegos o dotaciones ocurra al azar, con la consiguiente formación de núcleos con un complemento cromosómico desequilibrado. Este desequilibrio describe el hecho de que, para cada par de cromosomas homólogos de la especie en cuestión, un triploide producirá gametos que lleven dosis múltiples de cromosomas o bien, gametos deficientes para uno o más cromosomas. Debido a que el desarrollo de los gametos (y de los cigotos que surgen por fusión de los mismos) depende del tipo y de la cantidad apropiada de información genética, los gametos con exceso o defecto en el número de cromosomas tendrán un serio impedimento en su desarrollo y, por ende, los individuos que los producen serán altamente estériles. Los triploídes se caracterizan por ser estériles, no es común encontrarlos en forma natural. Ejemplo. En el hombre aparece una forma triploíde (69,XXX), con 69 cromosomas. No se debe confundir con 47,XXX, (diploide con 3 copias del cromosoma X, un caso de aneuploidía). Posee mandíbulas pequeñas, fusión de los dedos en manos y pies, además, tiene desarrollo anormal del cerebro. Generalmente el feto sufre aborto o si llega a nacer no vive mucho tiempo.
Tetraploides Individuo que posee cuatro juegos de cromosomas (4n). La duplicación se lleva a cabo con compuestos químicos, como el alcaloide llamado colchicina. se forma cuando se unen dos gametos diploídes de la misma especie. Ejemplos: variedades de manzana, cerezas, peras, sandías, zarzamoras y trigo. En el caso de manzanas, cerezas y peras, al aparecer como tetraploídes dan origen a frutos más grandes para su comercialización.
• Autotetraploides
Individuos que poseen cuatro juegos de cromosomas homólogos completos(4n). Son fértiles cuando se producen gametos equilibrados, formándose cuando se unen dos gametos no reducidos de individuos pertenecientes a la misma especie.
• Alotetraploides
Individuos que poseen cuatro juegos de cromosomas no homólogos (4n). Por lo general son fértiles, se forman al unirse dos gametos diploídes de dos especies diferentes. El caso más importante es el Triticale ; este cereal es un híbrido alotetraploide de trigo ( Triticum sativum ) y centeno ( Secale cereale ).
Aneuploidía: Son las mutaciones que afectan sólo a un número de ejemplares de un
cromosoma o más, pero sin llegar a afectar al juego completo. Las aneuploidías pueden ser monosomías, trisomías, tetrasomías… cuando en lugar de dos ejemplares de cada tipo de cromosomas, que es lo normal, hay o sólo uno, o tres, o cuatro, etc. Entre las aneuplodías podemos encontrar diferentes tipos de trastornos genéticos en humanos como pueden ser:
• Trisomía 21 o Síndrome de Down que tienen 47 cromosomas.
• Trisomía 18 o Síndrome de Edwards. También tienen 47 cromosomas.
• Monosomía X o Síndrome de Turner.
• Trisomía sexual XXX o Síndrome del triple X.
• Trisomía sexual XXY o Síndrome de Klinefelter.
• Trisomía sexual XYY o Síndrome del doble Y.
• Cromosoma extra Síndrome de Down.
Nulosómicos
Se presenta cuando un organismo ha perdido un par de cromosomas (se presenta como 2n – 2). Es mortal para los diploídes; en poliploídes se pueden perder dos cromosomas homólogos de un grupo y sobreviven; en trigo hexaploide (6n – 2) se manifiesta con reducción de vigor y fertilidad y sobreviven hasta la madurez.
Monosómicos
Se presenta en organismos diploídes cuando pierden un cromosoma de un par (2n – 1). Se manifiesta con una alta mortalidad o reducción de la fertilidad.
Trisómico
Lo presentan individuos diploídes que poseen un cromosoma extra (2n+1); es decir, uno de los pares de cromosomas tiene un miembro extra. Esto produce diferentes fenotipos; en humanos la presencia de un pequeño cromosoma extra produce el síndrome de Down (se presenta cuando en el par 21 del óvulo o espermatozoide no se separan y estos contienen 24 cromosomas en lugar de 23, cuando uno de estos se aparea con otro del sexo contrario y normal, dará individuos de 47 cromosomas). Esto se presenta como un accidente en el complejo proceso meiótico; el individuo con este síndrome difiere en aspectos físicos e intelectuales de individuos normales.
Doble Trisómico
Se produce cuando cada uno de dos cromosomas diferentes se presenta por triplicado, representándose como (2n+1+1).
Tetrasómico
Se presenta por multiplicado un cromosoma de un organismo diploide, representado como (2n+2).
Aneuploides somáticos
MOSAICISMO CROMOSOMICO
El mosaicismo se refiere a una condición en donde un individuo tiene dos o más poblaciones de células que difieren en su composición genética. Esta situación puede afectar a cualquier tipo de célula, incluyendo las células sanguíneas, gametos (ovarios y espermatozoides), y la piel.
El mosaicismo se puede detectar a través de una evaluación cromosómica y usualmente se describe como un porcentaje de las células examinadas. El hallazgo cromosómico normal en los hombres es 46 XY y en las mujeres es 46 XX.
Los ejemplos de mosaicismo cromosómico abarcan:
• Síndrome de Turner mosaico: una mujer con un cierto porcentaje de línea celular
normal (46, XX), más otro porcentaje de línea celular anormal asociada con el síndrome de Turner (45, X).
• Síndrome de Klinefelter mosaico: un hombre con un porcentaje de línea celular normal
(46, XY), más otro porcentaje de una línea celular anormal asociada con el síndrome de Klinefelter (47, XXY).
• Síndrome de Down mosaico: un hombre con una línea celular normal (46, XY), más
una línea celular anormal (47, XX, +21) o una mujer con línea celular normal (46, XX) más una línea celular anormal (47, XX, +21). Es decir, en el síndrome de Down, el individuo tiene un cromosoma extra No 21.
QUIMERISMO
Es un trastorno genético, en el cual la teoría que intenta explicarlo, postula que dos oocitos, antes de la fecundación se combinan formando uno sólo, desarrollándose normalmente. El ser
La conjugación bacteriana es el proceso de transferencia de información genética desde una célula donadora a otra receptora, promovido por determinados tipos de plásmidos, que portan un conjunto de genes cuyos productos participan en el proceso, y que requiere contactos directos entre ambas, con intervención de estructuras superficiales especializadas y de funciones específicas (pili sexuales en los Gram negativos, y contacto íntimo en los Gram positivos).
Algunos de estos plásmidos se comportan como episomas, es decir, que pueden integrarse en el cromosoma; en este caso, si se produce la conjugación, se puede transferir el propio plásmido más un segmento adyacente del cromosoma, que a su vez podrá recombinarse con secuencias homólogas del cromosoma del receptor, dando lugar a un cromosoma híbrido.
b) Transformación
Es la alteración genética de una célula que resulta de la introducción y expresión de material genético externo (DNA). Se usan diferentes términos para las alteraciones genéticas resultantes de introducir DNA por virus (transducción) o por contactos intercelulares entre bacterias ( conjugación). A la transformación de células animales se le llama transfección. En bacterias, la transformación refiere a un cambio genético estable producido al incorporar ADN desnudo (ADN sin células o proteínas asociadas), y la competencia refiere al estado de ser capaz de incorporara ADN exógeno del ambiente. Dos formas distintas de competencia deben ser distinguidas: natural y artificial.
c) Transducción
Un bacteriófago introduce ADN extraño en el cromosoma bacteriano. La transducción es una transferencia genética obtenida mediante introducción en una bacteria receptora de genes bacterianos inyectados por un bacteriófago. Se trata de un virus que infecta ciertas bacterias sin destruirlas y cuyo ADN se integra en el cromosoma bacteriano. La partícula fágica transducida a menudo ha perdido una parte de su genoma que es sustituida por un fragmento de gene de la bacteria huésped, parte que es así inyectada a la bacteria receptora. Según el tipo de transducción, todo gen podrá ser transferido o, por el contrario, lo serán un grupo de genes determinados.
La transferencia de genes es especialmente importante en la resistencia a los antibióticos, pues permite una rápida diseminación de los genes responsables de dicha resistencia entre diferentes patógenos.
