Descubre Cómo Tu Cuerpo Corrige Errores Genéticos Diariamente

En anteriores blogs de genética 101, hemos explorado qué son las mutaciones y cuáles son sus diferentes tipos. En esta ocasión, Nanolab te informa sobre cómo el cuerpo corrige estas mutaciones. Después de todo, siempre estamos mutando. Cada día, nuestro cuerpo acumula aproximadamente 37 trillones de mutaciones entre todas sus células, una cantidad colosal. Sin embargo, la gran mayoría de estas mutaciones no causan daño. Muchas ocurren en secuencias del ADN inconsecuentes, otras son corregidas y otras son eliminadas. Veamos cómo el cuerpo maneja tanta mutación. 

Las mutaciones

Como recordatorio, una mutación es un cambio en la secuencia genética. Aunque puede sonar grave, la mayoría de las mutaciones no lo son. No toda la secuencia genética codifica proteínas; de hecho, gran parte de nuestro ADN es un poco redundante. Las partes codificantes de un gen, aquellas necesarias para formar proteínas, se llaman exones. El resto, que no codifica proteínas, se denomina intrones. 

Casi todo el ADN es no codificante. Solo el 1% del ADN contiene instrucciones para formar proteínas y hacer que el cuerpo funcione. Por ello, la mayoría de las mutaciones suelen ser inconsecuentes. Sin embargo, el cuerpo prefiere evitar mutaciones, ya que, aunque muchas pueden ser inofensivas, otras pueden ser catastróficas. Por esta razón, el cuerpo tiene métodos de defensa contra las mutaciones. 

Las mutaciones son alteraciones en una receta. Imagina que tu receta de pastel de chocolate te indica poner vainilla. El resultado no será un pastel de chocolate. 

Las mutaciones y el control celular

Muchas mutaciones ocurren en intrones, partes del ADN que son menos relevantes. Sin embargo, las mutaciones también pueden darse en sitios altamente vitales. Las mutaciones que causan enfermedades raras, como la fibrosis quística, suelen heredarse o formarse de novo (ser nuevas) durante el desarrollo embrionario. Ese tipo de mutaciones afecta a todas las células del cuerpo. Por otro lado, las mutaciones que desarrollamos a lo largo de la vida son de otra índole. 

Las mutaciones cotidianas ocurren en diferentes células del cuerpo y no afecta a todas a la vez. Por ejemplo, un lunar. Se trata de una parte de la piel que ha sufrido una mutación genética. En realidad, un lunar es un tipo de tumor benigno de las células que producen melanina, el pigmento de la piel. Un lunar afecta solo una pequeña fracción de todas las células de la piel. El peligro de las mutaciones que acumulamos cada día es que ocurran en genes de control celular. 

Las células deben mantenerse bajo control para evitar su multiplicación descontrolada. Para ello, contamos con genes de control celular que se encargan de regular la división celular. Si una mutación ocurre en uno de estos genes, puede iniciarse una cadena de eventos que llevan a la formación de un tumor o, peor aún, un cáncer. 

Mutamos todo el tiempo. El mismo Sol es la mayor fuente de radiación en nuestro planeta. 

Las células contra las mutaciones

Mutar es parte de la vida y es imposible evitarlo. Sin embargo, el cuerpo tiene muchas formas de corregir mutaciones o, en su defecto, de impedir que una mutación peligrosa se extienda. Revisemos algunas formas en las que el ADN se puede reparar. 

Aunque no somos plantas, podemos aprovechar la luz solar de diversas maneras, una de ellas es para corregir mutaciones. Nuestras células cuentan con una proteína llamada fotoliasa que, al recibir luz solar, se activa y corrige daños en el ADN. Es un mecanismo muy inteligente, ya que la luz UV del sol es una forma de radiación que provoca mutaciones en el ADN. Afortunadamente, hemos evolucionado una proteína que se activa al mismo tiempo y corrige esas mutaciones. Este proceso de reparación se conoce como fotorreactivación. 

Las células también cuentan con sus propios editores y correctores. Diversas proteínas leen y verifican que el ADN esté correctamente escrito. Cuando detectan errores, realizan un proceso que se conoce como escisión, donde cortan un fragmento de ADN y lo reescriben. Este es el método más común para corregir errores en el ADN. Incluso permite reparar errores más grandes. 

¿Cómo saben las proteínas correctoras de ADN que hay un error? Lo logran gracias a que el ADN es helicoidal y está compuesto por dos hebras complementarias. Si una hebra muestra un error, se puede usar la otra para identificarlo y corregirlo. Recuerda que el ADN está compuesto por cuatro bases: (A) adenina, (T) timina, (C) citosina y (G) guanina. Cada una de estas moléculas tiene su pareja correspondiente. A se empareja con T y C con G. 

Similar a la escisión, existe la reparación de malos apareamientos. Cuando una base está mal emparejada, se elimina y se reemplaza por la correcta. Por ejemplo, si hay una (A) adenina está emparejada con una (C) citosina, las proteínas de edición reconocen el error y cambian la (C) citosina por una (T) timina.

A veces, ambas hebras del ADN reciben daños, y es imposible que la célula sepa cuál era la secuencia original y correcta. Aun así, para mantenerse con vida, la célula cuenta con dos mecanismos de reparación llamados recombinación. Uno de ellos es la recombinación homóloga, un proceso lento, pero que da mejores resultados. En este caso, la célula busca una plantilla para reescribir su ADN. Gracias a que tenemos dos cromosomas y, por lo tanto, dos copias de cada gen, la célula puede copiar la información del cromosoma sano. Esto mantiene al ADN estable, aunque puede eliminar genes. Aunque tenemos dos copias de cada gen, estas no son idénticas, ya que cada una proviene de un progenitor, es decir, del padre y de la madre.

La otra forma de corregir errores cuando ambas cadenas del ADN están dañadas es pegarlas y rezar que no se haya perdido nada importante. Este proceso se conoce como recombinación no homóloga. Se trata de una reparación muy deficiente que puede causar mutaciones graves, pero permite que el ADN permanezca estable. 

Aunque mutamos continuamente, las células tienen un gran número de editores y correctores para corregir mutaciones. 

El ciclo celular y la apoptosis

Aunque la edición y corrección de mutaciones fallen, las células cuentan con otros mecanismos de seguridad. Una célula debe pasar por varios puntos de control para multiplicarse. Existen proteínas del ciclo celular que verifican el estado del ADN y, si detectan grandes daños, impiden que la célula continúe desarrollándose. Estas proteínas no corrigen errores, sino que impiden que las células muy dañadas sigan viviendo. Algunas proteínas del ciclo celular pueden detener el desarrollo de la célula y dejarla en un estado similar a la animación suspendida, impidiendo su multiplicación. Otros genes y proteínas de este ciclo activan un mecanismo llamado apoptosis. 

La apoptosis es un mecanismo de seguridad que esencialmente consiste en un suicidio celular. Cuando una célula contiene graves errores, proteínas como p53 pueden detener su multiplicación y hacer que la célula opte por morir. Durante la apoptosis, la célula, mediante diversas proteínas, comienza a autodegradarse. De esta forma, no pone en riesgo al organismo multicelular. 

El sistema inmune

Cuando fallan tanto las correcciones como las proteínas del ciclo celular y la apoptosis, entra en acción el sistema inmune. Existen diversos tipos de glóbulos blancos. Aunque una de sus tareas principales es combatir infecciones, una clase de linfocitos llamados TCD8 se especializa en combatir células potencialmente malignas. 

Toda célula debe mostrar su identidad mediante proteínas. Cuando una célula está dañada, muestra proteínas alteradas. Los linfocitos TCD8 reconocen estas proteínas como una señal de peligro e inician el sistema de apoptosis de la célula de manera “manual”. Si esto falla, el linfocito TCD8 asesina a la célula mediante enzimas. Podrías imaginarlo como un disparo: el linfocito TCD8 esparce proteínas que abren agujeros, provocando que esta reviente.

A veces, las células mutadas son muy astutas y logran engañar a los linfocitos TCD8, mostrándose como benignas sin serlo. Sin embargo, el cuerpo ha evolucionado una segunda línea de defensa: los linfocitos NK, especializados en combatir células malignas. Los linfocitos NK actúan de manera similar a los linfocitos TCD8, pero utilizan diferentes proteínas para revisar células. Los linfocitos NK suelen ser más agresivos que los linfocitos TCD8 y son más difíciles de engañar. Además, no intentan arrancar el sistema de apoptosis de manera manual; en su lugar, destruyen a las células dañadas inmediatamente. Estos linfocitos no juegan a ser el policía bueno.

El sistema inmune elimina células malignas todos los días, es parte de los mecanismos de defensa contra el cáncer.

Los sistemas no son infalibles

Con los años, los sistemas de reparación y protección del cuerpo se vuelven menos eficientes; es parte de envejecer. Cada año acumulamos más mutaciones. Aunque nuestro cuerpo presenta 37 trillones de mutaciones al día, la mayoría se corrige y solo unas cuantas se conservan en el ADN. Sin embargo, cada día, acumulamos un mayor número de mutaciones. Esto explica porqué el cáncer es más frecuente conforme avanza la edad: el ADN se vuelve más inestable debido a la acumulación de mutaciones. 

Existe una teoría que sugiere que el cáncer es un mecanismo natural que limita la vida, evitando la inmortalidad de las células. Sin duda, comprender cómo se repara el ADN y cómo prevenir su daño son claves para entender el envejecimiento y el cáncer. Esperamos que hayas disfrutado aprendiendo cómo el cuerpo corrige las mutaciones. En Nanolab, nos apasiona la genética y nuestros laboratorios ofrecen un amplia gama de estudios genéticos, como los estudios de cáncer hereditario, que buscan determinar si las proteínas del control celular funcionan adecuadamente. Esperamos que sigas explorando el maravilloso mundo de la genética con nosotros.

Referencias

Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Molecular Biology of the Cell. 4th edition. New York: Garland Science; 2002. DNA Repair. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26879/

Chatterjee, N., & Walker, G. C. (2017). Mechanisms of DNA damage, repair, and mutagenesis. Environmental and molecular mutagenesis, 58(5), 235–263. https://doi.org/10.1002/em.22087

Cooper GM. The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. DNA Repair. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9900/

Shen, H., & Li, Z. (2022). DNA Double-Strand Break Repairs and Their Application in Plant DNA Integration. Genes, 13(2), 322. https://doi.org/10.3390/genes13020322

Wang, J. DNA damage and apoptosis. Cell Death Differ 8, 1047–1048 (2001). https://doi.org/10.1038/sj.cdd.4400938

Wolf A. M. (2021). The tumor suppression theory of aging. Mechanisms of ageing and development, 200, 111583. https://doi.org/10.1016/j.mad.2021.111583