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la Genética en la era de la Genómica porque, ciertamente,
las investigaciones sobre la mutación en la historia de la
Genética puede decirse que se iniciaron hace casi noventa
años cuando Muller, en 1927, demostró que los rayos X
producían mutaciones (5), aunque en aquella época ni
siquiera se conocía la base molecular de la herencia; es
decir, no se sabía que los genes son ADN. En 1946, Muller
recibió el Premio Nobel en Fisiología o Medicina “por su
descubrimiento de la inducción de mutaciones mediante
radiación con rayos X”.
Siguiendo el informe hecho público por la Real
Academia Sueca de Ciencias (6) se puede resumir que,
“Lindahl demostró que el ADN es una molécula
inherentemente inestable sujeta a degradación incluso bajo
condiciones fisiológicas, identificando después un grupo
totalmente nuevo de ADN glicosidasas y describiendo su
papel en la reparación por escisión de bases. Por su parte, en uracilo que, al ser capaz de aparearse con la adenina, da
Sancar transformó el campo de la reparación por escisión
de nucleótidos desde la genética y los fenómenos en
extractos celulares a una detallada descripción molecular
de los mecanismos implicados en bacterias y en células
eucarióticas. Además, Sancar también explicó los
mecanismos moleculares que subyacen en el proceso de la
fotorreactivación, que fue la primera forma descrita de
reparación del ADN. Finalmente, Modrich transformó el
campo de la reparación del apareamiento erróneo
(mismatch repair) desde las observaciones genéticas a una
detallada comprensión bioquímica, primero en bacterias y
más tarde en células eucarióticas.
Pasamos pues a comentar brevemente los cuatro
mecanismos de reparación implicados en la concesión del
Premio Nobel en Química 2015: fotorreactivación,
reparación por escisión de bases, reparación por escisión
de nucleótidos y reparación del apareamiento erróneo.
1. Fotorreactivación
Aunque desde hacía muchos años antes se sabía que la
luz ultravioleta (UV) inducía mutaciones y afectaba a la
viabilidad de las células, no fue hasta 1949 cuando Kelner
demostró que la luz visible podía estimular el crecimiento
de las células bacterianas que había sido detenido tras la
exposición a la luz UV (7). El fenómeno, que fue
denominado fotorreactivación, suponía la existencia de
algún mecanismo celular dependiente de la luz visible que
podía corregir el daño celular ocasionado por la luz UV.
Más tarde, en los años 1958 y 1960, Rupert demostró la
existencia de una actividad enzimática -denominada
fotoliasa- que estaba presente en extractos acelulares de
Sacharomyces cerevisiae y de Escherichia coli (8).
Dieciocho más tarde, en 1978, el galardonado Aziz Sancar,
haciendo la tesis doctoral bajo la dirección de Rupert,
logró clonar el gen de la fotoliasa de Escherichia coli,
amplificando el producto génico in vivo (9). Tras unos
años de interrupción, Sancar retomó la investigación sobre
la fotoliasa y su mecanismo de reacción, demostrando en
1987 que la enzima puede convertir la energía de un fotón
absorbido en energía química que produce un radical libre
localizado que inicia la rotura del dímero de timina
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inducido por la luz UV. El mecanismo de fotorreactivación
no existe en células de mamífero que, sin embargo,
disponen de un mecanismo de reparación por escisión de
nucleótidos (reparación oscura que será descrito en otro
apartado) que corrige el daño producido por la radiación
UV.
2. Reparación por escisión de bases
En la década de los setenta del siglo pasado, Tomas
Lindahl (10) demostró que, aún en condiciones fisiológicas
normales, el ADN está sometido a una serie de reacciones
químicas tales como la desaminación, la oxidación y la
metilación no enzimática que degradan el ADN (ADN
decay) modificando las bases nitrogenadas y dando lugar a
mutaciones. Lindahl demostró que ocurre con elevada
frecuencia la desaminación de la citosina, transformándose
lugar tras la replicación del ADN a la sustitución de pares
de bases citosina-guanina por adenina-timina en las
cadenas complementarias (11).
Ante la frecuencia con que ocurre este proceso en
condiciones fisiológicas normales, Lindahl pensó que
tenían que existir mecanismos enzimáticos que corrigieran
los posibles errores, demostrando la existencia en
Escherichia coli de una uracil-ADN glicosidasa que
resultó ser la primera proteína de reparación del ADN
conocida (12). Puede decirse que esta enzima fue el
miembro fundador de una gran familia de proteínas que
actúan en el proceso conocido como reparación por
escisión de bases (BER). Lindahl demostró también que el
armazón estructural del ADN permanecía intacto durante
el proceso de reparación lo cual implicaba la existencia de
otra clase de enzimas: las apurin/apirimidin nucleasas.
Finalmente, varios años más tarde, Lindahl pudo
reconstituir el proceso BER, tanto en Escherichia coli (13)
como en células humanas (14).
3. Reparación por escisión de nucleótidos
La radiación UV produce la dimerización de dos
pirimidinas consecutivas en la misma cadena del ADN. De
las tres combinaciones posibles C-C, C-T y T-T, la
dimerización de las timinas (T-T) es la más frecuente. Esta
anomalía estructural del ADN afecta a los procesos
normales de replicación y de transcripción, dando lugar a
mutaciones deletéreas (15).
Además del mecanismo de fotorreactivación antes
descrito, se demostró que había otros mecanismos de
reparación del ADN que eran independientes de la luz
visible, denominándose reparación oscura. En 1964,
Setlow y Carrier demostraron que los dímeros de timina
originados por la luz UV desaparecían poco después de las
grandes moléculas de ADN, apareciendo, en cambio, en
fracciones de ADN de bajo peso molecular, lo cual les
permitió postular que los dímeros de timina habían sido
escindidos de la molécula original de ADN gracias a un
mecanismo de escisión (16). De ahí el nombre de
reparación por escisión de nucleótidos (NER).
La investigación de las enzimas implicadas en la NER
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