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]
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]
Las repeticiones en tándem pueden producirse a través de diferentes mecanismos. Por ejemplo, el deslizamiento de la cadena (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 incorrecto de las bases complementarias. El deslizamiento de la cadena es una explicación del origen y la evolución de las secuencias repetitivas de ADN.
Otros mecanismos incluyen el cruce desigual y la conversión genética .
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 genealógicas de ADN . 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]