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Repetición en tándem

En genética , las repeticiones en tándem ocurren en el ADN cuando se repite un patrón de uno o más nucleótidos y las repeticiones son directamente adyacentes entre sí, por ejemplo, ATTCG ATTCG ATTCG, en el que la secuencia ATTCG se repite tres veces. [1]

Varios dominios proteicos también forman repeticiones en tándem dentro de su estructura primaria de aminoácidos , como las repeticiones de armadillo . Sin embargo, en las proteínas, las repeticiones en tándem perfectas son raras en las proteínas naturales, pero se han agregado a las proteínas diseñadas. [2]

Las repeticiones en tándem constituyen aproximadamente el 8% del genoma humano . [3] Están implicadas en más de 50 enfermedades humanas letales , incluidas la esclerosis lateral amiotrófica , la enfermedad de Huntington y varios tipos de cáncer . [4]

Terminología

Todas las matrices de repeticiones en tándem se pueden clasificar como ADN satélite , un nombre que se origina del hecho de que las repeticiones de ADN en tándem, por la naturaleza de repetir las mismas secuencias de nucleótidos repetidamente, tienen una proporción única de las dos posibles combinaciones de pares de bases de nucleótidos, lo que les confiere una densidad de masa específica que les permite separarse del resto del genoma con técnicas de laboratorio basadas en la densidad, apareciendo así como "bandas satélite". Sin embargo, una matriz de repeticiones en tándem no podría aparecer como una banda satélite si tuviera una composición de nucleótidos cercana a la media del genoma. [ cita requerida ]

Cuando se repiten exactamente dos nucleótidos, se habla de repetición de dinucleótidos (por ejemplo: ACACACAC...). La inestabilidad de microsatélites en el cáncer de colon hereditario no asociado a poliposis afecta con mayor frecuencia a dichas regiones. [5]

Cuando se repiten tres nucleótidos, se denomina repetición de trinucleótidos (por ejemplo: CAGCAGCAGCAG...), y las anomalías en dichas regiones pueden dar lugar a trastornos de repetición de trinucleótidos .

Cuando se repiten entre 10 y 60 nucleótidos se denomina minisatélite . Los que tienen menos se conocen como microsatélites o repeticiones cortas en tándem .

Cuando se repiten longitudes mucho mayores de nucleótidos, del orden de 1.000 nucleótidos, se denomina macrosatélite .

Cuando el número de copias de la unidad repetida es variable en la población considerada, se denomina repetición en tándem de número variable (VNTR). MeSH clasifica las repeticiones en tándem de número variable bajo el nombre de minisatélites. [6]

Mecanismo

Las repeticiones en tándem pueden producirse a través de diferentes mecanismos. Por ejemplo, el apareamiento erróneo de la cadena deslizada (también conocido como deslizamiento de la replicación ) es un proceso de mutación que ocurre durante la replicación del ADN. Implica la desnaturalización y el desplazamiento de las cadenas de ADN, lo que da como resultado un apareamiento erróneo de las bases complementarias. El apareamiento erróneo de la cadena deslizada es una explicación del origen y la evolución de las secuencias repetitivas de ADN.

Otros mecanismos incluyen el cruce desigual y la conversión genética .

Usos

La repetición en tándem describe un patrón que ayuda a determinar los rasgos heredados de un individuo.

Las repeticiones en tándem pueden ser muy útiles para determinar la paternidad . Las repeticiones en tándem cortas se utilizan para ciertas pruebas de ADN genealógico . El ADN se examina a partir de microsatélites dentro del ADN cromosómico. La paternidad se puede determinar a través de la similitud en estas regiones.

Las repeticiones en tándem polimórficas (también conocidas como VNTR) también están presentes en microorganismos y se pueden utilizar para rastrear el origen de un brote. El ensayo correspondiente en el que se tipifica una colección de VNTR para caracterizar una cepa se denomina con mayor frecuencia MLVA (análisis de VNTR de loci múltiples). Mediante el uso del polimorfismo de repetición en tándem, se ha informado de una recombinación en la transmisión natural del genoma del virus de la viruela del simio ( mpox ) durante la pandemia de 2022. [7]

En el campo de la informática , las repeticiones en tándem en cadenas (por ejemplo, secuencias de ADN) se pueden detectar de manera eficiente utilizando árboles de sufijos o matrices de sufijos .

Estudios realizados en 2004 vincularon la inusual plasticidad genética de los perros con mutaciones en repeticiones en tándem. [8]

Las repeticiones en tándem anidadas se describen como unidades repetitivas de longitud variable o desconocida que, con frecuencia, incluyen una jerarquía asimétrica de unidades repetitivas más pequeñas. Estas repeticiones se construyen a partir de grupos distintos de monómeros de longitud homóloga. Los investigadores de Oxford Nanopore Technologies crearon un algoritmo conocido como NTRprism para permitir la anotación de estructuras repetitivas en matrices de ADN satélite construidas. El algoritmo NTRprism se desarrolló para encontrar y mostrar la periodicidad de la repetición satélite. [9]

Véase también

Referencias

  1. ^ Tandem+Repeat en los encabezamientos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
  2. ^ Jorda J, Xue B, Uversky VN, Kajava AV (junio de 2010). "Repeticiones en tándem de proteínas: cuanto más perfectas, menos estructuradas". The FEBS Journal . 277 (12): 2673–82. doi :10.1111/j.1742-4658.2010.07684.x. PMC  2928880 . PMID  20553501.
  3. ^ Duitama J, Zablotskaya A, Gemayel R, Jansen A, Belet S, Vermeesch JR, Verstrepen KJ, Froyen G (mayo de 2014). "Análisis a gran escala de la variabilidad de las repeticiones en tándem en el genoma humano". Nucleic Acids Research . 42 (9): 5728–5741. doi :10.1093/nar/gku212. PMC 4027155 . PMID  24682812. 
  4. ^ Cui, ya; Sí, Wenbin; Li, Jason Sheng; Li, Jingyi Jessica; Vilain, Eric; Sallam, domador; Li, Wei (abril de 2024). "Un espectro de expansiones repetidas en tándem de todo el genoma en 338.963 humanos". Celúla . 187 (9): 2336–2341.e5. doi : 10.1016/j.cell.2024.03.004 . ISSN  0092-8674.
  5. ^ Oki E, Oda S, Maehara Y, Sugimachi K (marzo de 1999). "Fenotipos específicos de genes mutados de inestabilidad de repetición de dinucleótidos en líneas celulares de carcinoma colorrectal humano deficientes en reparación de errores de apareamiento del ADN". Oncogene . 18 (12): 2143–7. doi : 10.1038/sj.onc.1202583 . PMID  10321739.
  6. ^ Número variable de repeticiones en tándem en los encabezamientos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
  7. ^ Sí, Ting-Yu; Hsieh, Zih-Yu; Feehley, Michael C.; Feehley, Patrick J.; Contreras, Gregorio P.; Su, Ying-Chieh; Hsieh, Shang-Lin; Lewis, Dylan A. (9 de diciembre de 2022). "La recombinación da forma al brote de viruela del simio (mpox) de 2022". Med . 3 (12): 824–826. doi :10.1016/j.medj.2022.11.003. ISSN  2666-6359. PMC 9733179 . PMID  36495863. 
  8. ^ Pennisi E (diciembre de 2004). "Genética. Una teoría de la evolución: los cambios genéticos determinan la forma del perro". Science . 306 (5705): 2172. doi : 10.1126/science.306.5705.2172 . PMID  15618495. S2CID  10680162.
  9. ^ Altemose, Nicolás; Logsdon, Glennis A.; Bzikadze, Andrey V.; Sidhwani, Pragya; Langley, Sasha A.; Caldas, Gina V.; Hoyt, Savannah J.; Uralsky, Lev; Ryabov, Fedor D.; Muestra, Colin J.; Sauria, Michael EG; Borchers, Mateo; Gershman, Ariel; Mijeenko, Alla; Shepelev, Valery A. (abril de 2022). "Mapas genómicos y epigenéticos completos de centrómeros humanos". Ciencia . 376 (6588): eabl4178. doi : 10.1126/ciencia.abl4178. ISSN  0036-8075. PMC 9233505 . PMID  35357911. 

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