Viendo las mutaciones en vivo y en directo

Las mutaciones son la principal fuerza evolutiva de los seres vivos, son cambios en la secuencia de un gen a través de inserciones de nuevas secuencias, deleciones de uno o más nucleótidos o cambio de un nucleótido por otro (transiciones o transversiones), que provocan que la proteína codificada por el gen pierda su función, su especificidad o adquiera una nueva característica que le permita tener una ventaja en su supervivencia.

Sin embargo, la única forma de ver las mutaciones es a través de los fenotipos, o sea, la forma final de un determinado organismo. Por ejemplo: una mutación en un gen hace que los ojos de la mosca de la fruta sean blancos en vez de rojo. Los ojos de la mosca los podemos ver, y si son blancos sabemos que es debido a una mutación, pero no podemos ver directamente la mutación (a menos que secuenciemos el gen) y mucho menos el momento preciso en que se da esta mutación. Además, existen muchas mutaciones que no expresan un fenotipo característico. Hay mutaciones que no cambian la función de la proteína porque pueden cambiar un nucleótido por otro pero codificar para el mismo aminoácido o pueden codificar para otro aminoácido con características similares al anterior o aminoácidos que no forman parte del sitio activo de la enzima.

Además, las mutaciones son tan raras – en mamíferos es de 1 en 2.2x10⁹ nucleótidos – que sería imposible ubicarlos en el preciso momento en que están ocurriendo durante la replicación del ADN. Pero, ¿por qué es tan baja la tasa de mutación? Las mutaciones se dan de manera más frecuente de lo que pensamos; pero, la evolución ha permitido el desarrollo una maquinaria de reparación de errores: mismatch repair machinery (MutS, MutL, MutH) y el proofreading de las enzimas polimerasas. Entonces, si queremos ver las mutaciones en vivo y en directo, por qué no marcamos una de las proteínas de estas maquinarias y le hacemos un seguimiento, de seguro que nos llevarán a los puntos donde se están dando las mutaciones!.

Esto fue lo que hizo Marina Elez et al. de la Universidad Paris Descartes y lo publicó el día de ayer en la revista Current Biology. Marina marcó con una molécula fluorescente a un derivado funcional de MutL – proteína clave en la maquinaria de reparación de errores. La proteína MutL se une alrededor de las mutaciones que no pueden ser reparadas formando agregados proteicos (“clusters”). Gracias a que la proteína estaba marcada con una molécula fluorescente, se podía ubicar rápidamente donde estaban las mutaciones, simplemente por el brillo que emitían. De esta manera pudieron ver en vivo y en directo las mutaciones; y además, pudieron cuantificar la cantidad de mutaciones que se daban en el ADN ya que era directamente proporcional a la intensidad de fluorescencia emitida. De esta manera pudieron corroborar la tasa de mutación global de E. coli el cual coincidía con los valores estimados previamente.

Si bien la técnica calcula la tasa de mutación de una célula individual, al repetir en experimento en varias células observaron que las tasas de mutación seguían una distribución de Poisson, lo que sugiere que todas las células en la población tienen casi la misma tasa de mutación. Esta técnica será muy usada para estimar de manera más exacta las tasas de mutaciones, no sólo en otras bacterias, sino también en organismos eucariotas, de manera independiente a su fenotipo. También ayudarán mucho en el diagnóstico temprano de cánceres y desarrollo de tumores, los cuales se caracterizan por una alta tasa de mutación en sus genomas.

Referencia:

Current Biology, DOI: 10.1016/j.cub.2010.06.071