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Tema 3 Mutación en microbios No hay Genética sin mutantes La mutación es el origen de toda variación heredable Mutación Alteración heredable del genotipo Genotipo Constitución genética de una estirpe Fenotipo Carácter o conjunto de caracteres experimentalmente detectable Mutante Estirpe con un genotipo diferente del silvestre Alelo Cada una de las formas alternativas del mismo gen Nomenclatura Bacterias: Fenotipo RecAProteína RecA Gen recA Mutante recA Levaduras: Fenotipo SptProteína Spt6 Gen SPT6 Mutante spt6 Auxotrofía Pérdida de la capacidad para crecer en medio mínimo, debido a una mutación que impide la biosíntesis de un compuesto esencial Fosforribosilpirofosfato + ATP MM Auxótrofo His- Histidina MM + His Mutaciones condicionales: Se manifiestan en determinadas condiciones (“restrictivas”) pero no en otras (“permisivas”) Mutación termosensible Temperatura permisiva: 30o Temperatura restrictiva: 42o RNA polimerasa II Mutación críosensible Temperatura permisiva: 37o Temperatura restrictiva: 20o Mutación letal condicional (ej. termosensible) Lamarckismo: las mutaciones son consecuencia de la selección Darwinismo:la mutación y la selección son procesos independientes (Jacques Monod: “las mutaciones se producen con ignorancia de sus efectos”) Cultivo de E. coli Suspensión de fago T Mezclar alícuotas y sembrar Hipótesis “lamarckista” Cada bacteria individual tiene una probabilidad pequeña, pero finita, de mutar como respuesta a la presencia del fago La mutación se produce como consecuencia de la selección Hipótesis “darwinista” Las mutaciones se producen al azar, y la presencia del fago se limita a ponerlas de manifiesto La mutación y la selección son sucesos independientes Nature of mutation Luria-Delbrück fluctuation experiment Add phage Little variation from tube to tube Add phage Great variation from tube to tube Cultivos independientes Cultivo “en masa” Bacterial Mutation is Independent of Selection • Luria and Delbrück found that the variance of the number of mutants from small cultures was larger than the variance from large cultures. • This is consistent with the first model, in which mutants arise in the absence of selection. – Selection is still very important, but only after the mutation has arisen, nor in favor the mutant that will arise. Small Culture 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 # T1-r 1 0 3 0 0 5 0 5 0 6 107 0 0 0 1 0 0 64 0 35 Mean 11.4 Variance 694 Var/Mean 60.8 Large Sample 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Mean Variance Var/Mean # T1-r 14 15 13 21 15 14 26 16 20 13 16.7 15 0.9 Nature of mutation Lederbergs’ replica plating experiment Acquired hereditary immunity Random mutation En cultivo, E. coli y otras especies bacterianas tienen frecuencias de mutación alrededor de 10-7 1 colonia = 106-107 células Cultivo saturado en medio rico = 2-3 x 109 células/ml Silvestre Lac+ Mutación Mutante LacReversión Silvestre (revertiente) Lac+ Retromutación Reversión Lac- Lac+ Supresión Deleción Fenotipo Nulo Efecto sobre proteína Pérdida de aminoácidos Posibilidad de desfase Reversión Nunca por retromutación Supresión por rodeo Deleción AUG UGG GGA CCC AAG GGU AGC CCU Met Trp Gly Pro Lys Gly Ser Pro Deleción con desfase AUG UGG GGA CCC AAG GGUA GCC Met Trp Gly Pro Lys Val Ala Inserción Fenotipo Nulo Efecto sobre proteína Adición de aminoácidos (infrecuente) Destrucción del gen (frecuente) Reversión Retromutación Supresión por rodeo Desfase Fenotipo Nulo Efecto sobre proteína Cambio en la pauta de lectura Terminación prematura (frecuente) Reversión Retromutación Supresión intragénica Desfase -1 AUG UGG GGA CCC AAG GGU AGC CCU Met Trp Gly Pro Lys Gly Ser Pro AUG UGG GAC CCA AGG GUA GCC CC.. Met Trp Gly Pro Arg Val Ala ... C Desfase +1 AUG UGG GGA CCC AAG GGU AGC CCU Met Trp Gly Pro Lys Gly Ser Pro AUG UGG CGG ACC CAA GGG UAG CCC Met Trp Arg Thr Gln Gly Stop Supresión intragénica de un desfase +1 C AUG UGG GGA CCC AAG GGU AGC CCU Met Trp Gly Pro Lys Gly Ser Pro AUG UGG CGG ACC CAA GGG UAG CCC Met Trp Arg Thr Gln Gly Stop AUG UGG CGG ACC CAA GGG UAG CCC Met Trp Arg Thr Gln Gly Stop AUG UGG CGG ACC CAA GGG AGC CCU Met Trp Arg Thr Gln Gly Ser Pro Sustitución de un par de nucleótidos Clases de sustituciones Transición A C Efectos de las sustituciones G T Transversión A C, T G C, T C A, G T A, G Ninguno (mutación silenciosa) Cambio de un aminoácido Terminación prematura Sustitución de un par de nucleótidos Caso 1: Mutación silenciosa AUG UGG GGA CCC AAG GGU AGC CCU Met Trp Gly Pro Lys Gly Ser Pro AUG UGG GGG CCC AAG GGU AGC CCU Met Trp Gly Pro Lys Gly Ser Pro AUG UGG GGA CCC AAA GGU AGC CCU Met Trp Gly Pro Lys Gly Ser Pro AUG UGG GGA CCC AAG GGU AGU CCU Met Trp Gly Pro Lys Gly Ser Pro Ej. valina Ej. leucina 1 pareja UUA UUG 1 cuarteto CUU CUC CUG CUA UUPu CUX 1 cuarteto GUX GUU GUC GUA GUG Leu 6 Ser 6 Arg 6 Val Pro Thr Ala Gly 4 4 4 4 4 Ile 3 Tyr His Asn Gln Cys Glu Asp Tyr Asn 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Met 1 Trp 1 Cambio de un aminoácido Fenotipo Efecto sobre proteína Reversión Silencioso, rezumante o nulo Sustitución de un aminoácido Retromutación Supresión intragénica Supresión intergénica GUU Val AUU Ile CUU Leu UUU Phe GUU Val GAU Asp GCU Ala GGU Gly Supresión intragénica de una mutación de cambio de sentido “missense” AUG Met UGG Trp GGA Gly CCC Pro AAG Lys GGU Gly AGC Ser CCU Pro AUG Met UGG Trp GGA Gly CUC Leu AAG Lys GGU Gly AGC Ser CCU Pro AUG Met UGG Trp GGA Gly CUC Leu AAG Lys GGU Gly AGA Arg CCU Pro Compensa el efecto de la primera mutación sobre la estructura de la proteína Supresión extragénica de una mutación de cambio de sentido (“missense”) Gen 1 Gen 1 Gen 2 Gen 2 Supresión extragénica de una mutación de cambio de sentido (“missense”) Gen 1 Gen 1 Gen 2 Gen 2 Terminación prematura (“nonsense”) Fenotipo Nulo Efecto sobre Finalización prematura de la traducción proteína (proteína truncada) Reversión Retromutación Supresión extragénica por tRNAs mutados UGG Trp UUG Leu UCG Ser CAG Gln UAG “ámbar” GAG Glu AAG Lys UAU UAC Tyr AUG Met AUG Met UGG Trp UGG Trp GGA Gly GGA Gly CCC Pro CCC Pro AAG Lys UAG Stop GGU Gly GGU AGC Ser AGC CCU Pro CCU AUG Met UGG Trp GGA Gly CCC Pro AAG Lys GGU Gly AGC Ser CCU Pro AUG Met UGG Trp GGA Gly CCC Pro UAG Stop GGU AGC CCU AUG Met UGG Trp GGA Gly CCC Pro UAC Tyr GGU Gly AGC Ser CCU Pro Gln Gln GUC GUC tRNAGln CAG RNAm Mutación en un gen de tRNAGln tRNAGln con un anticodón alterado (GUC AUC) Gln AUC tRNAGln con un anticodón alterado (GUC AUC) AUG Met UGG Trp GGA Gly CCC Pro UAG Stop GGU AGC CCU AUG Met UGG Trp GGA Gly CCC Pro UAG Gln GGU Gly AGC Ser CCU Pro Terminación prematura Terminación natural UAG UAG RNAm El tRNA supresor compite favorablemente con los factores de liberación El tRNA supresor compite desfavorablemente con los factores de liberación Otras interacciones genéticas además de la supresión): Letalidad sintética (fenotipo sintético) X mutA mutB mutA mutB Viable Viable No viable (o crecimiento lento)
