genoma

Secuencia representada por el transcrito primario

Incluye extremos 5' y 3' no traducidos
y exones no codificantes

Solo incluye secuencias reguladoras
ubicadas en el transcrito primario

> 100,000 genes codificantes

Esenciales

Indispensables para el éxito reproductivo

Desarrollo de cigoto a adulto fértil

La inactivación o pérdida causa un
arresto irreversible del crecimiento

No pueden ser suplidos por otro gen

el organismo emerge de un circuito
de retroalimentación de interacciones

Líneas celulares

Germinales

Células reproductivas especializadas (gametos), pueden llevar una copia del genoma a la siguiente generación de organismos

Mutaciones, pueden ser propagadas a generaciones subsecuentes

Somáticas

Células del cuerpo, sin descendientes evolutivos; existen solo para ayudar a las células germinales a sobrevivir y propagarse.

Las mutaciones solo afectan a éstas células, y se transmiten durante la mitosis, pero no pueden ser transmitidas a una generación subsecuente de organismos

La mayoría de los cambios en el genoma son causados por errores en el procesamiento normal de la copia y mantenimiento del ADN genómico

Tipo de cambios evolutivos

Mutación dentro de un gen

Mutaciones puntuales

Sustitución de un nucleótido por otro, resultado de errores en la replicación que ocurren con una probabilidad de 10-10

Tipos

Nivel Nucleótidos

Transiciones

Remplazo de una base por otra
de la misma categoría química

Transversiones

Lo opuesto, remplazo por una
base de una categoría química
distinta

Nivel aminoácidos
(Regiones codificantes)

Sinónimas

La mutación cambia un codon por
otro para el mismo aminoácido.
También se les conoce como
mutaciones silenciosas

Neutral

Cambia la secuencia de
aminoácidos de una proteína
sin alterar su capacidad funcional

Con cambio de sentido
(missense mutation)

Cambia el codon por un aminoácido
distinto, también se conocen como
mutaciones no sinónimas

Si el remplazo es por un aminiácido
de un grupo químico distinto resulta
en una sustitución no conservativa

Da origen a cambios severos en
la estructura y función de las proteínas

Sin sentido
(non sense mutation)

El codon de un aminoácido
es cambiado por uno de
terminación

Producen productos protéicos
completamente inactivos

Inserción

Adición de uno o más nucleótidos

Deleción

Eliminación de uno o más nucleótidos

Mutación con desplazamiento
del marco de lectura
(Frameshift mutation)

Deleción/inserción que altera el marco de lectura del gen

Mutación directa
(forward mutation)

Cambia el fenotipo wild-type a un fenotipo mutante

Mutación inversa
(Reverse mutation)

Cambia el fenotipo mutante a wild-type

Mutación de pérdida de función

Mutación de ganancia de función

Causa la aparición y de una nueva
característica o función o causa la
aparición de una característica en un
tejido incorrecto o a un tiempo inapropiado

Mutación de pérdida de función

Causa una pérdida parcial o completa de función

Mutación letal

Causa muerte prematura

Mutación supresora

Suprime el efecto de una mutación anterior en un sitio distinto

intragénica

suprime el efecto de una mutación anterior en el mismo gen

intergénica

suprime el efecto de una mutación anterior en otro gen

Subtema

Mutación en el interior de regiones de ADN regulador

Duplicación de genes

Deleción de genes

Barejeo de exones
(Exon shuffling)

Transferencia Horizontal

Conjunto comprensivo de genes esenciales del genoma

Metodos experimentales

Mutagénesis aleatoria

Forma más rápida de generar mutantes

No garantiza la pérdida de función del gen mutado

aplicable solo a células u organismos haploides

Métodos

Mutagénesis química

Simple y de bajo costo

Varios genes mutados por genoma

Alto costo de mapeo genético
y capacidad reducida
(low-throughput)

Transposones

Cuando es acoplada con métodos de secuenciación de nueva generación permite una máxima capacidad y rapidez

Acoplada con barcoding, permite análisis en bulto (bulk) de pozas de mutantes en distintas condiciones

Trampa de genes
(Gene trapping)

Reporta la expresión del gen atrapado

Permite la identificación del gen alterado

Aplicable solo a especies con
genomas que contengan intrones

Mutagénesis dirigida

KO completo posible

Pocos efectos fuera del blanco

Métodos

Recombinación homóloga

Usada para KO completo

No funciona de manera
eficiente en todas las especies

Edición genética

Gran flexibilidad en términos
de la modificación introducida

CRISPR es escalable a todo el genoma

Alto costo y obtención de las enzimas
generadoras ZFN y TALEN a largo plazo

los sitios de corte que se amplifican
elevadamente pueden desencadenar
defectos de proliferación

Métodos de knockdown

Suceptibles de cribado de alta capacidad
(high-througput screening)

Variedad Amplia de organismos

No siempre lleva a una supresión completa

Métodos

Promotores represibles

Represión específica del gen de interés

Las mutantes tienen que ser
generadas individualmente

ARN de interferencia (RNAi)

Inducible, ajustable y reversión
supresible de la expresión genética

Más efectos fuera del blanco que
la edición genética, desencadenados
por regiones semilla cortas de 6-8 bases.

Represión de genes
basada en dCas9
(CRISPRi)

Alta especificidad de diana para el gen de interés

Efectos polares en ARNm policistrónicos

Limitado a genes que contengan
motivos adyacentes protoespaciadores
que flanqueen el sitio de inicio transcripcional