TEMA 1 - INTRODUCCIÓ (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 2º curso
Asignatura Mutagènesi
Año del apunte 2015
Páginas 4
Fecha de subida 11/02/2015
Descargas 4

Vista previa del texto

TEMA 1 – INTRODUCCIÓ Què és la mutagènesi? L’origen de les mutacions, tant espontànies com induïdes (encara que no parlarem de mutagènesi induïda).
Algunes dates d’interès - - - 1924. Müller va induir mutacions letals recessives a Drosophila melanogaster mitjançant raigs X. Va demostrar que els raigs X (ionitzants) podien induir mutacions lligades al sexe i letals en D. melanogaster.
En aquesta època encara no es coneixia com era el DNA.
1944. DNA com a material hereditari.
1947. Auerbach i Robson publiquen la inducció de mutacions a D. melanogaster causades per un agent químic, el gas mostassa. Aquesta substància s’utilitzava com a arma química a la Primera Guerra Mundial, i a l’igual que els raigs X, també podien induir mutacions lligades al sexe i letals en D. melanogaster, els seus efectes citotòxics eren molt semblants als dels agents ionitzants.
1953. Estructura del DNA.
1957. Mecanisme de la síntesi de proteïnes.
1958. Replicació semiconservativa del DNA.
1951. Model de l’operó.
1964-67. Desxiframent del codi genètic.
1964. Creació de la revista Mutation Research, per Fritz Sobels a Holanda. És una revista d’investigació en mutagènesi, encara vigent. És la revista del camp de la mutagènesi que més articles ha publicat.
1967. Síntesi de DNA in vitro.
1969. Fundació de la Environmental Mutagen Society (EMS) per Alexander Hollaender.
1970. Fundació de la European Environmental Mutagen Society (EEMS) per F. H. Sobels.
1979. Creació de la revista Environmental Mutagenesis per Seymour Abrahamson als EEUU.
1982. Oncogens.
1986. Creació de la revista Mutagenesis per James M. Parry al Regne Unit.
1988. Fundació de la Sociedad Española de Mutagénesis Ambiental (SEMA).
Quan parlem de substàncies mutagèniques, ho entenem com a substàncies químiques. Per generalitzar, deuríem d’emprar el terme AGENT mutagènic.
Cronologia de la toxicologia genètica Dins de la mutagènesi trobem la toxicologia genètica: acció tòxica sobre el material genètic, el DNA. Si els efectes són tòxics significarà que el dany provoca efectes perjudicials en l’individu o les cèl·lules.
Quan es produeix un dany primari en el DNA, aquest podria reparar-se pels sistemes de reparació del DNA. En trobem de dos tipus: - Sistemes de reparació error free: no cometen errors. S’anomenen sistemes de reversió, no de reparació.
Sistemes de reparació que cometen errors.
El dany primari no serà una evidència segura de que s’hagi generat una mutació. A més, hi ha substàncies que són tan tòxiques que apart de mutar també maten.
- - Finals dels anys 60: o Els mutàgens ambientals provoquen mutacions en humans? o Desenvolupament dels tests genètics.
1975 – 1985: o “Rapid screens” en S. typhimurium (assaig d’Ames).
o Mètodes d’examinació in vitro. Però, enrealitat, perquè els resultats siguin bons i reals, els experiments haurien de ser in vivo, ja que in vitro s’hauria d’extrapolar i per tant, els resultats perdrien validesa.
o Test en bateries.
- - Anys 90: implementació de mètodes d’examinació i valoració del risc per definir l’impacte de genotoxines ambientals.
Aplicació de mètodes d’examinació genètica cap a la detecció i comprensió mecànica de la carcinogènesi mitjançant: o Millor traducció dels resultats experimentals al risc en humans.
o Estudis mecànics.
o Dosis rellevants.
Des de finals dels anys 90: tecnologies innovadores basades en avanços en genòmica.
El que volem demostrar amb els estudis sobre toxicologia genètica és que agents no tòxics o agents tòxics en dosis subtòxiques sí que produeixen mutacions, encara que els individus sobrevisquin.
Genotoxicitat El terme genotòxic va començar a ser utilitzat de manera generalitzada a partir de la publicació del treball de Lars Ehrenberg et al. el 1973, sobre la relació entre càncer i dany genètic: the relation of cancer induction and genetic damage. In: Evaluation of Genetic Risks of Environmental Chemicals. Royal Swedish Academy of Sciences.
Deu anys després, el 1983, la Comissió Internacional per la Protecció contra els Mutàgens i Carcinògens Ambientals (ICPEMC) va establir una definició més detallada del terme genotòxic. Segons la mateixa, els agents genotòxics són tots els que tenen afinitat per interaccionar amb el DNA. Ara bé, això no constitueix necessàriament una prova de perillositat pel que fa a la salut humana: perquè un agent afecti al ratolí, a Saccharomyces... no té perquè afectar a humans. IMPEMC (1983) Screening strategy for chemicals that are potential germ-cells mutagens in mammals.
Mutation Research 114: 117-177. En aquesta revisió es deixa molt clar que els efectes nocius es deuen a que els agents són capaços d’interaccionar amb el DNA, encara que no sempre de forma directa. Els mutàgens podran ser directes, indirectes, promutàgens...
El 1979, Bruce Ames, emprant el seu conegut assaig de mutagenicitat amb Salmonella typhimorium, va identificar un bon nombre de contaminants químics capaços de causar mutacions en organismes procariotes i càncer en mamífers: Identifying environmental chemicals causing mutations and cancer. Science 204: 587-593. Ames estava interessat en un principi en investigar la síntesi de la histidina, però després es va dedicar a investigar mitjançant un test ràpid de mutació gènica.
Per exemple, pot ser que un bacteri salvatge hagi mutat i passi a ser auxòtrof per la histidina: his+  his-. Si no suplementem aquesta mutació ficant histidina en el medi, el bacteri no podrà créixer. A més, de manera espontània o induïda per tractament, els bacteris his- podrien patir una retromutació que els convertís una altra vegada en his+. Si fos de manera induïda, podríem mesurar la capacitat mutagènica de cert compost. En un assaig, mirarem com X compost afecta a Y tipus de mutació.
Després, als anys 80, la EPA va anar investigant i fent estudis. En un d’aquests sabien que certs compostos provocaven càncer en rosegadors per experiments in vivo. A partir d’aquí estudiaven aquests compostos amb el test d’Ames, i van trobar una correlació de més d’un 90%. Van “concloure” que qualsevol mutagen pot ser un carcinogen, però açò no es veritat, ja que tot depèn de la dosi i el temps d’exposició.
El 1982, el grup de recerca dirigit per Mariano Barbacid va demostrar que una mutació puntual d’un sol parell de bases era la responsable de que un proto-oncogen, implicat en el càncer de la bufeta en humans, adquirís la seva capacitat transformadora: A point mutation is responsible for the acquisition of transforming properties by the T24 human bladder carcinoma oncogene. Nature 300: 149-152. Un canvi de qualsevol parell de bases no produirà un càncer, sinó que sols certs canvis molt específics en produiran.
Carcinogènesi multifàsica Podem definir el càncer en tres paraules: - Multifàsic: amb múltiples fases o etapes des de l’inici del tumor i la carcinogènesi.
Multigènic: hi ha implicats diversos gens.
Multicausal: poden haver-hi moltes causes: químiques, físiques...
Hi ha gens en els quals les mutacions estan relacionades en l’aparició de càncer. Es fals que una sola mutació produeixi càncer, en realitat es necessiten diversos. En humans, per exemple, es podrien necessitar 4: 2 mutacions en oncogens i 2 més en gens supressors de tumors.
Hi ha casos en els quals fins i tot s’arriba a la neovascularització: es creen nous vasos sanguinis per a que el tumor rebi el seu propi oxigen per alimentar les cèl·lules tumorals. Per tant, una manera de frenar la metàstasi és frenar aquesta neovascularització.
Mutàgens directes i indirectes Pot ser que un producte químic arribi al DNA, el danyi i provoqui una mutació (mutagen directe).
Però, moltes vegades tenim un producte que per sí mateix no pot interaccionar directament amb el DNA, sinó que cal que un enzim el modifiqui perquè pugui interaccionar-hi.
Mutagenicitat, carcinogenicitat i epidemiologia En un estudi epidemiològic es miren quants casos de càncer d’X tipus per exemple hi ha hagut en els diferents anys en diferents zones, d’aquests quants han sobreviscut...
L’àrea de la mutagènesi és molt gran, i els seus resultats no són sempre extrapolables per espècies diferents de la qual s’ha fet l’estudi. Per arribar a resultats més o menys fiables, sobretot en l’àmbit de la salut, han de combinar-se estudis des del punt de vista de la mutagènesi, la carcinogènesi i l’epidemiologia.
Avanços en tecnologia i protocols emprats en la recerca sobre mutagènesi i toxicologia genètica De vegades, es dissenyen protocols o avanços tecnològics en cert camp científic que després resulten ser també molt útils en mutagènesi: - - - Development and use of plasmid-engineered bacteria strains for mutant detection.
Exogenous metabolic activation systems for use in routine in vitro tests: afegim una font d’acció metabòlica.
Chemical straining procedures for visualizing sister chromatid exchange. Si tractem les cèl·lules, podria incrementar el nombre d’intercanvis de cromàtides germanes, que en realitat el que indicaria seria un elevat nombre de trencaments de doble cadena.
High-resolution techniques to detect and identify DNA adducts. Un adducte pot trobar-se en el DNA o en proteïnes, és la unió d’un radical en alguna base o aminoàcid. Els adductes poden ser grans o petits; si són grans (en anglès anomenats bulky o gross) la cèl·lula tendirà a detectar-los i eliminar-los amb més freqüència que si són petits, ja que aquests podrien passar per desapercebuts. A més, si els adductes es troben en proteïnes, significarà que encara que no ho detectem, també podrien afectar al DNA.
Somatic cell hybridization.
Shuttle (llançadera) vectors.
Nucleic acid hybridizations methods.
...