Los mutantes sensibles a la temperatura son variantes de genes que permiten el funcionamiento normal del organismo a bajas temperaturas, pero una función alterada a temperaturas más altas. Los mutantes sensibles al frío son variantes de genes que permiten el funcionamiento normal del organismo a temperaturas más altas, pero un funcionamiento alterado a bajas temperaturas.
La mayoría de las mutaciones sensibles a la temperatura afectan a las proteínas y provocan la pérdida de la función de las proteínas a temperaturas no permisivas. La temperatura permisiva es aquella a la que la proteína normalmente puede plegarse adecuadamente o permanecer plegada adecuadamente. A temperaturas más altas, la proteína es inestable y deja de funcionar correctamente. Estas mutaciones suelen ser recesivas en organismos diploides . Los mutantes sensibles a la temperatura organizan un mecanismo reversible [1] y son capaces de reducir productos genéticos particulares en distintas etapas de crecimiento y se logran fácilmente cambiando la temperatura de crecimiento.
La temperatura permisiva es la temperatura a la que un producto genético mutante sensible a la temperatura adquiere un fenotipo funcional normal . [2] Cuando un mutante sensible a la temperatura se cultiva en una condición permisiva, el producto del gen mutante se comporta normalmente (lo que significa que no se observa el fenotipo), incluso si hay un alelo mutante presente. Esto da como resultado la supervivencia de la célula u organismo, como si fuera una cepa de tipo salvaje . Por el contrario, la temperatura no permisiva o temperatura restrictiva es la temperatura a la que se observa el fenotipo mutante.
Las mutaciones sensibles a la temperatura suelen ser mutaciones sin sentido, que modifican ligeramente el panorama energético del plegamiento de proteínas. La proteína mutante funcionará a la temperatura baja, permisiva y estándar. Alternativamente, carecerá de la función a una temperatura bastante alta, no permisiva, y mostrará una temperatura hipomórfica (pérdida parcial de la función genética) y media, semipermisiva. [3]
Los mutantes sensibles a la temperatura son útiles en la investigación biológica. Permiten el estudio de procesos esenciales requeridos para la supervivencia de la célula u organismo. Las mutaciones en genes esenciales son generalmente letales y, por lo tanto, los mutantes sensibles a la temperatura permiten a los investigadores inducir el fenotipo a temperaturas restrictivas y estudiar los efectos. El fenotipo sensible a la temperatura podría expresarse durante una etapa de desarrollo específica para estudiar los efectos.
A finales de la década de 1970, se diseccionó la vía secretora de Saccharomyces cerevisiae , esencial para la viabilidad de la célula y para el crecimiento de nuevos brotes, utilizando mutantes sensibles a la temperatura, lo que dio como resultado la identificación de veintitrés genes esenciales. [4]
En la década de 1970, se identificaron varios genes mutantes sensibles a la temperatura en Drosophila melanogaster , como el shibire ts , lo que condujo a la primera disección genética de la función sináptica. [5] < En la década de 1990, el promotor del choque térmico hsp70 se utilizó en la expresión genética con temperatura modulada en la mosca de la fruta. [6]
Una infección de una célula huésped de Escherichia coli por un bacteriófago (fago) T4 sensible a la temperatura (ts) mutante condicionalmente letal a una temperatura restrictiva alta generalmente no conduce a ningún crecimiento del fago. Sin embargo, una coinfección en condiciones restrictivas con dos mutantes ts defectuosos en diferentes genes generalmente conduce a un crecimiento robusto debido a la complementación intergénica . El descubrimiento de mutantes ts del fago T4 y el empleo de dichos mutantes en pruebas de complementación contribuyeron a la identificación de muchos de los genes de este organismo. [7] Debido a que múltiples copias de un polipéptido especificado por un gen a menudo forman multímeros, las infecciones mixtas con dos mutantes ts diferentes defectuosos en el mismo gen a menudo conducen a multímeros mixtos y restauración parcial de la función, un fenómeno conocido como complementación intragénica. La complementación intragénica de mutantes ts defectuosos en el mismo gen puede proporcionar información sobre la organización estructural del multímero. [8] El crecimiento de mutantes del fago ts en condiciones parcialmente restrictivas se ha utilizado para identificar las funciones de los genes. Así, se identificaron genes empleados en la reparación de daños en el ADN , [9] [10], así como genes que afectan la recombinación genética . [11] [12] Por ejemplo, cultivar un mutante de reparación de ADN ts a una temperatura intermedia permitirá que se produzca algo de progenie de fagos. Sin embargo, si ese mutante ts se irradia con luz ultravioleta, su supervivencia se reducirá más en comparación con la reducción de la supervivencia del fago T4 de tipo salvaje irradiado.
En el fago T4 también se aislaron mutantes letales condicionales capaces de crecer a altas temperaturas, pero incapaces de crecer a bajas temperaturas. [13] Estos mutantes sensibles al frío definieron un conjunto discreto de genes, algunos de los cuales habían sido identificados previamente por otros tipos de mutantes letales condicionales.