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Marcador de retrotransposón

Los marcadores de retrotransposones 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 plesiomorfa antes de 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 (elementos intercalados cortos), LINE (elementos intercalados largos) o LTR truncados (repeticiones terminales largas) como marcadores cladísticos moleculares representa un complemento particularmente interesante a la secuencia de ADN y los datos morfológicos .

La razón de esto es que se supone que los retrotransposones representan poderosas sinapomorfias pobres en ruido . [1] Los sitios objetivo son relativamente inespecíficos, por lo que la posibilidad de una integración independiente de exactamente el mismo elemento en un sitio específico en diferentes taxones no es grande y puede incluso 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 reescisión precisa de transposones de clase I , pero véase van de Lagemaat et al. (2005). [2] Por lo tanto, 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 carácter hacen que los marcadores de integración de retrotransposones sean herramientas ideales para determinar la ascendencia común de los taxones mediante un evento de transposición derivado compartido . [1] [3] 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 plesiomorfa antes de 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 ballenas como miembros del orden Cetartiodactyla , siendo los hipopótamos sus parientes vivos más cercanos, [5] las relaciones entre hominoideos , [6] el árbol estrepsirrino , [7] la radiación marsupial de América del Sur 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 cebadores de oligonucleótidos de PCR miran hacia afuera desde las regiones terminales de retrotransposón. Así, amplifican el fragmento entre dos inserciones de retrotransposón. Como los patrones de integración de retrotransposones varían entre genotipos, el número y 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 de tamaño pequeño y a menudo se integran dentro o junto a los genes, representan una fuente óptima para la generación de marcadores IRAP eficaces. [14]

Referencias

  1. ^ ab Shedlock AM, Okada N (febrero de 2000). "Inserciones SINE: poderosas herramientas para la sistemática molecular". Bioensayos . 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 mediadas por segmentos cortos de ADN idénticos en primates". Res del genoma . 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 del ADN de 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. PMID  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 intercalados cortos y largos: los hipopótamos son los parientes más cercanos de las ballenas". Proc. Nacional. Acad. Ciencia. EE.UU . 96 (18): 10261–6. Código bibliográfico : 1999PNAS...9610261N. doi : 10.1073/pnas.96.18.10261 . PMC 17876 . PMID  10468596. 
  6. ^ Salem AH, Ray DA, Xing J y col. (octubre de 2003). "Elementos Alu y filogenética de homínidos". Proc. Nacional. Acad. Ciencia. EE.UU . 100 (22): 12787–91. Código Bib : 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 primates aclaran la filogenia de la estrepsirrina". Proc. Nacional. Acad. Ciencia. EE.UU . 101 (29): 10650–4. Código Bib : 2004PNAS..10110650R. doi : 10.1073/pnas.0403852101 . PMC 489989 . PMID  15249661. 
  8. ^ Nilsson, MA; Churakov, G.; Sommer, M.; Van Tran, N.; Zemann, A.; Brosio, J.; Schmitz, J. (27 de julio de 2010). Penny, David (ed.). "Seguimiento de la evolución marsupial mediante inserciones de retroposones genómicos arcaicos". Más biología . 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 de 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. Nacional. Acad. Ciencia. EE.UU . 103 (26): 9929–9934. Código Bib : 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 toma de huellas dactilares 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". Planta 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 biología vegetal". Tendencias de ciencia vegetal . 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 genotipado de variedades de patata". Genética Teórica y Aplicada . 125 (1): 185–96. doi :10.1007/s00122-012-1825-7. PMID  22371142. S2CID  15776815.