Se acumulan nuevas mutaciones en las células reproductivas de los ratones más viejos
Los ratones más viejos tienen más mutaciones nuevas en los genomas de sus mitocondrias que los ratones jóvenes. Los investigadores compararon la secuencia de ADN de los genomas mitocondriales de las células musculares, las células cerebrales y las células reproductivas femeninas individuales, los ovocitos (izquierda), usando una tecnología de secuenciación de ADN extremadamente precisa llamada secuenciación dúplex (centro) y encontraron que las mutaciones se acumularon durante la vida de los mayores. ratones (derecha). Crédito: Barbara Arbeithuber
Los ratones más viejos tienen más mutaciones y cambios en la secuencia de ADN que ocurren en el individuo en lugar de ser heredados de un padre que los ratones más jóvenes en los genomas de sus mitocondrias, según investigadores de Penn State. Los hallazgos podrían tener implicaciones en los humanos porque las mutaciones en el genoma mitocondrial están asociadas con múltiples enfermedades genéticas humanas y estas nuevas mutaciones pueden transmitirse a la próxima generación por madres que a menudo tienen hijos a edades más avanzadas en las sociedades modernas.
Los investigadores utilizaron un método de secuenciación de ADN extremadamente preciso para secuenciar el genoma completo de las mitocondriasorgánulos que son el motor de la célula, tanto en las células reproductivas como en otras células del cuerpo, y demostraron que, según el tipo de célula, los niños de diez meses los ratones madre tenían aproximadamente de dos a tres veces más mutaciones nuevas que sus crías de casi un mes.
El estudio es el primero en medir directamente las mutaciones nuevas en todo el genoma mitocondrial en las células reproductivas.
«Estudios anteriores identificaron nuevas mutaciones al comparar la secuencia de ADN entre padres e hijos, en lugar de observar directamente las células reproductivas», dijo Kateryna Makova, profesora de biología de Pentz en Penn State y líder del equipo de investigación. «Esto podría proporcionar una imagen sesgada de la tasa y el patrón de las nuevas mutaciones, porque la selección podría evitar que se vieran algunas mutaciones, por ejemplo, aquellas que son incompatibles con la vida».
Un artículo que describe el estudio , dirigido por investigadores de Penn State, aparece el 15 de julio de 2020 en la revista PLOS Biology.
«Ha sido extremadamente difícil estudiar directamente las nuevas mutaciones que ocurren en individuos y células porque las tasas de error de las tecnologías de secuenciación de ADN son mucho mayor que la tasa de mutación», dijo Makova. «Por lo tanto, con frecuencia no sabíamos si los cambios en la secuencia de ADN que vemos eran mutaciones nuevas o simplemente errores en la secuenciación. En nuestro nuevo estudio, usamos un método de secuenciación avanzado y extremadamente preciso para que podamos estar seguros de que estamos observando nuevas mutaciones reales».
El equipo usó una técnica llamada «secuenciación dúplex» para determinar el orden de las letras del ADN en los genomas mitocondriales completos de las células cerebrales, las células musculares y los ovocitos. ratones de un mes y sus crías de un mes. Si piensas en una molécula de ADN como una escalera retorcida, puedes dividirla por la mitad de los peldaños y cada lado se llama hebra. La mayoría de los métodos de secuenciación de ADN solo analizan una hebra de la molécula de ADN a la vez. La secuenciación dúplex lee ambas hebras de ADN y las compara para reducir su tasa de error.
«Para reducir los errores, las modernas tecnologías de secuenciación de ‘próxima generación’ pueden leer muchas, muchas copias de una secuencia», dijo Barbara Arbeithuber. , investigador postdoctoral en Penn State y primer autor del artículo. «Las diferentes lecturas de la misma secuencia tendrán errores en diferentes puntos, por lo que podemos comparar todas estas lecturas y construir lo que se llama una secuencia de ‘consenso’. La secuenciación dúplex hace esto para ambas hebras de forma independiente, luego reduce aún más los errores comparando los consensos para las dos hebras. Esto generalmente requiere una cantidad bastante grande de material de partida de ADN, por lo que tuvimos que optimizar el protocolo para tratar con pequeñas cantidades de ADN de ovocitos individuales».
Cuando el equipo comparó el genoma mitocondrial secuencias de los ratones madre y sus crías, encontraron un aumento en el número de mutaciones en los ratones más viejos para todos los tejidos que probaron. Esto sugiere que a medida que los ratones envejecen, sus genomas mitocondriales acumulan mutaciones, por lo que el equipo quería saber si podían identificar la fuente de estas mutaciones.
Las mutaciones pueden ocurrir debido a errores en la replicación del ADN cuando una célula se divide y hace copias de su material genético para cada una de las células hijas resultantes. También pueden ser causados por factores ambientales como la luz ultravioleta o la radiación, por ejemplo, o si hay errores durante la reparación del ADN.
«Cuando observamos el patrón de mutaciones en los genomas mitocondriales, encajaba con lo que esperaríamos que la mayoría de ellos ocurrieran debido a errores de replicación», dijo Arbeithuber. «Pero también observamos algunas diferencias en los patrones de mutación entre los ovocitos y las células del cuerpo. Esto sugiere que la contribución de diferentes mecanismos moleculares a las mutaciones mitocondriales varía entre estas células».
Células del cuerpo, o somáticas, como el cerebro y las células musculares pasan por muchos ciclos de división celular y continúan haciéndolo durante toda la vida. Los ovocitos, por el contrario, solo se dividen un número limitado de veces, lo que ocurre principalmente en las primeras etapas del desarrollo y luego entran en una especie de estasis hasta que se necesitan más adelante en la vida.
«Dado que se someten a diferentes cantidades de células divisiones, tiene sentido que la contribución de varios mecanismos al proceso de mutación pueda ser diferente entre los tejidos», dijo Makova. «Sin embargo, debido a que también vemos alguna evidencia de mutaciones de errores de replicación en los genomas mitocondriales de los ovocitos, es posible que haya una renovación de los genomas mitocondriales en los ovocitos aunque las células no se estén dividiendo».
El Los investigadores sugieren que la acumulación de mutaciones que ven en los genomas mitocondriales de los ratones madre podría tener implicaciones para la comprensión de la salud reproductiva humana.
«Vemos un aumento de dos a tres veces de mutaciones en ratones madre después de solo nueve meses», dijo Makova. «Será importante ver cómo se compara esta tasa de aumento con la de los humanos, porque tenemos mucho más tiempo antes de comenzar a reproducirnos y, en muchas sociedades, ese tiempo aumenta y la reproducción se retrasa cada vez más.
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Los biólogos rastrean los genomas mitocondriales estables de las plantas hasta un gen que se encuentra en virus y bacterias Información de la revista: PLoS Biology
Proporcionado por la Universidad Estatal de Pennsylvania Cita: Se acumulan nuevas mutaciones en células reproductivas de ratones más viejos (15 de julio de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2020-07-mutations-accumulate-reproductive-cells-older.html El documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.