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Marcador de retrotransposón

Los marcadores de retrotransposón son componentes del ADN que se utilizan como marcadores cladísticos . Ayudan a determinar la ascendencia común , o no, de taxones relacionados . La "presencia" de un retrotransposón determinado en taxones relacionados sugiere su integración ortóloga , una condición derivada adquirida a través de una ascendencia común, mientras que la "ausencia" de elementos particulares indica la condición plesiomórfica previa a la integración en taxones más distantes. El uso de análisis de presencia/ausencia para reconstruir la biología sistemática de los mamíferos depende de la disponibilidad de retrotransposones que se estaban integrando activamente antes de la divergencia de una especie en particular .

Detalles

El análisis de SINE (Short INterspersed Elements), LINE (Long INterspersed Elements) o LTR (Long Terminal Repeats) truncados como marcadores cladísticos moleculares representa un complemento particularmente interesante a los datos morfológicos y de secuencia de ADN .

La razón de esto es que se supone que los retrotransposones representan sinapomorfías potentes con poco ruido . [1] Los sitios objetivo son relativamente inespecíficos, de modo que la probabilidad de una integración independiente de exactamente el mismo elemento en un sitio específico en diferentes taxones no es grande e incluso puede ser insignificante en escalas de tiempo evolutivas . Actualmente se supone que las integraciones de retrotransposones son eventos irreversibles; esto podría cambiar ya que aún no se han descrito mecanismos biológicos eminentes para la re-escisión precisa de los transposones de clase I , pero véase van de Lagemaat et al. (2005). [2] De este modo, se hace posible una clara diferenciación entre el estado de carácter ancestral y derivado en el locus respectivo , ya que la ausencia de la secuencia introducida puede considerarse ancestral con gran confianza.

En combinación, la baja incidencia de homoplasia junto con una clara polaridad de caracteres hacen que los marcadores de integración de retrotransposones sean herramientas ideales para determinar la ascendencia común de taxones mediante un evento transposicional derivado compartido. [1] [3] La "presencia" de un retrotransposón dado en taxones relacionados sugiere su integración ortóloga , una condición derivada adquirida a través de una ascendencia común, mientras que la "ausencia" de elementos particulares indica la condición plesiomórfica previa a la integración en taxones más distantes. El uso de análisis de presencia/ausencia para reconstruir la biología sistemática de los mamíferos depende de la disponibilidad de retrotransposones que se estaban integrando activamente antes de la divergencia de una especie en particular . [4]

Ejemplos de estudios filogenéticos basados ​​en datos de presencia/ausencia de retrotransposones son la definición de las ballenas como miembros del orden Cetartiodactyla , siendo los hipopótamos sus parientes vivos más cercanos, [5] las relaciones entre hominoides , [6] el árbol estrepsirrino , [7] la radiación marsupial desde Sudamérica hasta Australia, [8] y la evolución de los mamíferos placentarios . [9] [10]

Los polimorfismos amplificados entre retrotransposones ( IRAP ) son marcadores alternativos basados ​​en retrotransposones. En este método, los oligonucleótidos iniciadores de PCR se orientan hacia afuera desde las regiones terminales de retrotransposones. Por lo tanto, amplifican el fragmento entre dos inserciones de retrotransposones. Como los patrones de integración de retrotransposones varían entre genotipos, la cantidad y el tamaño de los amplicones resultantes se pueden utilizar para la diferenciación de genotipos o cultivares, para medir la diversidad genética o para reconstruir filogenias. [11] [12] [13] Los SINE, que son pequeños en tamaño y a menudo se integran dentro o junto a los genes, representan una fuente óptima para la generación de marcadores IRAP efectivos. [14]

Referencias

  1. ^ ab Shedlock AM, Okada N (febrero de 2000). "Inserciones SINE: herramientas poderosas para la sistemática molecular". BioEssays . 22 (2): 148–60. doi :10.1002/(SICI)1521-1878(200002)22:2<148::AID-BIES6>3.0.CO;2-Z. PMID  10655034.
  2. ^ van de Lagemaat LN, Gagnier L, Medstrand P, Mager DL (septiembre de 2005). "Deleciones genómicas y eliminación precisa de elementos transponibles mediada por segmentos cortos idénticos de ADN en primates". Genome Res . 15 (9): 1243–9. doi :10.1101/gr.3910705. PMC 1199538 . PMID  16140992. 
  3. ^ Hamdi H, Nishio H, Zielinski R, Dugaiczyk A (junio de 1999). "Origen y distribución filogenética de las repeticiones de ADN Alu: eventos irreversibles en la evolución de los primates". J. Mol. Biol . 289 (4): 861–71. doi :10.1006/jmbi.1999.2797. PMID  10369767.
  4. ^ Nishihara H, Okada N (2008). "Retroposones: huellas genéticas en los caminos evolutivos de la vida". Filogenómica . Métodos en biología molecular. Vol. 422. págs. 201–225. doi :10.1007/978-1-59745-581-7_13. ISBN . 978-1-58829-764-8. Número de identificación personal  18629669. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  5. ^ Nikaido M, Rooney AP, Okada N (agosto de 1999). "Relaciones filogenéticas entre cetartiodáctilos basadas en inserciones de elementos cortos y largos intercalados: los hipopótamos son los parientes actuales más cercanos de las ballenas". Proc. Natl. Sci. USA . 96 (18): 10261–6. Bibcode :1999PNAS...9610261N. doi : 10.1073/pnas.96.18.10261 . PMC 17876 . PMID  10468596. 
  6. ^ Salem AH, Ray DA, Xing J, et al. (octubre de 2003). "Elementos Alu y filogenética de los homínidos". Proc. Natl. Sci. USA . 100 (22): 12787–91. Bibcode :2003PNAS..10012787S. doi : 10.1073/pnas.2133766100 . PMC 240696 . PMID  14561894. 
  7. ^ Roos C, Schmitz J, Zischler H (julio de 2004). "Los genes saltadores de los primates aclaran la filogenia de los estrepsirrinos". Proc. Natl. Sci. USA . 101 (29): 10650–4. Bibcode :2004PNAS..10110650R. doi : 10.1073/pnas.0403852101 . PMC 489989 . PMID  15249661. 
  8. ^ Nilsson, MA; Churakov, G.; Sommer, M.; Van Tran, N.; Zemann, A.; Brosius, J.; Schmitz, J. (27 de julio de 2010). Penny, David (ed.). "Seguimiento de la evolución marsupial mediante inserciones de retroposones genómicos arcaicos". PLOS Biology . 8 (7): e1000436. doi : 10.1371/journal.pbio.1000436 . PMC 2910653 . PMID  20668664. 
  9. ^ Kriegs JO, Churakov G, Kiefmann M, Jordan U, Brosius J, Schmitz J (abril de 2006). "Elementos retropuestos como archivos para la historia evolutiva de los mamíferos placentarios". PLOS Biol . 4 (4): e91. doi : 10.1371/journal.pbio.0040091 . PMC 1395351 . PMID  16515367. 
  10. ^ Nishihara H, Hasegawa M, Okada N (2006). "Pegasoferae, un clado de mamíferos inesperado revelado mediante el seguimiento de inserciones de retroposones antiguos". Proc. Natl. Sci. USA . 103 (26): 9929–9934. Bibcode :2006PNAS..103.9929N. doi : 10.1073/pnas.0603797103 . PMC 1479866 . PMID  16785431. 
  11. ^ Kalendar R, Grob T, Regina M, Suomeni A, Schulman A (abril de 1999). "IRAP y REMAP: dos nuevas técnicas de identificación de ADN basadas en retrotransposones". Genética teórica y aplicada . 98 (5): 704–711. doi :10.1007/s001220051124. S2CID  28784368.
  12. ^ Flavell AJ, Knox MR, Pearce SR, Ellis TH (diciembre de 1998). "Polimorfismos de inserción basados ​​en retrotransposones (RBIP) para análisis de marcadores de alto rendimiento". Plant J. 16 ( 5): 643–50. doi : 10.1046/j.1365-313x.1998.00334.x . PMID  10036780.
  13. ^ Kumar A, Hirochika H (marzo de 2001). "Aplicaciones de los retrotransposones como herramientas genéticas en la biología vegetal". Trends Plant Sci . 6 (3): 127–34. doi :10.1016/s1360-1385(00)01860-4. PMID  11239612.
  14. ^ Seibt, KM; Wenke, T; Wollrab, C; Junghans, H; Muders, K; Dehmer, KJ; Diekmann, K; Schmidt, T (junio de 2012). "Desarrollo y aplicación de marcadores basados ​​en SINE para la genotipificación de variedades de patata". Genética teórica y aplicada . 125 (1): 185–96. doi :10.1007/s00122-012-1825-7. PMID  22371142. S2CID  15776815.