Polimorfismos y Variabilidad en el ADN

T7. POLIMORFISMOS EN EL ADN

• Los individuos de la misma especie se cruzan teniendo descendencia fértil.

Variabilidad humana

• Los humanos muestran variabilidad fenotípica debido a causas genéticas y ambientales que alteran la secuencia de nucleótidos.
• Estas alteraciones dan lugar a mutaciones o polimorfismos.
• Aproximadamente 10 millones de pares de bases distinguen a cada persona.
• La adaptación se produce por los distintos alelos para un mismo locus de gen.
• El ADN contiene secuencias altamente repetidas (8.5%), moderadamente repetidas (45%) y únicas (45%).
• Solo el 1.5% del ADN de secuencias únicas codifica proteínas.

Complejidad de las secuencias del ADN: Tipos de secuencias

• ADN de secuencia única: Incluye genes (intrones, exones y secuencias reguladoras).
• ADN moderadamente repetitivo: Presente en 102 a 105 copias.
• Clase I: Retrotransposones (copia y pega).
  • LINES (elementos largos dispersos): Miden entre 6 y 8 kb, con solo 90 L1 activos.
  • SINES (elementos cortos dispersos): Miden entre 200 y 400 pb.
    • Alu: De 300pb y con aproximadamente 106 copias (11% del genoma).
    • MIR: Aisladores que permiten la transcripción de genes independientemente del entorno cromosómico.
• Retrovirus: Retrotransposones (LTR).
• Clase II: Transposones de ADN (corta y pega).
  • Transposones de ADN: Aproximadamente 3x105 copias.
  • LTR: Contienen genes GAG, POL (RT) y LTR.

ADN altamente repetitivo (ADN satélite)

• Tiene aproximadamente 106 copias.
• Minisatélite: La unidad de repetición es menor a 65 pb, repetida de 5 a 50 veces.
• Minisatélite: Con regiones muy variables que se encuentran en telómeros y centrómeros.
• Microsatélite (STR): Tiene entre 2 y 6 pb repetidas, con repeticiones menores o iguales a 45.
• Microsatélite: Tiene regiones muy variables en todas partes.
• Identificación familiar (mitad polimorfismos padre, mitad polimorfismos madre)

Polimorfismos

• Cualquier diferencia en la secuencia del ADN o de una proteína detectable por técnicas moleculares.
• Polimorfismo genético: Existencia de múltiples alelos (variantes) en el locus de un gen.
• Polimorfismo genético: Tiene al menos dos alelos con frecuencias mayores al 1%.
• Polimorfismo genético: Las frecuencias no se pueden explicar solo por mutación.
• Polimorfismo genético: Alelos con frecuencias inferiores al 1% se consideran variantes raras.
• Locus polimórfico: locus donde al menos el 2% de la población es heterocigota.
• Locus polimórfico: Se cree que al menos el 30% de los loci humanos son polimórficos.
• La diferencia en la información genética difiere pero personas sanas = también polimorfismo.
• Grados de polimorfismo:
  • Proporción media de genes heterocigóticos en un individuo es del 6%.
    • Entre dos personas.
  • Proporción de individuos heterocigóticos para un gen es del 12-18%.
    • (1-300 pb es diferente, variabilidad).
• Heterocigosis media del ADN genómico humano (3x 109 pb) es del 0.37%.
• El FBI analiza 13 loci de los microsatélites y compara con el ADN en crímenes.

Aplicaciones de los polimorfismos

• Marcadores para seguir la herencia en familias y poblaciones.
• Ubicar un gen en una región cromosómica mediante análisis de ligamiento o asociación alélica.
• Diagnóstico prenatal de enfermedades genéticas y detección de portadores de alelos deletéreos.
• Tipificación de tejidos para transfusiones y trasplantes de órganos.
• Medicina forense: Pruebas de paternidad, identificación de restos de víctimas de delitos o verificación de la concordancia entre el ADN de un sospechoso y el del agresor.
• Medicina personalizada basada en la genómica: Individualiza la asistencia médica en función de variantes que aumentan o disminuyen el riesgo de trastornos.

Tipos de polimorfismos de ADN

• Polimorfismos en la longitud de los fragmentos de restricción (RFLP).
  • Variaciones en la secuencia de ADN que afectan la secuencia de reconocimiento de una enzima de restricción.
  • Detectados por Southern blot, bialélico.
• Polimorfismo en la longitud de secuencias simples (SSLP) o repeticiones en tándem de número variable (VNTR).
  • Variaciones en la secuencia de ADN que afectan el número de repeticiones de una secuencia.
  • Corresponden normalmente a minisatélites y microsatélites y se detectan por PCR.
  • Polimorfismo en la longitud de secuencias simples: Muy polimórfico.
• Polimorfismo de un solo nucleótido (SNP).
  • Variaciones en la secuencia de ADN de un par de bases.
  • Detectados con biochips o secuenciación de ADN.

Detección de polimorfismos tipo RFLP: Southern blot (ADN-ADN)

• Digestión enzimática + hibridación con sonda Kb.
  • Enzimas de restricción cortan el ADN en sitios concretos.
  • Un alelo se corta en un fragmento de 6kb, mientras que otro en dos fragmentos (2kn y 4kb).
  • Se hibrida con sonda y corre en gel de electroforesis.
  • Se determina si el individuo tiene solo un alelo, el otro, o una mezcla.
• PCR + digestión enzimática pb.
  • Proceso similar, pero primero se realiza PCR para aumentar el número de copias del ADN.
  • Mismo resultado, pero los fragmentos corren más en la electroforesis.

Diagnóstico directo de anemia falciforme mediante RFLP

• La Hb S es una forma mutada del gen de HbA, dando lugar a la anemia falciforme.
• La enfermedad se puede diagnosticar según donde corta la enzima de restricción y cómo corren las moléculas de ADN en el gen.
• Heterocigotos (A/S y S/A): Tienen un alelo de HbA y otro de HbS.
• Homocigotos 1 (A/A): Dos alelo de HbA y se ve una única marca en 1.15.
• Homocigotos 2 (S/S): Misma situación solo que en 1.35.

RFLPs y hemofilia B: diagnóstico molecular

• El proceso funciona igual pero dependiendo de los resultados de la electroforesis permite o no detectar la mutación.
• Las mujeres siempre presentan dos bandas en el gel de electroforesis porque tienen dos cromosomas X, hombres solo 1.
• Si el hombre la línea avanza, es porque hubo un corte por medio de la ez de restriccion formandose dos fragmentos, lo que indica que presenta la hemofilia B.
• Heterocigotas avanza distinto.

Aplicaciones de los polimorfismos en la medicina forense

• Cada persona tiene una información genética determinada, y solo los gemelos monocigóticos comparten el 99% de su ADN, todos heredamos patrones epigenéticos.
• Esto permite realizar identificación de restos de cuerpos o incluso realizar pruebas de paternidad.

Diagnóstico molecular indirecto: marcadores polimórficos

• Permiten encontrar mutaciones puntuales, DNAmicrosatélite, RFLP, deleciones o inserciones.
• Detección marcador polimórfico que detecte gen alterado.

Diagnóstico indirecto de enfermedad autosómica dominante: RFLP a DX prenatal

• Un mismo tamaño de fragmento de ADN que es marcador del cromosoma del gen de la enfermedad en unas familias, puede pertenecer a un cromosoma sano en otras.

Polimorfismo genético: VNTRs

• Polimorfismo del nº de repeticiones de secuencias en tándem que afectan al número de repeticiones de una secuencia.
• Normalmente corresponden a los minisatélites y microsatélites.

Polimorfismo en casos de violación

• Se utiliza el Test del ADN comparando el perfil de la víctima y el de dos sospechosos.
• Un gran avance es la técnica de PCR, ya que con ella podemos conseguir la cantidad
• de DNA necesaria para hacer las comparaciones entre el DNA de las sospechosos y el que hay en el cuerpo de la vícti