Mutagénesis

Mutagénesis

Mutagénesis: Es aquella modificación del material genético que resulta estable y transmisible a las células hijas que surgen de la mitosis. Las lesiones generadas por estos agentes mutagénicos pueden resultar en modificaciones de las características hereditarias o la inactivación del ADN. Cuando el ADN afectado corresponde a células de la línea germinal se relacionan con la aparición de enfermedades hereditarias, mientras que las mutaciones que se dan en las células somáticas están relacionadas con enfermedades degenerativas y procesos carcinogénicos.

Objetivos

Analizar las mutaciones inducidas por agentes físicos, químicos y biológicos, y sus interacciones y mecanismos de acción. La razón para aislar y caracterizar una mutación es poder saber sus consecuencias, es decir su fenotipo. En otras palabras las propiedades de una función normal puede ser aprendida por medio de las consecuencias de la perturbación o la eliminación de un solo gen o un elemento genético.
Los mutágenos según lo establecido en 1983 por la comisión internación para la protección contra mutágenos y carcinógenos, son aquellos agentes que tienen afinidad para interactuar con el ADN, es decir agentes que ocasionan daño al material genético y componentes asociados en dosis subtóxicas.

Historia

A fines de la década de 1920, los investigadores descubrieron que se pueden obtener mutaciones (cambios en el ADN) exponiendo a las plantas a agentes mutágenos físicos (rayos X y gamma, neutrones, protones, etc.) o químicos (etilmetanosulfonato, azida sódica, etc). Estas mutaciones ocurren al azar en el genoma y generan una enorme variabilidad que puede dar lugar a la aparición de características interesantes, las que son seleccionadas por el agricultor. Así se obtuvo el pomelo rosado, a partir del pomelo blanco mutagenizado por radiación. Otros cultivos modificados por mutagénesis son:[[trigo, arroz, lechuga y porotos, entre otros.
La mutagénesis no es dirigida se induce una gran cantidad de variaciones a través de los agentes mutagénicos en diferentes cromosomas, proporcional a la dosis del agente que se empleó para causar las mutaciones. Las mutaciones que se inducen son al azar, no se sabe qué tipo de mutaciones o dónde en el genoma de la planta ocurren, pero dan nuevas variedades que pueden ser aprovechables porque ofrecen caracteres nuevos interesantes.

Tipos de mutagénesis

La mutágenesis se puede dividir en dos tipos principalmente, al azar o dirigida.

• Mutagénesis aleatoria: Son mutaciones puntuales introducidas en posiciones aleatorias en un gen de interés, típicamente a través de PCR utilizando una polimerasa de ADN propensa a errores ó con agentes mutagénicos.
  
• Mutagénesis dirigida: Método de elección para la alteración de un gen o secuencia de vectores en un lugar determinado, las mutaciones puntuales, inserciones o deleciones se introducen con la incorporación primers que contienen la modificación deseada con una ADN polimerada en una reacción de amplificación.
  

Mutagénesis en células o cultivo de tejidos in vitro

Ventajas

• Los explantes son más pequeños que cualquier órgano vegetativo: por tanto el tratamiento es más uniforme.
  

• Capacidad de regenerar plantas a partir de una o pocas células.
  

• Mayor facilidad para la segregación de quimeras cuando se formen.
  

• Se realizan a nivel de placa de Petri, con condiciones muy controladas.
  

• Reducción de los costos de los tratamientos físicos y químicos (mayor número de individuos por unidad de área )
  

Desventaja

• Contaminación en dependencia del manejo del material.
  

• Problemas que se presentan con los cambios epigenéticos y el rejuvenecimiento.
  

Limitaciones

• Solo pueden ser mutados genes que existan en las plantas.
• Las mutaciones son al azar, no pueden ser dirigidas a los genes específicos que se quieren mutar.
  

Particularidades biológicas del cambio de la mutagénesis ex vitro a in vitro

• Las células o tejidos pueden ser tratados con agentes mutagénicos tanto antes de su implantación in vitro o cuando estos ya están implantados.
  

• Los tratamientos con radiaciones de alta energía, pueden ser realizados en pequeños recipientes cerrados, placas de petri, etc, mientras que las radiaciones con baja penetración pueden realizarse sobre recipientes abiertos y probablemente sobre capas simples de tejido para lograr un tratamiento uniforme.
  

• El material una vez irradiado debe ser trasladado a un medio fresco ya que los efectos de la radiación pueden afectar los componentes del mismo.
  

• Los mutagénicos químicos, son usualmente añadidos en cantidades definidas a los medios de cultivo estériles mediante una jeringuilla o a través de su paso por filtros especiales.
  

• Las células en suspensión son incubadas con la dosis deseada y entonces filtradas, lavadas y suspendidas en un medio sin agente mutagénico.
  

Medidas para erradicar el problema de los cambios epigenéticos y el rejuvenecimiento

• Reducir al máximo el tiempo de los cultivos in Vitro.
  

• Empleo de medios de cultivo más simples.
  

• El empleo de un testigo de plantas propagadas in vitro ayuda mucho a la selección, teniendo en cuenta el efecto del rejuvenecimiento.
  

Fuentes

• López, J., Montano, N., Reinaldo, D., Rayas, A., Cabrera, M., Ventura, J.C , Sánchez, R., Mederos, V., Santos, A., Basail, M. and Roux, N. (2008) Development of a methodology for the propagation of Calcutta 4 and plantain genotypes from embryogenic cell suspensions and its interface with mutation breeding. In: International Symposium on Induced Mutations in Plants (ISIM) 12-15 August, Vienna, Austria. IAEA-CN-167-264P. pp 122
• Novak, F.J. Micke, A. 1988. Induced mutations and in vitro techniques for plant breeding. En: Plant breeding and genetic engineering. Proceedings ; International Symposium and Workshop on Gene Manipulation for Plant Improvement in Developing Countries, Kuala Lumpur (Malaysia), 30 Nov - 3 Dec 1987Zakri, A.H. (ed.) / Society for the Advancement of Breeding Researches in Asia and Oceania, Bangi (Malaysia), p. 63-86.
• Pérez , J. 1998. Mutagénesis in vitro. Capítulo 17. En: Pérez, J. (ed). Propagación y Mejora Genética de Plantas por Biotecnología. pp.297-326