En biología molecular , la mutagénesis por inserción es la creación de mutaciones en el ADN mediante la adición de uno o más pares de bases . Estas mutaciones de inserción pueden ocurrir de forma natural, mediadas por virus o transposones , o pueden crearse artificialmente con fines de investigación en el laboratorio.
Esta es una técnica utilizada para estudiar la función de los genes . Se permite que un transposón como el elemento P de Drosophila melanogaster se integre en ubicaciones aleatorias en el genoma del organismo que se está estudiando. Los mutantes generados mediante este método se analizan para detectar cualquier fenotipo inusual . Si se encuentra tal fenotipo, se puede suponer que la inserción ha provocado la desactivación del gen relacionado con el fenotipo habitual. Como se conoce la secuencia del transposón, el gen se puede identificar, ya sea secuenciando todo el genoma y buscando la secuencia, o utilizando la reacción en cadena de la polimerasa para amplificar específicamente ese gen.
Debido a que muchos virus integran sus propios genomas en los genomas de sus células huésped para poder replicarse, la mutagénesis causada por infecciones virales es un hecho bastante común. Sin embargo, no todos los virus que se integran provocan mutagénesis por inserción.
Algunas inserciones de ADN no provocarán ninguna mutación perceptible. Históricamente, los vectores lentivirales incluían fuertes promotores virales que tenían un efecto secundario de mutagénesis por inserción, mutaciones del ADN nuclear que afectan la función de un gen. [1] Se demostró que estos fuertes promotores virales son la causa principal de la formación de cáncer . [1] Como resultado, los promotores virales han sido reemplazados por promotores celulares y secuencias reguladoras. [1] Para aquellos virus como los gammaretrovirus que tienden a integrar su ADN en ubicaciones genéticamente desfavorables, la gravedad de cualquier mutación resultante depende completamente de la ubicación dentro del genoma del huésped donde se inserta el ADN viral. Si el ADN se inserta en el medio de un gen esencial, los efectos sobre la célula serán drásticos. Además, la inserción en la región promotora de un gen puede tener efectos igualmente drásticos. Del mismo modo, si el ADN viral se inserta en un represor , el gen correspondiente al promotor puede sobreexpresarse, lo que lleva a una sobreabundancia de su producto y a una actividad celular alterada. Si el ADN se inserta en la región potenciadora de un gen , el gen puede estar subexpresado, lo que lleva a una ausencia relativa de su producto, lo que puede interrumpir significativamente la actividad de la célula.
La alteración de diferentes genes tendrá distintos efectos en la célula. No todas las mutaciones afectarán significativamente la proliferación de la célula. Sin embargo, si la inserción ocurre en un gen esencial o en un gen que está involucrado en la replicación celular o la muerte celular programada , la inserción puede comprometer la viabilidad de la célula o incluso hacer que la célula se replique interminablemente, lo que lleva a la formación de un tumor. que puede volverse canceroso.
La mutagénesis por inserción es posible ya sea que el virus sea de los tipos autoinactivantes comúnmente utilizados en terapia génica o sea competente para replicarse. El virus inserta un gen (conocido como oncogén viral) normalmente cerca del gen celular myc (c-myc). El gen c-myc normalmente está desactivado en la célula; sin embargo, cuando se enciende, puede empujar a la célula a la fase G1 del ciclo celular y hacer que la célula comience a replicarse, lo que provoca una proliferación celular descontrolada y permite que el gen viral se replique. Después de muchas replicaciones en las que el gen viral permanece latente, los tumores comienzan a crecer. Estos tumores normalmente se derivan de una célula mutada/ transformada (de origen clonal). El virus de la leucosis aviar es un ejemplo de virus que causa enfermedad por mutagénesis de inserción. Los polluelos recién nacidos infectados con el virus de la leucosis aviar comenzarán a formar tumores que comenzarán a aparecer en su bolsa de Fabricio (como el timo humano). Esta inserción de gen viral también se conoce como inserción de promotor, ya que impulsa la expresión del gen c-myc. Hay un ejemplo de un evento de mutagénesis por inserción causado por un retrotransposón en el genoma humano que causa distrofia muscular tipo Fukuyama. [2]
La inactivación por inserción es una técnica utilizada en la ingeniería de ADN recombinante donde se utiliza un plásmido (como pBR322 ) [3] para desactivar la expresión de un gen. [4]
La inactivación de un gen mediante la inserción de un fragmento de ADN en el medio de su secuencia codificante. Cualquier producto futuro del gen inactivado no funcionará debido a los códigos adicionales que se le agregarán. Un ejemplo es el uso de pBR322, que tiene genes que codifican respectivamente polipéptidos que confieren resistencia a los antibióticos ampicilina y tetraciclina. Por lo tanto, cuando una región genética es interrumpida por la integración de pBR322, la función del gen se pierde pero se gana una nueva función (resistencia a antibióticos específicos).
Se ha utilizado una estrategia alternativa de mutagénesis por inserción en animales vertebrados para encontrar genes que causen cáncer. En este caso, un transposón, por ejemplo La Bella Durmiente , está diseñado para interrumpir un gen de tal manera que cause el máximo caos genético. Específicamente, el transposón contiene señales para truncar la expresión de un gen interrumpido en el sitio de inserción y luego reiniciar la expresión de un segundo gen truncado. Este método se ha utilizado para identificar oncogenes . [5] [6]
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: fecha y año ( enlace )