Una mutación somática es un cambio en la secuencia de ADN de una célula somática de un organismo multicelular con células reproductivas dedicadas ; es decir, cualquier mutación que se produce en una célula distinta a un gameto , célula germinal o gametocito . A diferencia de las mutaciones de la línea germinal , que pueden transmitirse a los descendientes de un organismo, las mutaciones somáticas no suelen transmitirse a los descendientes. Esta distinción es borrosa en las plantas, que carecen de una línea germinal dedicada , y en aquellos animales que pueden reproducirse asexualmente a través de mecanismos como la gemación , como en los miembros del género cnidario Hydra .
Si bien las mutaciones somáticas no se transmiten a la descendencia de un organismo, sí se encuentran en todos los descendientes de una célula dentro del mismo organismo. Muchos cánceres son el resultado de mutaciones somáticas acumuladas.
El término somático generalmente se refiere a las células del cuerpo, en contraste con las células reproductivas ( de la línea germinal ), que dan origen al óvulo o al espermatozoide . Por ejemplo, en los mamíferos , las células somáticas conforman los órganos internos, la piel, los huesos, la sangre y el tejido conectivo. [1]
En la mayoría de los animales, la separación de las células germinales de las células somáticas ( desarrollo de la línea germinal ) ocurre durante las primeras etapas del desarrollo . Una vez que se ha producido esta segregación en el embrión, cualquier mutación fuera de las células de la línea germinal no puede transmitirse a la descendencia de un organismo.
Sin embargo, las mutaciones somáticas se transmiten a toda la progenie de una célula mutada dentro del mismo organismo. Por lo tanto, una sección importante de un organismo podría ser portadora de la misma mutación, especialmente si esa mutación ocurre en etapas tempranas del desarrollo. [2] Las mutaciones somáticas que ocurren más tarde en la vida de un organismo pueden ser difíciles de detectar, ya que pueden afectar solo a una sola célula, por ejemplo, una neurona post- mitótica ; [3] [4] Por lo tanto, las mejoras en la secuenciación de células individuales son una herramienta importante para el estudio de la mutación somática. [5] Tanto el ADN nuclear como el ADN mitocondrial de una célula pueden acumular mutaciones; las mutaciones mitocondriales somáticas se han implicado en el desarrollo de algunas enfermedades neurodegenerativas. [6]
Existen muchas excepciones a la regla de que las mutaciones somáticas no pueden ser heredadas por la descendencia. Muchos organismos simplemente no dedican una línea germinal separada durante el desarrollo temprano. Las plantas y los animales basales , como las esponjas y los corales, en cambio generan gametos a partir de células madre pluripotentes en tejidos somáticos adultos. [7] [8] En las plantas con flores, por ejemplo, las células germinales pueden surgir de células somáticas adultas en el meristemo floral . Otros animales sin una línea germinal designada incluyen los tunicados y los platelmintos . [9]
Las mutaciones somáticas también pueden transmitirse a la descendencia en organismos que pueden reproducirse asexualmente , sin producción de gametos. Por ejemplo, los animales del género cnidario Hydra pueden reproducirse asexualmente a través del mecanismo de gemación (también pueden reproducirse sexualmente). En la hidra , una nueva yema se desarrolla directamente a partir de las células somáticas de la hidra progenitora. [10] Una mutación presente en el tejido que da lugar al organismo hijo se transmitiría a esa descendencia.
Muchas plantas se reproducen de forma natural mediante reproducción vegetativa (crecimiento de una nueva planta a partir de un fragmento de la planta madre) y propagan mutaciones somáticas sin necesidad de producir semillas. Los seres humanos inducen artificialmente la reproducción vegetativa mediante injertos y esquejes de tallo.
Al igual que las mutaciones de la línea germinal, las mutaciones en las células somáticas pueden surgir debido a factores endógenos, incluidos errores durante la replicación y reparación del ADN y la exposición a especies reactivas de oxígeno producidas por procesos celulares normales. Las mutaciones también pueden ser inducidas por el contacto con mutágenos , que pueden aumentar la tasa de mutación.
La mayoría de los mutágenos actúan provocando daños en el ADN (alteraciones en la estructura del ADN, como los dímeros de pirimidina , o la rotura de una o ambas cadenas de ADN). Los procesos de reparación del ADN pueden eliminar los daños que, de otro modo, al replicarse, causarían mutaciones. La mutación es el resultado de un daño cuando los errores en el mecanismo de reparación del ADN provocan cambios en la secuencia de nucleótidos o si la replicación se produce antes de que se complete la reparación.
Los mutágenos pueden ser físicos, como la radiación de los rayos UV y los rayos X , o químicos (moléculas que interactúan directamente con el ADN), como los metabolitos del benzo[ a ]pireno , un potente carcinógeno que se encuentra en el humo del tabaco . [11] Los mutágenos asociados con los cánceres a menudo se estudian para aprender sobre el cáncer y su prevención.
Las investigaciones sugieren que la frecuencia de mutaciones es generalmente mayor en las células somáticas que en las células de la línea germinal; [12] además, existen diferencias en los tipos de mutación observados en el germen y en el soma. [13] Existe variación en la frecuencia de mutación entre diferentes tejidos somáticos dentro del mismo organismo [13] y entre especies. [2]
Milholland et al. (2017) examinaron la tasa de mutación de fibroblastos dérmicos (un tipo de célula somática) y células de la línea germinal en humanos y en ratones. Midieron la tasa de variantes de un solo nucleótido (SNV), la mayoría de las cuales son consecuencia de un error de replicación. Tanto en términos de carga mutacional (mutaciones totales presentes en una célula) como de tasa de mutación por división celular (nuevas mutaciones con cada mitosis ), las tasas de mutación somática fueron más de diez veces superiores a las de la línea germinal, en humanos y en ratones.
En los seres humanos, la carga de mutación en los fibroblastos fue más de veinte veces mayor que en la línea germinal (2,8 × 10 −7 en comparación con 1,2 × 10 −8 mutaciones por par de bases). Ajustada a las diferencias en el número estimado de divisiones celulares, la tasa de mutación de los fibroblastos fue aproximadamente 80 veces mayor que la de los gérmenes (respectivamente, 2,66 × 10 −9 frente a 3,3 × 10 −11 mutaciones por par de bases por mitosis). [2]
La disparidad en la tasa de mutación entre la línea germinal y los tejidos somáticos probablemente refleja la mayor importancia de la integridad genética en la línea germinal que en el soma. [12] La variación en la frecuencia de mutación puede deberse a diferencias en las tasas de daño del ADN o a diferencias en el proceso de reparación del ADN como resultado de niveles elevados de enzimas de reparación del ADN. [13]
En abril de 2022 se informó que la mayoría de los mamíferos tienen aproximadamente la misma cantidad de mutaciones cuando llegan al final de su vida útil, por lo que aquellos que tienen una vida útil similar tendrán tasas de mutación somática similares y aquellos que viven menos/más tendrán una tasa mayor/menor de mutaciones somáticas respectivamente. [14] [15]
Las neuronas postmitóticas acumulan mutaciones somáticas a un ritmo constante a lo largo de la vida, y este ritmo es aproximadamente similar a las tasas de mutación de los tejidos mitóticamente activos. [16] Las mutaciones en las neuronas pueden surgir como consecuencia del daño endógeno del ADN y la reparación algo imprecisa de dicho daño que ocurre todo el tiempo en las células. [16]
Como parte de la respuesta inmunitaria adaptativa , las células B productoras de anticuerpos experimentan una tasa de mutación muchas veces superior a la tasa normal de mutación. La tasa de mutación en las secuencias codificantes de unión a antígenos de los genes de inmunoglobulina es hasta 1.000.000 de veces superior a la de las líneas celulares fuera del sistema linfoide. La hipermutación somática, un paso importante en la maduración de la afinidad , ayuda a las células B a producir anticuerpos con mayor afinidad por los antígenos . [17]
Las mutaciones somáticas se acumulan dentro de las células de un organismo a medida que envejece y con cada ronda de división celular; el papel de las mutaciones somáticas en el desarrollo del cáncer está bien establecido, y la acumulación de mutaciones somáticas está implicada en la biología del envejecimiento. [4]
Las mutaciones en las células madre neuronales (especialmente durante la neurogénesis ) [18] y en las neuronas postmitóticas conducen a la heterogeneidad genómica de las neuronas, conocida como "mosaicismo cerebral somático". [3] La acumulación de mutaciones relacionadas con la edad en las neuronas puede estar vinculada a enfermedades neurodegenerativas , incluida la enfermedad de Alzheimer , pero la asociación no está probada. La mayoría de las células del sistema nervioso central en el adulto son postmitóticas, y las mutaciones adultas pueden afectar solo a una sola neurona. A diferencia del cáncer, donde las mutaciones resultan en proliferación clonal, las mutaciones somáticas perjudiciales pueden contribuir a la enfermedad neurodegenerativa por muerte celular. [19] Por lo tanto, la evaluación precisa de la carga de mutación somática en las neuronas sigue siendo difícil de evaluar.
Si se produce una mutación en una célula de un organismo, dicha mutación estará presente en todos los descendientes de esa célula dentro del mismo organismo. La acumulación de ciertas mutaciones a lo largo de generaciones de células somáticas forma parte del proceso de transformación maligna , de célula normal a célula cancerosa.
Las células con mutaciones heterocigotas de pérdida de función (una copia buena de un gen y una copia mutada) pueden funcionar normalmente con la copia no mutada hasta que la copia buena haya sufrido una mutación somática espontánea. Este tipo de mutación ocurre a menudo en organismos vivos, pero es difícil medir la tasa. Medir esta tasa es importante para predecir la tasa a la que las personas pueden desarrollar cáncer.
{{cite book}}: CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )