martes, 21 de abril de 2015

2. Genes/cromosomas implicados en el síndrome MELAS



Ana  Tobaruela Coba

2. Genes/cromosomas implicados en el sindrome MELAS

El síndrome melas es una enfermedad causada por una mutación en el ADN mitocondrial. Se han identificado al menos 10 mutaciones diferentes, pero en el 80% de los casos se deben a la mutación 3243 en el gen del ARNt de leucina o gen MT-TL1
El otro 20% está causado por mutaciones en otros genes como:
·         MT-ND1. gen de la NADH deshidrogenasa I
·         MT-ND5. gen de la NADH deshidrogenasa IV
·         MT-TH. gen del ARNtHis 
·         MT-TV. Gen del ARNtVal
·         MT-TK. Gen del ARNtLys

GEN MT-TL1
El ARNt mitocondrial para leucina (UUA o UUG) está codificado por los nucleótido 3230-3304. El gen MT-TL1 pertenece a una familia de genes denominada ARNs de transferencia o ARNt.
Este gen proporciona la información para la síntesis de un tipo determinado de ARNt que es conocido como ARNtLEU (UUR). Durante el ensamblaje de los aminoácidos, esta molécula se une el aminoácido leucina y lo inserta en lugares apropiados en la proteína creciente.
Dentro de la mitocondria, ARNtleu está implicado en el ensamblaje de las proteínas que participan en la fosforilación oxidativa que tiene lugar en este orgánulo. Este proceso es la principal fuente de energía de la célula.

En determinadas células del páncreas, llamadas células beta, la mitocondria participa en el control de la cantidad de glucosa en el torrente sanguíneo. En respuesta a altos niveles de glucosa, la mitocondria ayuda a desencadenar la liberación de una hormona llamada insulina, que regula los niveles de azúcar en sangre mediante el control de la cantidad de glucosa que pasa de la sangre a las células para la producción de energía




Diferentes mutaciones en el gen MT-TL1 pueden dar lugar a diferentes patologías como diabetes de herencia materna y sordera, síndrome MELAS,  epilepsia mioclónica, oftalmoplejía externa progresiva.
La mutación más frecuente causante del síndrome MELAS se basa en la sustitución de guanina en la posición 3243 en el gen. Esta mutación reduce la capacidad  del ARNtleu de añadir leucina a las proteínas que están siendo sintetizadas, lo que ralentiza la producción de proteínas. Se cree que esta mutación altera la función de la mitocondria para ayudar en la liberación de insulina. Por ello, las personas que padecen esta enfermedad, van a manifestar diabetes debido a que las células beta no producen suficiente insulina para regular el azúcar en sangre con eficacia.
El gen MT-TL1 se localica en el DNA mitocondrial, en los pares de bases 3229 a 3303


GEN MT-ND5
El gen MT-ND5 proporciona información para la producción de una proteína denominada NADH deshidrogenasa V. Esta proteína es parte un complejo enzimático conocido como complejo I, que desempeña funciones importante en la mitocondria.
El complejo I es uno de varios complejos enzimáticos necesarios para la fosforilación oxidativa. Dentro de la mitocondria, este complejo se localiza en la membrana mitocondrial interna y durante la fosforilación oxidativa, lleva a cabo diferentes reacciones químicas para producir energía en forma de ATP.

Estos complejos enzimáticos se encargan de crear una carga eléctrica diferente a ambos lados de la membrana mitocondrial interna mediante la transferencia de electrones. En concreto, el complejo I es responsable de la transferencia de electrones desde NADH a otra molécula llamada ubiquinona.



Mutaciones en el gen MT-ND5 pueden dar lugar a diferentes patologías como síndrome de Leigh o síndrome MELAS.
Las mutaciones en este gen son responsables de un pequeño porcentaje de todos los casos de síndrome MELAS. Esta mutación altera la secuencia de nucleótidos en el gen. Una mutación en concreto, se ha identificado en al menos cinco personas que padecen esta enfermedad. Esta mutación consiste en la sustitución de un nucleótido de guanina por otro de adenina en la posición 13513 del gen.
Las mutaciones en este gen reducen la actividad del complejo I, por lo que alteran la producción de energía en la mitocondria, y esto va afectar principalmente a tejidos como el cerebro y el músculo que necesitan gran cantidad de energía. Sin embargo, aún no se conoce como los cambios en MT-ND5 producen los síntomas específicos de MELAS.
Se han identificado mutaciones en este gen en pacientes con las principales características de esta enfermedad en combinación con otras enfermedades mitocondriales, como el síndrome de Leigh (trastorno cerebral progresivo) o neuropatía óptica hereditaria (pérdida progresiva de la visión).

El gen MT-ND5 se localiza en el DNA mitocondrial, en los pares de bases 12336 a 14147

Gen MT-ND1
El gen MT-ND1 contiene la información necesaria para la producción de NADH deshidrogenasa I. Esta proteína formada parte del complejo enzimático I como la proteína codificada por el gen MT-ND5. Por ello, estos genes desempeñan funciones muy parecidas.
Del mismo modo, las mutaciones en este gen producen enfermedades como el síndrome MELAS. Una alteración de este gen conlleva cambios muy semejantes a los que se producen si se altera el gen MT-ND5
Este gen se localiza en ADN mitocondrial, en los pares de bases 3306 a 4261

                                                                                                 
Genes MT-TH, MT-TV y MT-TK
Estos genes contienen la información necesaria para la síntesis de tRNA, en concreto, para tRNAHis, tRNAVal y tRNALys respectivamente. Durante el ensamblaje de las proteínas, el tRNA se une a un aminoácido (histidina, valina y lisina) y lo inserta en la proteína que está formándose.

En un pequeño porcentaje de todos los casos, el síndrome MELAS es producido por mutaciones en estos genes, que van a afectar a la formación de las proteínas que llevan a cabo la fosforilación oxidativa. 

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