Tema 1. Introducció (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 2º curso
Asignatura mutagenesis
Año del apunte 2015
Páginas 5
Fecha de subida 02/03/2015
Descargas 2
Subido por

Vista previa del texto

Grau de Genètica – Mutagènesi T-1 Gloria Hidalgo 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 induïr mutacions letals recessives en D. melanogaster mitjançant raigs X – demostra que els raigs X (ionitzants) podien induir mutacions lligades al sexe i letals. 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 (la 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.
1. 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.
1 Grau de Genètica – Mutagènesi T-1 Gloria Hidalgo 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.
 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, en realitat, 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.
2. GENOTOXICITAT El terme “Genotòxic” va ser feta servir per primer cop per Lars Ehrenberg al 1973, en un estudi sobre la relació del càncer i el dany genètic (the relation of cancer induction and genetic damage. In: Evaluation of Genetic Risks of Environmental Chemicals - Royal Swedish Academy of Sciences).
Una de les malalties més importats per les conseqüències i prevalença que té sobre la població mundial, el càncer, la qual sorgeix de mutacions espontànies o induïdes en gens específics.
2 Grau de Genètica – Mutagènesi T-1 Gloria Hidalgo Al 1983, la ICPEMC (Comissió Internacional per la Protecció contra els Mutàgens i Carcinògens Ambientals) aprofundeix en el concepte de genotoxicitat – substància que té capacitat d’interaccionar amb el DNA. Aquesta interacció pot ser directa i promutàgens o indirecta.
Tot i això, que una substància sigui mutagènica en un organisme no té perquè implicar necessariament un perill per la espècie humana. En el fons en la societat del segle XXI estem sotmesos a molt agents que poden ser nocius, però no tenen perquè ser-ho.
El 1979, 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.
Test d’Ames Bruce Ames estava interessat en estudiar la síntesi de la histina. A partir d’aquí va fer servir com a una de les estratègies un test ràpid de mutació gènica de procariotes – Aquest test es pot extrapolar a qualsevol organisme i a qualsevol gen.
- > Un bacteri que no pot produir histina (his ) i si no hi ha suplement exògen no pot créixer. De manera espontània o degut a tractaments hi haurà una proporció de gens his- que muten al tipus normal (retromutació). De manera que hi haurà creixement a causa de una mutació.
Permet avaluar la capacitat mutagènica: si augmenta el creixement a partir de l’addició d’un compost, aquest serà mutàgen.
Qualsevol sistema d’assaig estarà avaluant una mutació en concret, no altres mutacions. Per tenir un efecte global necessitem la informació de mutació genètica, cromosòmica, etc.
En els anys 80, sobretot a través del programa de la EPA, es van anar fent estudis. Per aquest temps sabien que una sèrie de compostos produien càncer en rosegador – tractament és carcinògenic.
Un assagi de carcinògens in vivo dura temps, però un test d’Ames no gaire. Tot aquells compostos que són cancerígens en rosegadors se lis va aplicar el test d’Ames i van trobar una relació molt alta (del 90%).
Això va fer pensar que un mutagen és cancerigen, però no es pot extrapolar a tots els mutàgens. Ja que al que se li aplicava al ratolí (en dosis i en temps de exposició) no passarà a cap humà de forma natural.
Al 1982 va ser la primera vegada en que un grup de recerca, entre els quals es trobava l’espanyol Marioano Barbacid (director de CNIO), va demostrar la relació entre una mutació gènica puntual (a vegades afecta una sol base) i el desenvolupament d’una càncer de bufeta en humans. No obstant, no qualsevol canvi de base val, sinó que ha de ser en una posició molt especifica en un gen molt específic.
3 Grau de Genètica – Mutagènesi T-1 Gloria Hidalgo Quan les cèl·lules tumorals comencen a créixer de manera descontrolada es forma un tumor. Aquestes cèl·lules són diferents a la resta, canvia la fisiologia i la bioquímica de la cèl·lula i també hi havia canvis a nivells cromosòmic (ja sigui aberracions estructurals o canvis numèrics). En la següent etapa no només danyen el òrgan on s’han originat sinó que també afecten a més òrgans a on han estat disseminades (metàstasi). Hi ha casos on es produeix neovascuralització (irrigació nous vasos), de manera el tumor rebrà el seu propi oxigen per alimentar les cèl·lules tumorals.
Existeixen diferents gens les mutacions dels quals estan associades en aquest procés. Pensar que una sola mutació ja es carcinogènica és fals, normalment els càncer en humans es necessiten de l’ordre d’unes 4 mutacions: 2 en protooncogens i 2 en gens supressor de tumors.
“Un podia definir el càncer en tres paraules: multifàsic (amb múltiples etapes: de iniciació a metàstasis), multigènic (implicat diversos gens) i multicasual (moltes causes: químiques, físiques, etc)” 2.1. MUTÀGENS DIRECTES I INDIRECTES Mutagen directa: un producte químic pot arribar al DNA, interaccionar amb ell i causa una mutació.
Mutagen indirecta: un producte que perse no interaccionaria amb el DNA (si no hi ha interacció no hi ha efecte genètic), però aquell producte pot ser modificat pel enzims que es troben dins de la cèl·lula. De forma que algun subproducte pot ser el que s’uneixi el DNA i causi mutacions – la molècula ha de ser transformada metabòlicament.
* Per fer invitro = invivo, s’ha d’afegir de forma externa una font metabòlica. Aquest activació metabòlica es una cosa que es va començar a fer Ames.
4 Grau de Genètica – Mutagènesi T-1 Gloria Hidalgo 3. MUTAGENICITAT, CARCINOGENICITAT I EPIDEMIOLOGIA Estudi epidemiològic: es fa un estudi de les dades que es tenen, com els casos d’un càncer X, i s’intenten explicar d’una manera raonada –si és normal o esta induït per algun tipus d’acció (Ex: hàbit – alcohol).
No estem en un area on un únic investigador pugui arribar a una conclusió molt valida, extrapolable i amb una cerca aplicabilitat – en un tema concret es poden trobar veritats, però limitades.
Parlem d’un àmbit on els investigadors s’han de comunicar i ajudar per arribar a extreure conclusions bones. Per tant en temes de salut val la pena complementar-se i arribar a una bona conclusió amb coneixement de tots els aspectes (cada investigar és expert en un àmbit concret: carcinogènesi, mutagènesi i epidemiologia).
*Moltes vegades el temps per confirmar una sospita són molt anys.
4. AVANÇOS EN TECNOLOGIA I PROTOCOLS EMPRATS EN LA RECERCA SOBRE MUTAGÈNESI I TOXICOLOGIA GENÈTICA Al llarg de l’evolució de la ciència es van dissenyant diferent protocols pensats per un cas en concret, però en la majoria de casos aquests protocols són útils en altres camps de la 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 (no varia informació perquè s’intercanvien troços iguals), que en realitat el que indica és 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 desapercebuts.
A més, si els adductes es troben en proteïnes, significarà que encara que no ho detectem, també podrien afectar al DNA (afecten a nivell de isometria i a nivell de distribució).
- Somatic cell hybridization.
- Shuttle (llançadera) vectors.
- Nucleic acid hybridizations methods.
5 ...