La mutagénesis o mutagénesis , es el proceso de aparición de una mutación. Puede ser natural o artificial (al exponer el ADN a un " mutágeno "). En la naturaleza, este proceso puede ser causa de cáncer, enfermedades hereditarias o innovaciones evolutivas, y es el principal responsable de la biodiversidad de las especies. Charlotte Auerbach , JM Robson y Hermann Joseph Muller contribuyen al descubrimiento y desarrollo de la mutagénesis como ingeniería genética.
La mutagénesis dirigida al sitio o aleatoria es también un enfoque utilizado por la ingeniería genética y la biología para comprender la función del gen ; Consiste en la introducción voluntaria de mutaciones por acción de mutágenos químicos o físicos en una secuencia de ADN con el fin de deducir información sobre el papel de los genes, a partir del análisis de los efectos de estas mutaciones. La modificación in vitro de la secuencia de aminoácidos de una proteína permite evaluar la importancia de estos aminoácidos en la función de la proteína. Por tanto, el objetivo es mutar el gen y producir la proteína. Esta técnica también se utiliza en la producción de nuevas variedades.
Una mutación fue detectada previamente por anomalías congénitas reproducibles (si no afectan el sistema reproductivo, o por cambios en determinadas funciones del organismo, genéticamente más o menos transmisibles a las generaciones posteriores (recesivas o no). Década de 1970, simplificada o más precisa las pruebas permitieron detectar productos mutagénicos y algunos de sus efectos (por ejemplo, pruebas de micronúcleos )).
La observación de mutantes es una de las metodologías básicas de la genética . Sin embargo, la frecuencia de aparición de mutantes en una población de organismos es relativamente baja, por lo que la probabilidad de obtener de forma natural un mutante para una función o proceso biológico particular es particularmente baja. Para aumentar esta probabilidad, los organismos se tratan con un agente mutagénico, luego los mutantes obtenidos se seleccionan según un tamiz.
Son posibles dos métodos, mutagénesis aleatoria y mutagénesis dirigida al sitio . La primera es utilizar un mutágeno, que inducirá mutaciones aleatorias en el genoma del organismo estudiado. La ubicación y la naturaleza de las mutaciones no se pueden predecir ni controlar. El segundo utilizará métodos de biología molecular para inducir una mutación específica en el gen objetivo.
Los mutagénicos inducen la aparición de mutaciones mediante al menos tres mecanismos diferentes. Pueden reemplazar, modificar o dañar partes de la secuencia de ADN.
Durante la eliminación, parte de la secuencia de ADN se pierde o se elimina. Cuando el número de bases agregadas o eliminadas no es un múltiplo de 3, se produce un cambio en el marco de lectura de la secuencia de ADN.
Algunos compuestos químicos se parecen lo suficiente a bases nitrogenadas como para incorporarse en sus lugares en el ADN. Son análogos de bases que podrán unirse a cualquier base de la hebra complementaria contrariamente a la regla de apareamiento de bases en el ADN . Por tanto, pueden provocar la inserción delante de ellos de nucleótidos incorrectos. Por ejemplo, 5-bromouracilo (o 5-BU) es un análogo de timina y 2-aminopurina (o 2-AP) es un análogo de adenina .
Ciertos mutágenos modifican una base para que ya no siga el principio de emparejamiento (A-T, GC). Entre estos mutágenos se encuentran los agentes alquilantes que añaden grupos alquilo a las bases. Otros agentes químicos pueden causar desaminación (elimina un -NH 2 ) de las bases.
Existe una gran cantidad de mutágenos que dañan una o más bases, entonces no existe un emparejamiento específico y esto conduce al bloqueo de la replicación.
Las recientes técnicas de biología molecular permiten, en cierta medida, superar, por un lado, el carácter aleatorio de las mutaciones inducidas por agentes mutagénicos y, por otro, el valor adaptativo de la mutación.
Un número creciente de animales de laboratorio modificados por "mutagénesis dirigida al sitio" está apareciendo, por ejemplo, en el uso del modelo de ratón , al igual que plantas y microbios recién creados o modificados, algunos de los cuales están destinados a ser comercializados y utilizados en la industria. escala.
En cuanto a las plantas, existe una base de datos mundial de variedades vegetales obtenidas por mutagénesis (gestionada conjuntamente por la FAO y el OIEA ). En 2016, esta base de datos global cuenta con más de 3.200 variedades obtenidas de esta forma. Por ejemplo, todas las variedades de girasoles ricas en ácido oleico ( omega-9 ) registradas en Francia se obtuvieron por este método.
La ley europea y la mayoría de los estados rigen la liberación deliberada de organismos modificados genéticamente en el medio ambiente. Como tal, la legislación europea enumera la mutagénesis entre las técnicas " que tradicionalmente se han utilizado para diversas aplicaciones y cuya seguridad ha sido probada durante mucho tiempo ".
En la Unión Europea, solo la República Checa considera, hasta la fecha, que las plantas obtenidas por mutagénesis son OGM, mientras que Alemania , Reino Unido , Suecia , Finlandia y Holanda consideran que las plantas obtenidas por mutagénesis no lo son.
En Francia, las plantas resultantes de la mutagénesis no están sujetas actualmente a las regulaciones de OGM debido al artículo D531-2 del Código de Medio Ambiente . Este es particularmente el caso de los organismos creados por "mutagénesis dirigida por oligonucleótidos (ODM), o mutagénesis dirigida por nucleasas (SDN1), que utiliza diferentes tipos de proteínas ( nucleasa de dedos de zinc , TALEN , CRISPR-Cas9 , etc.)" . por lo tanto, están exentos de las medidas de precaución, evaluación de impacto ambiental y medidas de trazabilidad previstas por la directiva.
Esta exclusión es impugnada por nueve asociaciones. Tras pedir al Primer Ministro que derogara este artículo sin obtener respuesta, remitieron el asunto al Consejo de Estado. Este último cree que "el litigio que se le somete plantea varias cuestiones graves de interpretación del derecho europeo" . Por tanto, cuestionó al Tribunal de Justicia de la Unión Europea sobre el estado regulatorio de las plantas obtenidas por mutagénesis. La25 de julio de 2018, el Tribunal de Justicia de la Unión Europea decidió que "los organismos obtenidos por mutagénesis serán etiquetados como OMG" pero el Tribunal observa sin embargo que de la directiva sobre los OMG se desprende que ésta no se aplica a los organismos obtenidos mediante determinados técnicas de mutagénesis, es decir, aquellas que se han utilizado tradicionalmente para diversas aplicaciones y cuya seguridad ha sido probada durante mucho tiempo. Por tanto, el Tribunal de Justicia de la Unión Europea pone fin a las nuevas técnicas de mutagénesis in vitro (en probetas) pero las antiguas técnicas de mutagénesis aleatoria in vivo (en jardines atómicos ) escapan al etiquetado de OMG.