Fernando Galán Galán

Profesor Titular de Medicina
Especialista en Medicina Interna
Experto en Miopatía Mitocondrial del Adulto
Fibromialgía y Síndrome de Fatiga crónica
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NOCIONES BÁSICAS DE GENÉTICA PARA FACILITAR LA COMPRESIÓN DE LA TÉCNICA DE EDICIÓN GENÉTICA CRISPR . 2ª parte

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LESIONES Y MUTACIONE EN EL ADN

Diferencia entre Daños (lesiones) y mutaciones en el ADN

El daño y la mutación del ADN son dos grupos de errores que ocurren en el ADN.

La principal diferencia entre el daño del ADN y la mutación es que el daño del ADN es un cambio estructural en el ADN, mientras que la mutación es un cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN.

  • el daño del ADN impide la replicación del ADN, mientras que la mutación altera la información genética codificada por el ADN.
  • los factores ambientales, así como los compuestos liberados por el metabolismo, pueden causar daño al ADN, mientras que las mutaciones surgen principalmente debido a los errores en la replicación y recombinación del ADN.
  • La mayoría de los daños al ADN se reparan, pero no es 100% eficiente. Los daños de ADN no reparados, se convierten en mutaciones, en las células que se replican. Las mutaciones son cambios permanentes en la secuencia de nucleótidos en el ADN, que pasan de generación en generación

En cada una de los 10 billones de células (≈ 1013) del cuerpo humano ocurren decenas de miles de lesiones de ADN por día.

  • Aproximadamente el ADN sufre 1 millón de lesiones por célula por día.
  • Pero sólo se convierten en mutaciones ≈ 1 de cada 10.000 (100)

Estas lesiones pueden bloquear la replicación y transcripción de los  genes, y si no se reparan o se reparan incorrectamente, conducen a mutaciones  genéticas a mayor escala que amenazan la viabilidad de las células u órganos.

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Mutación puntual en las células madre del gen de la Globina beta  causa  la ANEMIA DE CÉLULAS FALCIFORMES 

Normal:  ADN GAG ---- ARNm (mensajero) GAG  ----- Glutamina

Anemis células falciformes: ADN GTG ------ ARNm GUG  ----- VALINA

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Mediante la edición genética CRISPR/Cas9 podría ser corregido el nucleotido T (Timina) por el nucleótido A (Alanina)

Pero tenemos un mecanismo genético de reparación

Las ADN polimerasas son las enzimas que forman el ADN en las células. Durante la replicación del ADN (copia), la mayoría de las ADN polimerasas pueden "verificar su trabajo" con cada base que agregan. Este proceso se llama corrección de pruebas. Si la polimerasa detecta que se ha agregado un nucleótido incorrecto (emparejado incorrectamente), eliminará y reemplazará el nucleótido de inmediato, antes de continuar con la síntesis de ADN.

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¿Cómo funciona la reparación de desajustes? Primero, un complejo de proteínas (grupo de proteínas) reconoce y se une a la base mal emparejada. Un segundo complejo corta el ADN cerca del desajuste, y más enzimas cortan el nucleótido incorrecto y un parche de ADN circundante. Luego, una ADN polimerasa reemplaza la sección que falta con los nucleótidos correctos, y una enzima llamada ADN ligasa sella la brecha.

¿Cómo se realiza el proceso de expresión de un gen para formar una proteína?

La expresión de un gen es un proceso complejo y muy bien controlado. Consta de dos fases principales: la transcripción y la traslación.

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Transcripción y traducción.

Son procesos que la célula usa para elaborar todas las proteínas que el cuerpo necesita para funcionar a partir de la información almacenada en las secuencias de bases del ADN.

La cuatro bases (C, A, T/U y G) son los bloques que componen el ADN y el ARN. Durante la transcripción, una porción de ADN que codifica un gen específico se copia en un ARN mensajero (ARNm) en el núcleo de la célula. Luego, el ARNm lleva la información genética del ADN al citoplasma, en donde ocurre la traducción.

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Durante la traducción, se elaboran las proteínas usando la información almacenada en la secuencia de ARNm. El ARNm se une a una estructura llamada ribosoma que puede leer la información genética. A medida que el ARNm pasa a través del ribosoma, otro tipo de ARN llamado ARN de transferencia (ARNt) lleva hacia el ribosoma los bloques que forman las proteínas, llamado aminoácidos. El ARNt que lleva el aminoácido se une a una secuencia de ARNm compatible. A medida que cada ARNt se une con la cadena de ARNm, el aminoácido que lleva se une con los otros aminoácidos para formar una cadena de aminoácidos. Cuando todos los aminoácidos codificados en una porción de ARNm se unen, la proteína completa se desprende del ribosoma.

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La traducción es un proceso muy complejo con un elevado coste energético (consume el 90% de la energía de la biosíntesis) y con necesidad de una estrecha de regulación. Es sin duda el proceso de síntesis en que participa mayor número de macromeléculas  diferentes. Las principales son:

  • Al menos 32 tipos de ARNt portadores de aminoácidos . 
  • Ribosomas (formados por unas 70 proteinas y 5 ARNr difentes) . 
  • Un ARNm molde . 
  • Mas de una docena de enzimas y factores proteicos adicionales para asistir al inicio, elongación y terminación . 
  • Unas 100 proteinas adicionales para la modificación de las distintas proteinas .

¿Qué es un CROMOSOMA?

  • Es la estructura que contiene los genes.

La estructura única de los cromosomas mantiene al ADN enrollado apretadamente alrededor de proteínas con apariencia de carretes, de hilo llamadas histonas. Sin dichos carretes, las moléculas de ADN serían demasiado largas para caber dentro de las células. Por ejemplo, si todas las moléculas de ADN en una sola célula humana fueran desenrolladas de sus histonas y estiradas de un extremo a otro, medirían 1.8 metros.

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Un cromosoma es un paquete ordenado de ADN que se encuentra en el núcleo de la célula. Los humanos tenemos 23 pares de cromosomas:

  • 22 pares autosómicos = 44 cromosomas
  • 1 par de cromosomas sexuales, X e Y = 2 cromosomas
  • Varón = 44 + XY
  • Mujer= 44+ XX

Espermatozoide= 22 + Y o 22 + X

Óvulo= 22 + X

Cada progenitor contribuye con un cromosoma de su par de autosomas y uno del par sexual, de manera que la descendencia obtenga la mitad de sus cromosomas de su madre y la mitad de su padre.

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PROF. DR. FERNANDO GALAN