Fundamentos de Genética: Ligamiento, Mutaciones y las Bases del Cáncer

Genes Ligados y Principios de la Herencia

Para comprender el ligamiento, es fundamental recordar dos principios clave de la herencia:

• Segregación: Es la separación durante la meiosis de los dos alelos de cada gen, que se encuentran en cromosomas homólogos.
• Distribución independiente: Postula que los alelos de un gen se segregan independientemente de los alelos de otros genes, lo que permite todas las combinaciones de alelos posibles en los gametos. Sin embargo, este principio solo se cumple para genes cuyos loci (posiciones) estén en cromosomas distintos.

Se dice que dos loci están ligados si se encuentran en el mismo cromosoma. Por lo tanto, los genes ligados son aquellos que están físicamente unidos en la misma estructura cromosómica, provocando que sus alelos tiendan a heredarse conjuntamente. En casos de ligamiento completo, ciertas combinaciones de fenotipos pueden ser imposibles de obtener.

Mutaciones: Alteraciones del Material Genético

Una mutación es cualquier alteración en el material genético. Esta modificación puede cambiar la función biológica de un gen o hacer que actúe de forma incorrecta. Si el segmento alterado corresponde a una región reguladora, pueden verse afectados otros genes dependientes de ella.

Clasificación de las Mutaciones

Las mutaciones se pueden clasificar según diferentes criterios:

• Según sus efectos en la supervivencia del organismo:
  • Perjudiciales: Disminuyen la probabilidad de supervivencia.
  • Beneficiosas: Aumentan la probabilidad de supervivencia.
  • Neutras: No afectan la supervivencia del individuo.
• Según el tipo de células afectadas:
  • Somáticas: Ocurren en las células del cuerpo. No son heredables.
  • Germinales: Afectan a los gametos (óvulos y espermatozoides) y, por lo tanto, son heredables.
• Según la extensión del material genético afectado:
  • Génicas: Implican un cambio en la secuencia de nucleótidos de un gen.
  • Cromosómicas: Afectan la estructura interna de un cromosoma.
  • Genómicas: Provocan una variación en el número total de cromosomas.

Mutaciones Génicas o Puntuales

Son cambios químicos en el ADN que alteran, por lo general, un solo par de bases. Pueden afectar tanto a genes estructurales como a reguladores. Sus principales causas son errores no corregidos durante la replicación del ADN o la acción de agentes químicos o físicos (mutágenos).

• Sustitución de bases: Un par de bases es reemplazado por otro. Dependiendo del cambio, puede ser una mutación silenciosa (si no cambia el aminoácido, gracias a la degeneración del código genético) o provocar la síntesis de una proteína más larga o más corta (si se genera un codón de terminación prematuro).
• Cambios en la pauta de lectura: Se producen por la inserción (adición) o deleción (pérdida) de uno o más nucleótidos. Estos cambios alteran el marco de lectura de los tripletes, dando lugar a una proteína totalmente diferente a partir del punto de la mutación.

Mutaciones Cromosómicas o Estructurales

Afectan a la estructura de un cromosoma, alterando el orden o el número de genes, pero no la secuencia de bases de estos.

Alteración en el orden de los genes:

• Translocaciones: Un segmento de un cromosoma cambia de localización, insertándose en otro cromosoma no homólogo.
• Inversiones: Un segmento cromosómico gira 180º sobre sí mismo, invirtiendo la secuencia génica en esa región.

Alteración en el número de genes:

• Deleciones: Pérdida de un segmento cromosómico, lo que implica la pérdida de los genes contenidos en él.
• Duplicaciones: Un segmento cromosómico aparece repetido, por lo que existe una copia extra de ciertos genes.

Mutaciones Genómicas o Numéricas

Consisten en variaciones en el número normal de cromosomas de una especie, generalmente causadas por una segregación anómala durante la meiosis.

• Euploidías: Se altera el número normal de dotaciones cromosómicas completas. Incluyen la haploidía (un solo juego de cromosomas) y la poliploidía (más de dos juegos completos, como triploides o tetraploides). Son más frecuentes en vegetales y pueden dar lugar a la creación de nuevas especies.
• Aneuploidías: Los individuos afectados presentan algún cromosoma de más o de menos respecto a su dotación normal.
  • Trisomías: Existencia de un cromosoma extra (ej., Síndrome de Down en el par 21; Síndrome Triple X en los cromosomas sexuales).
  • Monosomías: Ausencia de uno de los cromosomas de un par (ej., Síndrome de Turner, donde falta un cromosoma X, causando, entre otros síntomas, genitales infantiles).

Agentes Mutagénicos

Aunque muchas mutaciones son espontáneas, otras se deben a la acción de agentes mutagénicos o mutágenos. Estos agentes aumentan significativamente la tasa de mutación de una especie al dañar o alterar la estructura del ADN. Se clasifican en:

• Físicos: Principalmente radiaciones, como los rayos X o la luz ultravioleta.
• Químicos: Compuestos químicos que reaccionan con el ADN y lo modifican.
• Biológicos: Ciertos organismos vivos, como algunos virus y transposones, que pueden insertar su material genético en el genoma del huésped.

El Cáncer y su Base Genética

El cáncer es una enfermedad causada por un proceso de división celular sin control, que provoca la multiplicación rápida y desorganizada de las células. Esta proliferación conduce a la formación de tumores y a la destrucción del tejido afectado. Cuando las células cancerosas invaden otros órganos, el proceso se denomina metástasis.

En el desencadenamiento del cáncer intervienen varios factores, pero su origen fundamental reside en cambios en el material genético, a menudo relacionados con alteraciones cromosómicas.

Genes Implicados en el Cáncer

Existen dos tipos principales de genes cuyas mutaciones están directamente relacionadas con el desarrollo del cáncer:

1. Oncogenes: Son genes que, al mutar o sobreexpresarse, provocan un aumento de las señales que estimulan la división celular. Se cree que los oncogenes (de los que se han descubierto más de 50) derivan de proto-oncogenes, que son genes normales que codifican proteínas implicadas en la regulación del crecimiento y la división celular.
2. Genes supresores de tumores: Codifican proteínas que normalmente inhiben la división celular o promueven la muerte celular programada (apoptosis). Una mutación que inactive estos genes elimina un freno crucial del ciclo celular, lo que estimula un aumento descontrolado de la división.