Las secuencias repetidas (también conocidas como elementos repetitivos , unidades repetidas o repeticiones ) son patrones de ácidos nucleicos (ADN o ARN) que ocurren en múltiples copias en todo el genoma . ADN repetitivo se detectó primero debido a su rápida re-asociación cinética. En muchos organismos, una fracción significativa del ADN genómico es muy repetitiva, y más de dos tercios de la secuencia consta de elementos repetitivos en los seres humanos. [1]
Los elementos repetitivos que se encuentran en los genomas se clasifican en diferentes clases, según su estructura y / o el modo de multiplicación. La disposición de elementos repetitivos consiste en matrices de secuencias repetidas en tándem o en repeticiones dispersas por todo el genoma (ver más abajo).
Funciones
Los debates sobre las posibles funciones de estos elementos son de larga data. Las referencias controvertidas al ADN 'basura' o 'egoísta' se presentaron desde el principio, lo que implica que los segmentos de ADN repetitivos son restos de la evolución pasada o secuencias autónomas autorreplicantes que piratean la maquinaria celular para proliferar. [2] [3] Descubierto originalmente por Barbara McClintock, [4] las repeticiones dispersas se han reconocido cada vez más como una fuente potencial de variación y regulación genética. Junto con estas funciones reguladoras, también se ha propuesto una función estructural del ADN repetido en la configuración del plegamiento 3D de los genomas. [5] Esta hipótesis solo está respaldada por un conjunto limitado de pruebas experimentales. Por ejemplo, en humanos, ratones y moscas, varias clases de elementos repetitivos presentan una alta tendencia a la co-localización dentro del espacio nuclear, lo que sugiere que la célula puede utilizar posiciones de repeticiones de ADN como un mapa de plegamiento del genoma. [6]
Repeticiones en tándem en enfermedades humanas
Las secuencias de repetición en tándem, en particular las repeticiones de trinucleótidos, subyacen a varias enfermedades humanas . Las repeticiones de trinucleótidos pueden expandirse en la línea germinal durante generaciones sucesivas dando lugar a manifestaciones cada vez más graves de la enfermedad. Las condiciones de la enfermedad en las que se produce la expansión incluyen la enfermedad de Huntington , el síndrome de X frágil , varias ataxias espinocerebelosas , distrofia miotónica y ataxia de Friedrich . [7] Las expansiones de repetición de trinucleótidos pueden ocurrir a través del deslizamiento de la cadena durante la replicación del ADN o durante la síntesis de reparación del ADN . [7]
Las secuencias repetidas de hexanucleótidos GGGGCC en el gen C9orf72 son una causa común de esclerosis lateral amiotrófica y demencia frontotemporal . [8] Las secuencias de repetición de trinucleótidos CAG subyacen a varias ataxias espinocerebelosas (SCA- SCA1 ; SCA2; SCA3; SCA6; SCA7; SCA12; SCA17 ). [8] La enfermedad de Huntington es el resultado de una expansión inestable de secuencias CAG repetidas en el exón 1 del gen de la huntingtina ( HTT ). HTT codifica una proteína de andamio que participa directamente en la reparación del daño oxidativo del ADN . [9] Se ha observado que los genes que contienen repeticiones de CAG patógenas a menudo codifican proteínas que tienen un papel en la respuesta al daño del ADN y que las expansiones repetidas pueden afectar las vías específicas de reparación del ADN. [10] La reparación defectuosa de los daños del ADN en secuencias repetidas puede causar una mayor expansión de estas secuencias, creando así un círculo vicioso de patología. [10]
Tipos
Tipos principales
Categorías principales de secuencia repetida o repeticiones :
- Repeticiones en tándem : son copias adyacentes entre sí, ya sea directamente o invertidas. ADN satélite : normalmente se encuentra en centrómeros y heterocromatina . Minisatélite : unidades de repetición de aproximadamente 10 a 60 pares de bases, que se encuentran en muchos lugares del genoma, incluidos los centrómeros . Microsatélite : unidades de repetición de menos de 10 pares de bases; esto incluye los telómeros , que normalmente tienen de 6 a 8 unidades de repetición de pares de bases.
- Repeticiones intercaladas (también conocidas como elementos nucleares intercalados): elementos transponibles . Transposones de ADN . retrotransposones . Retrotransposones LTR (HERV) . no retrotransposones LTR . SINE ( S Hort I nterspersed N uclear E LEMENTOS). LINEs ( L ong que nterspersed N uclear E LEMENTOS). SVA
En los primates, la mayoría de LINE son LINE-1 y la mayoría de SINE son Alu . Los SVA son específicos de hominoides.
En procariotas, CRISPR son matrices de repeticiones alternas y espaciadores.
Secuencias repetidas evolutivamente derivadas de eventos de infección viral. [11]
Otros tipos
Nota: Lo siguiente se cubre en detalle en "Computación para genómica microbiana comparativa". [12]
- Repeticiones directas
- Repetición directa global
- Repeticiones simples directas locales
- Repeticiones directas locales
- Repeticiones directas locales con espaciador
- Repeticiones invertidas
- Repetición global invertida
- Repetición local invertida
- Repetición invertida con espaciador
- Repetición palindrómica
- Espejo y repeticiones evertidas
Biotecnología
El ADN repetitivo es difícil de secuenciar utilizando técnicas de secuenciación de próxima generación : el ensamblaje de secuencias a partir de lecturas cortas simplemente no puede determinar la longitud de una parte repetitiva. Este problema es particularmente grave para los microsatélites, que están formados por pequeñas unidades repetidas de 1 a 6 pb. [13]
Muchos investigadores históricamente han omitido partes repetitivas al analizar y publicar datos del genoma completo. [14]
Ver también
- Genoma
- Estructura fina del cromosoma eucariota
- ADN no codificante
- Región intergénica
- Marcador genético
- Gen regulador
Referencias
- ^ de Koning AP, Gu W, Castoe TA, Batzer MA, Pollock DD (diciembre de 2011). "Los elementos repetitivos pueden comprender más de dos tercios del genoma humano" . PLoS Genetics . 7 (12): e1002384. doi : 10.1371 / journal.pgen.1002384 . PMC 3228813 . PMID 22144907 .
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enlaces externos
- Función del ADN repetitivo
- ADN + Región + repetitiva en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE .