Cuestión de Genes

Alteraciones genéticas: causas y tipos

¿Sabías que todos los seres humanos compartimos el 99,9% de la información genética? Esto quiere decir que lo que nos hace únicos, depende tan solo de ese 0,1% restante que varía entre individuos de nuestra especie y que determina nuestras características físicas (fenotipo), así como la forma en la que respondemos a factores ambientales. 

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¿Quieres saber más? En este artículo profundizamos en los distintos tipos de alteraciones genéticas que puede presentar el genoma, y cómo la ciencia ha avanzado en su conocimiento y en el desarrollo de aplicaciones desde la publicación en 2003 de la secuencia completa del genoma humano.

Conceptos clave 

En necesario aclarar una serie de conceptos clave para entender las posibles alteraciones genéticas que dan lugar a nuestra “individualidad”. Como ya explicamos en Genes y cromosomas: ¿cómo determinan nuestra vida y nuestra salud? y otros artículos de nuestro blog, ADN son las siglas de Ácido DesoxirriboNucleico, una molécula compleja que se encuentra en el núcleo  de la gran mayoría de células de nuestro cuerpo. 

El ADN contiene las instrucciones para la creación y el funcionamiento de las células de nuestro organismo: desde el color del pelo hasta las enfermedades genéticas que podemos desarrollar. 

La secuencia de ADN se representa de forma simplificada según la base del nucleótido:

  • Adenina (A)
  • Timina (T)
  • Guanina (G) 
  • Citosina (C)

Los nucleótidos por tanto se diferencian por la base que contienen, y la secuencia de ADN se representa de forma simplificada según la base del nucleótido como A, T, C o G. La estructura del ADN está formada por dos cadenas complementarias de nucleótidos, los cuales se unen de una manera específica: A con T y C con G, y constituyen los pares de bases de nucleótidos del ADN. Ambas cadenas se enrollan formando una doble hélice. 

Adn

Dogma central de la biología molecular 

El ADN contiene las instrucciones, pero por sí solo no puede llevar a cabo todas las funciones que tienen lugar en el organismo. Las encargadas de ejecutar las funciones son las proteínas, y el proceso por el cual de ADN llegamos a una proteína lo recoge el dogma central de la biología molecular. En la secuencia del ADN encontramos determinadas regiones conocidas como genes, que contienen la información para dar lugar a proteínas, que llevan a cabo funciones específicas en el organismo.

adn

En el interior de las células hay toda una maquinaria encargada de que este proceso se lleve a cabo correctamente. En primer lugar, el ADN se transcribe a ARN mensajero (ARNm) en el núcleo de la célula. En este proceso se sustituye el nucleótido T (timina) por U (Uracilo) en el ARNm (de cadena simple) que sale del núcleo y, gracias a unas estructuras especiales llamadas ribosomas, se traduce a proteína la cual está formada por una secuencia de aminoácidos. 

Pero… si el ARN está formado por la combinación de 4 bases y las proteínas están formadas por la combinación de 20 aminoácidos diferentes, ¿cómo funciona la traducción? 

La respuesta está en el código genético descrito en la década de los 60, por el que RW Holley, G Khorana y MW Nirenberg recibieron el premio Nobel de medicina. En la secuencia de ARNm los nucleótidos se leen de 3 en 3, formando un codón que se traduce en un aminoácido específico, como podemos ver en la tabla de abajo. Esas “señales” o codones codifican los aminoácidos que formarán las proteínas. Entre estas señales hay 4 especiales:

  • AUG: marca el inicio de la traducción
  • UAA, UAG, UGA: son los codones de parada, que señalizan la finalización de la traducción
Fuente: http://www.innovabiologia.com/biodiversidad/diversidad-animal/el-codigo-genetico/

Finalmente, genoma y exoma, ¿cuál es la diferencia? 

Al conjunto completo de ADN de un organismo, se le denomina genoma. En el caso del ser humano el genoma contiene más de 6.000 millones de nucleótidos. De hecho, si cogiéramos toda la secuencia de ADN de una única célula y la estirásemos, esta tendría más 2 metros de longitud. Pero de esos 6.000 millones de nucleótidos, actualmente se sabe que sólo una pequeña parte, aproximadamente el 2%, contiene información para formar proteínas, esa pequeña fracción es la que representa el exoma. Por lo tanto, decimos que el exoma es la región codificante del ADN, mientras que el resto del ADN corresponde a regiones no codificantes, que no contienen información para sintetizar proteínas. Y si no codifica para proteínas, ¿qué función tiene el ADN no codificante? Pues durante mucho tiempo se consideró “ADN basura”, sin embargo, gracias a los avances científicos se sabe que el ADN no codificante tiene múltiples funciones, entre la que destaca la regulación de la expresión de otros genes.

Llegados a este punto… 

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¿Qué son las alteraciones genéticas?

Cualquier cambio en la secuencia del ADN, puede alterar el código genético y, por tanto, puede que altere la síntesis de la proteína para la que codifica. 

Por ejemplo, si nos fijamos en la tabla del código genético, el codón CAA se traduce en el aminoácido glutamina, mientras que AAA se traduce en lisina, por lo que el cambio de un nucleótido por otro (C por A), cambia la composición de la proteína y puede que su correcto funcionamiento. Pero, si el cambio es a UAA, este codón en lugar de dar lugar a glutamina es un codón de parada por lo que se detiene la síntesis de la proteína.

Por tanto, la implicación clínica de una alteración genética dependerá de dónde se produce, es decir, si tiene lugar en la región codificante (exoma) o no y también si la alteración causa un cambio drástico en la síntesis de la proteína y por lo tanto en la función que esta lleva a cabo en el organismo.

¿Qué tipos de cambios puede haber?

El ejemplo que hemos visto anteriormente se trata de una sustitución, ya que se produce el cambio de un nucleótido por otro, pero hay más tipos de alteraciones genéticas, de manera general: 

  • Sustitución: cambio de una base por otra.
  • Deleción: eliminación de una serie de bases. 
  • Duplicación: duplicación de un fragmento de bases.
  • Inversión: inversión del orden de una secuencia de bases.

¿Por qué ocurren las alteraciones genéticas?

Podemos decir que, de manera general, las alteraciones genéticas tienen dos orígenes

  • Por factores externos, de tipo ambiental.
  • Por factores internos, de tipo genético. 

El cuerpo humano renueva de una forma regular casi todas las células de su organismo, para ello las células se dividen dando lugar a dos células hijas. Durante este proceso de división pueden producirse errores que dan lugar a la formación de alteraciones genéticas. Factores externos como el tabaco o la radiación solar, entre otros muchos, incrementan la probabilidad de que este tipo de errores tengan lugar. Estas alteraciones genéticas que afectan solo a la célula en la que se ha producido el error, se denominan somáticas, y no se transmiten a la descendencia.

Sin embargo, las alteraciones genéticas también pueden estar presentes desde el nacimiento. En caso de que el óvulo o el espermatozoide tenga un error en su material genético, este será transmitido al cigoto y quedará presente en todas sus células, ya que todas las células del “nuevo” ser humano parten de esa célula “original”. También es posible que la alteración se produzca durante la embriogénesis (proceso de transformación del cigoto al embrión), aunque las células sexuales no la presenten. En ambos casos estas alteraciones se denominan germinales, y las personas que las presentan pueden transmitirlas a la descendencia.  

Alteraciones genéticas, mutaciones y polimorfismos

Mutaciones

Seguro que has oído hablar de las mutaciones, y con toda probabilidad asocias el término a algo negativo. Esto tiene su razón de ser, ya que las mutaciones son alteraciones genéticas que se dan en menos del 1% de la población y que están asociadas a un riesgo más alto de desarrollar una enfermedad. 


Por ejemplo, seguro que has oído hablar del gen BRCA1, este gen tiene la función de controlar que la división celular se lleve a cabo correctamente evitando la formación de tumores. Cuando se produce una mutación en este gen, no hay un control de la división celular, por lo que aumenta el riesgo de desarrollar un tumor. Concretamente, las personas que tienen una mutación en BRCA1 tienen un riesgo de entre 46%-87% de desarrollar cáncer de mama a lo largo de la vida.

Polimorfismos

Los polimorfismos son alteraciones genéticas que están presentes en más del 1% de la población. La mayoría de los polimorfismos son los conocidos como polimorfismo de un solo nucleótido o SNP (por sus siglas en inglés), es decir que la alteración genética solo afecta al cambio de un nucleótido por otro. Hoy en día hay descritos millones de SNP distribuidos por todo el genoma, de hecho, se estima a lo largo del genoma hay 1 SNP cada 100 a 1.000 bases (A, T, G, C). 

Los SNP son responsables del 90% de lo que nos diferencia unos de otros, es decir, determinan la mayor parte de la variabilidad genética entre los individuos. Los rasgos fenotípicos, es decir, observables como el color de ojos hasta la estatura, que nos diferencian unos de otros, están determinados por polimorfismos genéticos. La mayoría de los SNP se encuentran en regiones no codificantes (98% del ADN) y no tienen un efecto directo en la salud. Otros SNP situados en regiones codificantes (2% del ADN) pueden influir en distintos aspectos en el individuo, como en una mayor susceptibilidad a desarrollar una determinada enfermedad de tipo multifactorial, para cuyo desarrollo influyen tanto factores genéticos como ambientales.

La variación genética, clave en la evolución 

De este modo, estas variaciones genéticas que todos tenemos en nuestro material genético son las que nos hacen únicos. Si no hubiera variación genética tampoco habría evolución y es que el origen de toda variación genética son las mutaciones, es decir, cambios estables y heredables (en sucesivas generaciones) en el material genético. Las mutaciones aumentan la diversidad genética, pero no tienen un objetivo adaptativo, ya que ocurren por azar.

Cada especie tiene una tasa de mutación distinta, modulada por la selección natural para que pueda enfrentarse de una forma equilibrada a la doble situación de estabilidad-cambio, inherente a todo entorno. 

¿Te gustaría saber qué te define genéticamente?

A principios del siglo XXI se publicó el primer borrador de la secuencia del genoma humano. Gracias a la participación de instituciones a nivel internacional se pudo llevar a cabo el Proyecto Genoma Humano que se desarrolló entre 1990 y 2003. El proyecto contó con un presupuesto inicial de 3 mil millones de dólares y el objetivo final era descifrar la secuencia completa del genoma humano, es decir, obtener todo el texto lineal constituido por la secuencia de As, Ts, Cs y Gs que conforman el ADN. 

Estos avances científicos dieron comienzo a la era genómica en el campo de la biología y la medicina y permitieron establecer la secuencia del genoma humano de referencia, es decir la secuencia de un genoma genérico mediante el cual hoy en día podemos analizar el genoma de cada persona.

Ahora ya sabes por qué las personas tienen distintos rasgos físicos, muestran más capacidad para un determinado deporte, o incluso tienen un mayor riesgo de sufrir una determinada enfermedad. Todo depende de ese 0,1% que nos hace únicos. La capacidad de detectar estas alteraciones genéticas de forma preventiva es fundamental para poder adaptar nuestra forma de vida a nuestra genética y mejorar nuestra calidad de vida.

En Veritas te ofrecemos esa posibilidad, conocerte aún más y mejorar tu vida y la de los que te rodean. El test myGenome de Veritas secuencia tu genoma completo y te permite conocer muchos aspectos genéticos relacionados con tu salud. 

Lo que hace solo unas décadas parecía ciencia ficción, es hoy en día una realidad a tu alcance con la que puedes acceder a una información de gran valor y a la medicina preventiva y personalizada.

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