Sustitución no sinónima

Una sustitución no sinónima es una mutación de nucleótido que altera la secuencia de aminoácidos de una proteína . Las sustituciones no sinónimas se diferencian de las sustituciones sinónimas , que no alteran las secuencias de aminoácidos y son (a veces) mutaciones silenciosas . Dado que las sustituciones no sinónimas producen un cambio biológico en el organismo, están sujetas a la selección natural .

Las sustituciones no sinónimas en un locus determinado se pueden comparar con las sustituciones sinónimas en el mismo locus para obtener la relación K _a /K _s . Esta relación se utiliza para medir la tasa de evolución de las secuencias genéticas. ^{[ 1 ]} Si un gen tiene niveles más bajos de sustituciones de nucleótidos no sinónimas que sinónimas, se puede inferir que es funcional porque una relación K _a /K _s < 1 es un indicador de secuencias que están siendo restringidas a codificar proteínas. ^{[ 2 ]}

Las sustituciones no sinónimas también se conocen como mutaciones de reemplazo .

Existen varios tipos comunes de sustituciones no sinónimas. ^{[ 3 ]}

Las mutaciones de sentido erróneo son sustituciones no sinónimas que surgen de mutaciones puntuales , mutaciones en un solo nucleótido que dan como resultado la sustitución de un aminoácido diferente , lo que produce un cambio en la proteína codificada.

Las mutaciones sin sentido son sustituciones no sinónimas que surgen cuando una mutación en la secuencia de ADN provoca que una proteína termine prematuramente al cambiar el aminoácido original por un codón de parada . Otro tipo de mutación que afecta a los codones de parada se conoce como mutación sin parada o mutación de lectura continua, que ocurre cuando un codón de parada se intercambia por un codón de aminoácido, lo que provoca que la proteína sea más larga de lo especificado. ^{[ 3 ]}

Los estudios han demostrado que la diversidad entre sustituciones no sinónimas es significativamente menor que entre sustituciones sinónimas. ^{[ 4 ]} Esto se debe a que las sustituciones no sinónimas están sujetas a presiones selectivas mucho mayores que las mutaciones sinónimas. ^{[ 5 ]} Motoo Kimura (1968) determinó que las tasas de mutación calculadas eran imposiblemente altas, a menos que la mayoría de las mutaciones que ocurrieron fueran neutras o "casi neutras". ^{[ 3 ]} Determinó que si esto fuera cierto, la deriva genética sería un factor más poderoso en la evolución molecular que la selección natural. ^{[ 6 ]} La teoría "casi neutral" propone que la evolución molecular que actúa sobre las sustituciones no sinónimas está impulsada por la mutación, la deriva genética y una selección natural muy débil, y que es extremadamente sensible al tamaño de la población. ^{[ 7 ]} Para determinar si la selección natural está ocurriendo en un locus determinado, se puede realizar la prueba de McDonald-Kreitman . ^{[ 8 ]} La prueba consiste en comparar las proporciones de genes sinónimos y no sinónimos entre especies estrechamente relacionadas con la proporción de polimorfismos sinónimos y no sinónimos dentro de las especies. Si las proporciones son iguales, entonces la teoría neutral de la evolución molecular es verdadera para ese locus, y la evolución está procediendo principalmente a través de la deriva genética. Si hay más sustituciones no sinónimas entre especies que dentro de una especie, está ocurriendo una selección natural positiva sobre los alelos beneficiosos y la selección natural está teniendo lugar. ^{[ 3 ]} Se ha encontrado que las sustituciones no sinónimas son más comunes en loci que involucran resistencia a patógenos, loci reproductivos que involucran competencia espermática o interacciones óvulo-espermatozoide, y genes que se han replicado y adquirido nuevas funciones, lo que indica que está ocurriendo una selección positiva. ^{[ 3 ]}

Durante muchos años se han realizado investigaciones sobre la modelización precisa de las tasas de mutación. Un artículo reciente de Ziheng Yang y Rasmus Nielsen comparó varios métodos y desarrolló un nuevo método de modelización. Descubrieron que el nuevo método era preferible por sus menores sesgos, lo que lo hace útil para el cribado a gran escala, pero que el modelo de máxima verosimilitud era preferible en la mayoría de los casos debido a su simplicidad y su flexibilidad para comparar múltiples secuencias teniendo en cuenta la filogenia. ^{[ 9 ]}

Investigaciones posteriores de Yang y Nielsen revelaron que las proporciones de sustituciones no sinónimas a sinónimas variaban entre loci en diferentes linajes evolutivos. Durante su estudio de loci nucleares de primates, ungulados de dedos pares y roedores, observaron que la proporción variaba significativamente en 22 de los 48 loci estudiados. Este resultado proporciona una sólida evidencia en contra de una teoría estrictamente neutral de la evolución molecular , que postula que las mutaciones son mayoritariamente neutrales o perjudiciales, y respalda las teorías que incluyen mutaciones ventajosas. ^{[ 10 ]}

• mutación de sentido erróneo
• Mutación sin sentido

• Suposiciones sinónimas y no sinónimas archivadas el 31/05/2010 en la Wayback Machine.
• Métodos sencillos para estimar el número de sustituciones de nucleótidos sinónimas y no sinónimas.