Conceptos Fundamentales del Polimorfismo Genético
Polimorfismo genético: Existencia en una población de múltiples alelos de un gen.
Un polimorfismo puede consistir en:
- La sustitución de una simple base nitrogenada (por ejemplo, la sustitución de una A (adenina) por una C (citosina)).
- Puede ser más complicado (por ejemplo, la repetición de una secuencia determinada de ADN, donde un porcentaje de individuos tenga un determinado número de copias de una determinada secuencia).
Los cambios poco frecuentes en la secuencia de bases en el ADN no se llaman polimorfismos, sino más bien MUTACIONES.
Para que verdaderamente pueda considerarse un polimorfismo, la variación debe aparecer en al menos el 1% de la población.
Tipos de Polimorfismo
1) Polimorfismo de Nucleótido Único (SNP, del inglés Single Nucleotide Polymorphism) (snip)
Variación en la secuencia de ADN que afecta a una sola base A, T, C, o G; de una secuencia del genoma.
- La variación debe darse al menos en un 1% de la población para ser considerada SNP (si es menos del 1%, es mutación puntual).
2) Polimorfismos de Longitud de Fragmentos de Restricción (RFLP, del inglés Restriction Fragment Length Polymorphism) (rif lips)
Se conocen como las «tijeras moleculares».
Origen y Función
- Se aislaron originalmente en bacterias.
- La secuencia que reconocen es una secuencia palindrómica (se lee igual en ambas direcciones).
- En bacterias actúan como mecanismo de defensa para degradar material genético extraño que entre en la célula.
- Las endonucleasas toman el nombre de las bacterias que las producen.
Mecanismo de Acción
- Reconocen una secuencia específica de nucleótidos en ADN doble hebra, y cortan en dicho sitio.
- No cortan el ADN de donde provienen, ya que este está modificado por adición de grupos metilo (CH3).
Los Polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (RFLP) resultan de la variación en la secuencia de ADN reconocida por las enzimas de restricción.
Los RFLPs se utilizan como marcadores en los mapas genéticos. Por lo general, para visualizar los RFLPs se utiliza la electroforesis en gel.
3) Polimorfismos en el Número de Repetición en Tándem (VNTR, del inglés Variable Number Tandem Repetition)
También conocidos como minisatélites. Son repeticiones de secuencias de 9 a 100 pares de bases que se utilizan como marcador molecular. El número de repeticiones es variable, pero en general es menor a 1000.
Utilidad del Estudio de Polimorfismos
Aproximadamente el 99.9% de la secuencia del ADN de dos individuos diferentes es la misma. Una proporción significativa de las diferencias encontradas en los individuos, es decir, sus diferencias fenotípicas y/o susceptibilidades a ciertas enfermedades, radica en el 0.1% de variación.
A este tipo de variaciones genéticas se les conoce como polimorfismos genéticos, los cuales representan diferentes formas en las secuencias de ADN.
El estudio de estas variaciones tiene diversas aplicaciones en el campo de la medicina, así como en el desarrollo de investigaciones biológicas y de evolución.
Estructura de un Gen
El gen es un fragmento de ADN que sirve para codificar información para la síntesis de macromoléculas (proteínas, ARNr, ARNt, ARNm).
- Gen: Unidad funcional de la herencia.
- Locus: Posición que ocupa un alelo en un cromosoma.
- Alelo: Formas alternativas de un gen, se heredan por separado (ejemplo: el locus para el color de ojos puede tener un alelo para ojos azules y uno para ojos negros).
El splicing tiene un rol muy importante para la traducción de una proteína. A nivel estructural, un gen es un segmento de ADN constituido por intrones y exones, con secuencias reguladoras y regiones promotoras.
Partes de un Gen
Exones
Son la región de un gen que contiene ADN codificante para una proteína.
Intrones
Son la sección de un gen que no contiene ninguna instrucción para la síntesis proteica.
Regiones Reguladoras
En determinados lugares de la molécula de ADN hay secuencias reguladoras:
Promotores
Son cruciales para el inicio de la transcripción por medio de la enzima ARN polimerasa II (esta enzima cataliza la síntesis del ARN).
Amplificadoras y Silenciadoras
También hay otras regiones del ADN que determinan el grado en que se expresa un gen. Esas regiones se denominan «amplificadoras» (también llamadas enhancers) o «silenciadoras» según sea su efecto sobre la transcripción.
- Aunque es común que se encuentren cercanos al gen, también pueden ubicarse en sitios muy lejanos, a miles de pares de bases de éste.
Por lo tanto, en cada gen, la transcripción comienza en su promotor. Pero para que esto ocurra, se requiere de la interacción de muchas proteínas que se unen de manera específica, posibilitando la acción de la ARN polimerasa II.
Una vez reconocido el promotor, se unen proteínas al ADN para que se inicie el proceso de transcripción, en una zona próxima al gen que ha de transcribirse. Luego de esto, la ARN polimerasa II comenzará la transcripción.
La actividad de un gen en un tejido dado es el resultado de la interacción entre muchas proteínas que actúan conjuntamente. A estas proteínas responsables del inicio de este proceso, se las llama factores generales de transcripción o factores basales, porque son comunes a todos los genes.
Regiones del ARN Mensajero (ARNm)
Las moléculas de ARN mensajero contienen tres regiones principales:
- Una región 5’ no traducida.
- Una región que codifica a proteínas.
- Una región 3’ no traducida.
Las regiones 3’ y 5’ no traducidas no codifican ningún aminoácido de la proteína.
Región 5’ UTR
La región 5’ no traducida (5’UTR; en ocasiones llamada la líder) es una secuencia de nucleótidos del extremo 5’ del ARNm, que no codifica la secuencia de aminoácidos de una proteína.
En el ARNm bacteriano
Esta región contiene una secuencia consenso denominada secuencia Shine-Dalgarno, que sirve como sitio de unión de los ribosomas durante la traducción: se encuentran aproximadamente siete nucleótidos en dirección 5’ con respecto al primer codón traducido a aminoácido (llamado codón de iniciación).
En el ARNm eucarionte
El ARNm eucarionte no tiene una secuencia consenso equivalente en su región 5’ no traducida. En las células eucariontes los ribosomas se unen a un extremo 5’ modificado de un ARNm.
Región que Codifica a Proteínas
Comprende los codones que especifican la secuencia de aminoácidos de la proteína. Esta región comienza con un codón de iniciación y finaliza con un codón de terminación.
Región 3′ UTR
La última región del ARNm es la región 3’ no traducida (3’UTR; a veces llamada remolque), una secuencia de nucleótidos en el extremo 3’ del ARNm que no se traduce a proteínas. La región 3’ no traducida afecta la estabilidad del ARNm y la traducción de la secuencia de ARNm que codifica la proteína.
En resumen, las tres regiones primarias del ARNm maduro son la región 5’ no traducida, la región que codifica proteínas y la región 3’ no traducida.