Inserción (genética)

En genética , una inserción (también llamada mutación por inserción ) es la adición de uno o más pares de bases de nucleótidos en una secuencia de ADN . Esto puede ocurrir a menudo en regiones de microsatélites debido al deslizamiento de la ADN polimerasa . Las inserciones pueden tener cualquier tamaño, desde un par de bases insertado incorrectamente en una secuencia de ADN hasta una sección de un cromosoma insertada en otro. Se cree que el mecanismo de las mutaciones de inserción de una sola base más pequeñas es a través de la separación de pares de bases entre las hebras molde y cebadora seguida de apilamiento de bases no vecinas, que puede ocurrir localmente dentro del sitio activo de la ADN polimerasa. ^{[ 1 ]} A nivel cromosómico , una inserción se refiere a la inserción de una secuencia más grande en un cromosoma. Esto puede ocurrir debido al entrecruzamiento desigual durante la meiosis .

La adición de la región N es la adición de nucleótidos no codificados durante la recombinación por la enzima terminal deoxinucleotidil transferasa .

La inserción de nucleótidos P es la inserción de secuencias palindrómicas codificadas por los extremos de los segmentos genéticos recombinantes.

Las repeticiones de trinucleótidos se clasifican como mutaciones de inserción ^{[ 2 ] [ 3 ]} y, a veces, como una clase de mutaciones aparte. ^{[ 4 ]}

Las nucleasas de dedos de zinc (ZFN) , las nucleasas efectoras tipo activador de la transcripción (TALEN) y la edición genética CRISPR son los tres métodos principales utilizados en la investigación previa para lograr la inserción de genes. Y las herramientas CRISPR/Cas ya se han convertido en uno de los métodos más utilizados en la investigación actual.

Basándose en las herramientas CRISPR/Cas , se han desarrollado diferentes sistemas para lograr funciones específicas. Por ejemplo, una estrategia es el sistema de corte con nucleasas de doble cadena, que utiliza la proteína Cas9 normal con ARN guía simple (sgRNA) y luego logra la inserción del gen mediante la unión de extremos o la división celular con el sistema de reparación del ADN . ^{[ 5 ]} Otro ejemplo es el sistema de edición primaria , que utiliza la nickasa Cas9 y el ARN guía de edición primaria ( pegRNA ) que transporta los genes objetivo. ^{[ 5 ]}

Una limitación de la tecnología actual es que el tamaño para la inserción precisa de ADN no es lo suficientemente grande ^{[ 6 ]} para satisfacer la demanda de la investigación genómica. La transposición de ADN guiada por ARN es un área emergente para resolver este problema. ^{[ 7 ]} Se espera que se desarrollen y apliquen métodos más eficientes en el campo de la ingeniería genómica.

Las inserciones pueden ser particularmente peligrosas si ocurren en un exón , la región codificante de aminoácidos de un gen . Una mutación de cambio de marco , una alteración en el marco de lectura normal de un gen, se produce si el número de nucleótidos insertados no es divisible por tres, es decir, el número de nucleótidos por codón . Las mutaciones de cambio de marco alterarán todos los aminoácidos codificados por el gen después de la mutación. Por lo general, las inserciones y la subsiguiente mutación de cambio de marco harán que la traducción activa del gen encuentre un codón de parada prematuro , lo que resulta en el fin de la traducción y la producción de una proteína truncada. Los transcritos que portan la mutación de cambio de marco también pueden degradarse mediante la degradación mediada por codones de parada prematuros durante la traducción, por lo que no se produce ningún producto proteico. Si se traducen, las proteínas truncadas con frecuencia no pueden funcionar correctamente o no funcionan en absoluto y pueden dar lugar a diversos trastornos genéticos dependiendo del gen en el que se produce la inserción. ^{[ 8 ]}

Las inserciones dentro del marco de lectura ocurren cuando este no se altera; el número de nucleótidos insertados es divisible por tres. El marco de lectura permanece intacto tras la inserción y, muy probablemente, la traducción se completará si los nucleótidos insertados no codifican un codón de parada. Sin embargo, debido a estos nucleótidos, la proteína final contendrá, según el tamaño de la inserción, varios aminoácidos nuevos que pueden afectar su función.

• Indel
• mutagénesis por inserción
• Mutaciones con pérdida de función
• Mutaciones con ganancia de función
• Eliminación (genética)