petite (ρ–) es un mutante descubierto por primera vez en la levadura Saccharomyces cerevisiae . Debido al defecto en la cadena respiratoria, las levaduras 'pequeñas' no pueden crecer en medios que contienen solo fuentes de carbono no fermentables (como glicerol o etanol) y forman pequeñas colonias cuando se cultivan en presencia de fuentes de carbono fermentables (como glucosa). ). El fenotipo petite puede ser causado por la ausencia o mutaciones en el ADN mitocondrial (denominado "Petites citoplasmáticos"), o por mutaciones en genes codificados en el núcleo que participan en la fosforilación oxidativa. [1] [2] Una pequeña neutra produce toda la progenie de tipo salvaje cuando se cruza con el tipo salvaje.
las pequeñas mutaciones se pueden inducir utilizando una variedad de mutágenos, incluidos agentes intercaladores de ADN , así como sustancias químicas que pueden interferir con la síntesis de ADN en células en crecimiento. [1] [2] Los mutágenos que crean Petites están implicados en el aumento de las tasas de enfermedades degenerativas y en el proceso de envejecimiento.
Descripción general
Una mutación que produce pequeñas colonias anaeróbicas (petite "> petite) se mostró primero en la levadura Saccharomyces cerevisiae y fue descrita por Boris Ephrussi y sus colaboradores en 1949 en Gif-sur-Yvette, Francia. [3] Las células de petite las colonias eran más pequeñas que las de las colonias de tipo salvaje, pero el término "pequeñas" se refiere solo al tamaño de la colonia y no al tamaño de las células individuales. [3]
Historia
Hace más de 50 años, en un laboratorio de Francia, Ephrussi, et al. descubrió un factor hereditario no mendeliano que es esencial para la respiración en la levadura, Saccharomyces cerevisiae . S. cerevisiae sin este factor, conocido como factor ρ, se describe por el desarrollo de pequeñas colonias en comparación con la levadura de tipo salvaje. [4] Estas colonias más pequeñas fueron denominadas colonias pequeñas. Se observó que estos pequeños mutantes se producían espontáneamente de forma natural a una tasa del 0,1% al 1,0% en cada generación. [4] [5] También encontraron que el tratamiento de S. cerevisiae de tipo salvaje con agentes intercaladores de ADN produciría más rápidamente esta mutación. [4]
Schatz identificó una región del ADN nuclear de la levadura que estaba asociada con las mitocondrias en 1964. Más tarde, se descubrió que los mutantes sin el factor ρ no tenían ADN mitocondrial (llamados aislados ρ 0 ), o que poseían una diferencia en densidad o cantidad de ADN mitocondrial (llamados ρ - aislados). El uso de microscopía electrónica para ver el ADN en la matriz mitocondrial ayudó a verificar la realidad del genoma mitocondrial. [4] [5] [6]
S. cerevisiae se ha convertido desde entonces en un modelo útil para el envejecimiento. Se ha demostrado que a medida que la levadura envejece, pierde el ADN mitocondrial funcional, lo que conduce a la senescencia replicativa o la incapacidad de replicarse más. [4] Se ha sugerido que existe un vínculo entre la pérdida de ADN mitocondrial y la duración de la vida replicativa (SPI), o el número de veces que una célula puede reproducirse antes de morir, ya que se ha encontrado que se establece un aumento en el SPI con los mismos cambios en el genoma que mejoran la propagación de células que no contienen ADN mitocondrial. Los cribados genéticos para genes y vías replicativos asociados a la duración de la vida podrían hacerse más fáciles y rápidos mediante la selección de supresores genéticos de los pequeños mutantes negativos. [4]
Causas
El petite se caracteriza por una deficiencia de citocromos (a, a3 + b) y una falta de enzimas respiratorias que participan en la respiración en las mitocondrias. [7] Debido al error en la vía de la cadena respiratoria, la levadura 'pequeña' es incapaz de crecer en medios que contienen solo fuentes de carbono no fermentables (como glicerol o etanol) y de formar pequeñas colonias cuando se cultiva en presencia de fuentes de carbono fermentables. (como glucosa). [8] La ausencia de mitocondrias puede causar el fenotipo petite o por mutaciones por deleción en el ADN mitocondrial (denominado "Petites citoplasmáticos"), que es una mutación por deleción, o por mutaciones en genes codificados en el núcleo que participan en la fosforilación oxidativa.
Experimentar
Se pueden generar pequeños mutantes en el laboratorio mediante el uso de tratamientos de alta eficacia como la acriflavina, el bromuro de etidio y otros agentes intercalantes. [9] Sus mecanismos funcionan para descomponer y causar la eventual pérdida de ADN mitocondrial: si aumenta el tiempo de tratamiento, la cantidad de ADN mitocondrial disminuirá. Después de un tratamiento prolongado, se obtuvieron petites que no contenían ADN mitocondrial detectable. [7] Es un enfoque útil para ilustrar la función del ADN mitocondrial en el crecimiento de la levadura.
Pequeña herencia de mutación
El patrón de herencia de los genes que existen en los orgánulos celulares, como las mitocondrias, que se denominan herencia citoplasmática, difiere del patrón de genes nucleares.
Pequeños tipos de herencia de mutación
Los pequeños mutantes muestran una herencia extranuclear. El patrón de herencia varía según el tipo de pequeño involucrado.
Petites segregacionales (pet–): los mutantes son creados por mutaciones nucleares y exhiben segregación mendeliana 1: 1. [9]
Petites neutrales (rho – N): Petite neutral cuando se cruza con el tipo salvaje, todos los descendientes son del tipo salvaje. Ha heredado ADN mitocondrial normal de un padre de tipo salvaje, que se replica en la descendencia. [3]
Petites supresores (rho-S): cruces entre petite y de tipo salvaje, todos los descendientes son pequeños, mostrando un comportamiento "dominante" para suprimir la función mitocondrial de tipo salvaje. [3]
La mayoría de los pequeños mutantes de S. cerevisiae son de tipo supresor y se diferencian del pequeño neutro al afectar al tipo salvaje, aunque ambos son una mutación en el ADN mitocondrial. El genoma mitocondrial de la levadura será el primer genoma eucariota que se entenderá en términos de estructura y función y esto debería allanar el camino para comprender la evolución de los genomas de orgánulos y su relación con los genomas nucleares. campo de la genética extracromosómica, pero también proporcionan un incentivo fantástico para las investigaciones que siguieron hasta el día de hoy. [3]
Aunque S. cerevisiae se ha estudiado extensamente en esta y otras áreas, es difícil decir si los mecanismos moleculares de este proceso en el ADN mitocondrial se conservan en otras especies de levaduras. Otras especies de levadura, como Kluyveromyces lactis, Saccharomyces castellii y Candida albicans, han demostrado producir pequeños mutantes negativos. Potencialmente, estas levaduras tienen un sistema de herencia diferente para su genoma mitocondrial que S. cerevisiae . [4] [5]
La frecuencia con la que S. castellii produce petites espontáneamente es similar a la de S. cerevisiae , y el ADN mitocondrial de esas petites está muy alterado por deleción y reordenamiento. Las petites supresoras de S. cerevisiae son los mutantes creados espontáneamente más comúnmente observados, mientras que en S. castellii, el mutante espontáneo más comúnmente observado es la petite neutral, lo que lleva a la especulación de que la transferencia de esta mutación difiere entre especies. [1] [4] [5]
Referencias
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