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Los ovillos de ADN pueden ayudar a predecir la evolución de mutaciones

by notiulti

Modelo 3D de ADN. Crédito: Michael Ströck / Wikimedia / Licencia de documentación libre GNU

Los enredos en el ADN desenrollado pueden crear puntos calientes mutacionales en los genomas de las bacterias, según un nuevo estudio del Centro Milner para la Evolución de la Universidad de Bath.


Los autores del estudio dicen que estos hallazgos nos ayudarán en el futuro a predecir la evolución de bacterias y virus con el tiempo, lo que podría ayudar al diseño de vacunas y a una mejor comprensión de la resistencia a los antibióticos.

Si bien la mayor parte de la evolución está determinada por la selección natural, donde solo aquellos individuos que están adaptados a su entorno pueden sobrevivir y transmitir sus genes, un nuevo estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza muestra que la evolución también está influenciada por enredos en las hebras de ADN.

Un equipo de científicos, dirigido por la Universidad de Bath en colaboración con la Universidad de Birmingham, analizó la evolución de dos cepas de la bacteria del suelo Pseudomonas fluorescens (SBW25 y Pf0-1).

Cuando los científicos eliminaron un gen que permitía a las bacterias nadar, ambas cepas de la bacteria desarrollaron rápidamente la capacidad de nadar de nuevo, pero utilizando rutas bastante diferentes.

Una de las cepas (llamada SBW25), siempre mutaba la misma parte de un gen en particular para recuperar la movilidad.

Sin embargo, la otra cepa (llamada Pf0-1) mutó en diferentes lugares en diferentes genes cada vez que los científicos repitieron el experimento.

Para comprender por qué una cepa evolucionó de manera predecible y la otra impredecible, compararon las secuencias de ADN de las dos cepas. Descubrieron que en la cepa SBW25, que mutaba de una manera predecible, había una región donde la hebra de ADN se retorcía sobre sí misma, formando una maraña en forma de horquilla.

Estos enredos pueden alterar la maquinaria celular, llamada ADN polimerasa, que copia el gen durante la división celular y, por lo tanto, aumenta la probabilidad de que ocurran mutaciones.

Cuando el equipo eliminó la estructura de horquilla usando seis mutaciones silenciosas (sin cambiar la secuencia de la proteína producida), esto abolió el punto de acceso mutacional y las bacterias comenzaron a evolucionar en una variedad mucho más amplia de formas para recuperar su capacidad de natación.

La Dra. Tiffany Taylor, del Centro Milner para la Evolución, dijo: “El ADN normalmente forma una estructura de doble hélice, pero cuando se copia el ADN, las hebras se separan brevemente”.

“Hemos descubierto que hay puntos calientes en el ADN donde la secuencia hace que las hebras de ADN separadas se retuerzan sobre sí mismas, un poco como cuando se separan las hebras de una cuerda, esto da como resultado un enredo.

“Cuando la enzima ADN polimerasa corre a lo largo de la hebra para copiar el gen, choca con la maraña y puede saltar, provocando una mutación.

“Nuestros experimentos muestran que pudimos crear o eliminar puntos calientes mutacionales en el genoma alterando la secuencia para causar o prevenir el enredo de la horquilla.

“Esto muestra que si bien la selección natural sigue siendo el factor más importante en la evolución, también hay otros factores en juego.

“Si supiéramos dónde están los posibles puntos calientes mutacionales en bacterias o virus, podría ayudarnos a predecir cómo estos microbios podrían mutar bajo presión selectiva”.

Ya se han encontrado puntos calientes mutacionales en las células cancerosas, y los investigadores planean buscarlos en una variedad de especies bacterianas, incluidos patógenos importantes.

Esta información puede ayudar a los científicos a comprender mejor cómo evolucionan las bacterias y los virus, lo que puede ayudar a desarrollar vacunas contra nuevas variantes de enfermedades. También puede facilitar la predicción de cómo los microbios pueden desarrollar resistencia a los antibióticos.

Dr. James Horton, quien recientemente completó su Ph.D. en el Milner Center for Evolution, dijo: “Como muchos descubrimientos emocionantes, esto se encontró por accidente. Las mutaciones que estábamos viendo eran llamadas silenciosas porque no cambian la secuencia de proteínas resultante, por lo que inicialmente no pensamos fueron particularmente importantes.

“Sin embargo, nuestros hallazgos desafían fundamentalmente nuestra comprensión del papel que mutaciones jugar en adaptación “.


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Más información:
James S. Horton et al, Un hotspot mutacional que determina una evolución altamente repetible puede construirse y romperse mediante cambios genéticos silenciosos, Comunicaciones de la naturaleza (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-26286-9

Proporcionado por
Universidad de Bath

Citación: Los enredos de ADN pueden ayudar a predecir la evolución de mutaciones (2021, 19 de octubre) recuperado el 19 de octubre de 2021 de https://phys.org/news/2021-10-dna-tangles-evolution-mutations.html

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