En genética , un minisatélite es un tramo de ADN repetitivo en el que ciertos motivos de ADN (que varían en longitud de 10 a 60 pares de bases ) se repiten típicamente de dos a varios cientos de veces. [1] Los minisatélites ocurren en más de 1000 ubicaciones en el genoma humano y son notables por su alta tasa de mutación y alta diversidad en la población. [2] Los minisatélites son prominentes en los centrómeros y telómeros de los cromosomas , estos últimos protegen a los cromosomas de daños. El nombre "satélite" se refiere a la observación temprana de que la centrifugación del ADN genómico en un tubo de ensayo separa una capa prominente de ADN a granel de las capas "satélite" acompañantes de ADN repetitivo. Los minisatélites son pequeñas secuencias de ADN que no codifican proteínas , pero aparecen en todo el genoma cientos de veces, con muchas copias repetidas una al lado de la otra.
Los minisatélites y sus primos más pequeños, los microsatélites , se clasifican juntos como ADN VNTR (número variable de repeticiones en tándem). De manera confusa, a los minisatélites se los suele denominar VNTR y a los microsatélites se los suele denominar repeticiones cortas en tándem (STR) o repeticiones de secuencia simple (SSR). [3] [4]
Los minisatélites consisten en motivos repetitivos, generalmente ricos en GC , que varían en longitud desde 10 hasta más de 100 pares de bases. Estas repeticiones variantes están entremezcladas en tándem. Algunos minisatélites contienen una secuencia central (o "unidad central") de nucleobases "GGGCAGGANG" (donde N puede ser cualquier base) o, más generalmente, consisten en motivos de secuencia de purinas ( adenina (A) y guanina (G)) y pirimidinas ( citosina (C) y timina (T)). [ cita requerida ]
Los minisatélites hipervariables tienen unidades centrales de 9 a 64 pb de longitud y se encuentran principalmente en las regiones centroméricas. [5]
En los seres humanos, el 90% de los minisatélites se encuentran en la región subtelomérica de los cromosomas. La secuencia de telómeros humanos es en sí misma una repetición en tándem: TTAGGG TTAGGG TTAGGG...
Los minisatélites han sido implicados [ cita requerida ] como reguladores de la expresión génica (por ejemplo, en niveles de transcripción , empalme alternativo o control de impronta ). Generalmente son ADN no codificante , pero a veces forman parte de posibles genes . [ cita requerida ]
Los minisatélites también constituyen los telómeros cromosómicos, que protegen los extremos de un cromosoma del deterioro o de la fusión con cromosomas vecinos.
Los minisatélites se han asociado con sitios frágiles de los cromosomas y están próximos a una serie de puntos de ruptura de translocación recurrentes.
Se ha demostrado que algunos minisatélites humanos (~1%) son hipermutables, con una tasa de mutación promedio en la línea germinal superior al 0,5% hasta más del 20%, lo que los convierte en la región más inestable del genoma humano conocida hasta la fecha. Si bien otros genomas (ratón, rata y cerdo) contienen secuencias similares a minisatélites, no se encontró ninguno hipermutable. Dado que todos los minisatélites hipermutables contienen variantes internas, proporcionan sistemas extremadamente informativos para analizar los complejos procesos de recambio que ocurren en esta clase de repetición en tándem. El mapeo de repeticiones de variantes de minisatélites por PCR (MVR-PCR) se ha utilizado ampliamente para trazar los patrones de intercalación de repeticiones de variantes a lo largo de la matriz, lo que proporciona detalles sobre la estructura de los alelos antes y después de la mutación. [ cita requerida ]
Los estudios han revelado procesos de mutación distintos que operan en las células somáticas y de la línea germinal. La inestabilidad somática detectada en el ADN de la sangre muestra eventos intraalélicos simples y raros de dos a tres órdenes de magnitud menores que en los espermatozoides. Por el contrario, en la línea germinal se producen eventos complejos similares a la conversión interalélica. [6]
Análisis adicionales de secuencias de ADN que flanquean a los minisatélites humanos también han revelado un punto caliente de cruce meiótico intenso y altamente localizado que se centra aguas arriba del lado inestable de las matrices de minisatélites. Por lo tanto, la renovación repetida parece estar controlada por la actividad de recombinación en el ADN que flanquea la matriz repetida y da como resultado una polaridad de mutación. Estos hallazgos han sugerido que los minisatélites probablemente evolucionaron como espectadores de puntos calientes de recombinación meiótica localizados en el genoma humano. [ cita requerida ]
Se ha propuesto que las secuencias minisatélites estimulan a los cromosomas a intercambiar ADN. En modelos alternativos, la presencia de puntos calientes de doble cadena vecinos es la causa principal de las variaciones en el número de copias repetidas de minisatélites. Se sugiere que los cambios somáticos son resultado de dificultades de replicación (que podrían incluir el deslizamiento de la replicación , entre otros fenómenos). [ cita requerida ]
Los estudios han demostrado [ cita requerida ] que el destino evolutivo de los minisatélites tiende hacia una distribución de equilibrio en el tamaño de los alelos, hasta que las mutaciones en el ADN que los flanquea afectan la actividad recombinatoria de un minisatélite al suprimir la inestabilidad del ADN. Tal evento conduciría en última instancia a la extinción de un minisatélite hipermutable por impulso meiótico.
El primer minisatélite humano fue descubierto en 1980 por AR Wyman y R. White. [7] Al descubrir su alto nivel de variabilidad, [8] Sir Alec Jeffreys desarrolló la huella de ADN basada en minisatélites, resolviendo el primer caso de inmigración por ADN en 1985, y el primer caso de asesinato forense, los asesinatos de Enderby en el Reino Unido, en 1986. Posteriormente, los minisatélites también se utilizaron para marcadores genéticos en análisis de ligamiento y estudios de población, pero pronto fueron reemplazados por perfiles de microsatélites en la década de 1990.
El término ADN satélite tiene su origen en la observación en la década de 1960 de una fracción de ADN fragmentado que mostraba una densidad flotante distintiva, detectable como un "pico satélite" en la centrifugación por gradiente de densidad, y que posteriormente se identificó como grandes repeticiones en tándem centroméricas. Cuando más tarde se identificaron repeticiones en tándem más cortas (de 10 a 30 pb), se las conoció como minisatélites. Finalmente, con el descubrimiento de iteraciones en tándem de motivos de secuencias simples, se acuñó el término microsatélites.