El ADN satélite consta de matrices muy grandes de ADN no codificante que se repite en tándem . El ADN satélite es el componente principal de los centrómeros funcionales y forma el principal componente estructural de la heterocromatina . [1]
El nombre "ADN satélite" se refiere al fenómeno de que las repeticiones de una secuencia corta de ADN tienden a producir una frecuencia diferente de las bases adenina , citosina , guanina y timina y, por lo tanto, tienen una densidad diferente a la del ADN en masa, de modo que forman una segunda o banda 'satélite' cuando el ADN genómico se separa en un gradiente de densidad . [2] Las secuencias con una proporción mayor de A + T muestran una densidad más baja, mientras que aquellas con una proporción mayor de G + C muestran una densidad más alta que la mayor parte del ADN genómico.
Familias de ADN satélite en humanos
El ADN satélite, junto con el ADN minisatélite y microsatélite , constituyen las repeticiones en tándem . [3]
Las principales familias de ADN satélite en humanos se denominan:
Familia satélite | Tamaño de la unidad de repetición (pb) | Ubicación en los cromosomas humanos |
---|---|---|
α (ADN alfoide) | 170 [4] | Todos los cromosomas |
β | 68 | Centrómeros de los cromosomas 1 , 9 , 13 , 14 , 15 , 21 , 22 e Y |
Satélite 1 | 25-48 | Centrómeros y otras regiones en heterocromatina de la mayoría de los cromosomas |
Satélite 2 | 5 | La mayoría de los cromosomas |
Satélite 3 | 5 | La mayoría de los cromosomas |
Largo
Un patrón repetido puede tener entre 1 par de bases (una repetición de mononucleótidos) y varios miles de pares de bases, [5] y el tamaño total de un bloque de ADN satélite puede ser de varias megabases sin interrupción. Se han descrito unidades de repetición larga que contienen dominios de segmentos repetidos más cortos y mononucleótidos (1-5 pb), dispuestos en grupos de microsatélites, en los que se agruparon las diferencias entre las copias individuales de las unidades de repetición más largas. [5] La mayor parte del ADN satélite se localiza en la región telomérica o centromérica del cromosoma. La secuencia de nucleótidos de las repeticiones está bastante bien conservada en todas las especies. Sin embargo, la variación en la duración de la repetición es común. Por ejemplo, el ADN minisatélite es una región corta (1-5 kb) de elementos repetidos con una longitud> 9 nucleótidos. Mientras que se considera que los microsatélites en las secuencias de ADN tienen una longitud de 1-8 nucleótidos. [6] La diferencia en la cantidad de repeticiones presentes en la región (longitud de la región) es la base para la toma de huellas dactilares de ADN . [ cita requerida ]
Origen
Se cree que los microsatélites se originaron por el deslizamiento de la polimerasa durante la replicación del ADN. Esto proviene de la observación de que los alelos de microsatélites suelen ser polimórficos de longitud; específicamente, las diferencias de longitud observadas entre los alelos de microsatélites son generalmente múltiplos de la longitud de la unidad de repetición. [7]
Patología
La expansión de microsatélites (expansión de repetición de trinucleótidos ) se encuentra a menudo en unidades de transcripción. A menudo, la repetición de pares de bases interrumpirá la síntesis de proteínas adecuada, lo que provocará enfermedades como la distrofia miotónica . [8]
Estructura
El ADN satélite adopta estructuras tridimensionales de orden superior en organismos eucariotas . Esto se demostró en el cangrejo terrestre Gecarcinus lateralis , cuyo genoma contiene el 3% de una banda satélite rica en GC que consta de un motivo de secuencia de "unidad de repetición" de ~ 2100 pares de bases (pb) llamado RU. [9] [10] La RU se dispuso en conjuntos largos en tándem con aproximadamente 16.000 copias por genoma. Se clonaron y secuenciaron varias secuencias de RU para revelar regiones conservadas de secuencias de ADN convencionales en tramos superiores a 550 pb, intercalados con cinco "dominios divergentes" dentro de cada copia de RU.
Cuatro dominios divergentes consistían en repeticiones de microsatélites, sesgadas en la composición de la base, con purinas en una hebra y pirimidinas en la otra. Algunos contenían repeticiones de mononucleótidos de pares de bases C: G de aproximadamente 20 pb de longitud. Estos dominios polarizados en la hebra tenían una longitud de aproximadamente 20 pb a más de 250 pb. Las secuencias repetidas más prevalentes en las regiones de microsatélites incrustadas fueron CT: AG, CCT: AGG, CCCT: AGGG y CGCAC: GTGCG [11] [12] [5] Se demostró que estas secuencias repetidas adoptan estructuras alteradas, incluido el ADN de cadena triple , Z-DNA , stem-loop y otros sometidos a estrés superhelical . [11] [12] [5]
Entre las repeticiones de microsatélites polarizados en la hebra y las repeticiones de mononucleótidos C: G, todas las variaciones de secuencia retuvieron uno o dos pares de bases con A (purina) interrumpiendo la hebra rica en pirimidina y T (pirimidina) interrumpiendo la hebra rica en purina. Esta característica de secuencia apareció entre repeticiones de microsatélites y mononucleótidos C: G en los cuatro dominios secuenciados con polarización de cadena. Estas interrupciones en el sesgo de composición adoptaron conformaciones muy distorsionadas como lo muestra su respuesta a las enzimas nucleasas, presumiblemente debido a los efectos estéricos de las purinas más grandes (bicíclicas) que sobresalen en la hebra complementaria de anillos de piridina más pequeños (monocíclicos). La secuencia TTAA: TTAA se encontró en el dominio más largo de RU, que produjo la más fuerte de todas las respuestas a las nucleasas. Se subclonó ese dominio divergente polarizado en la hebra particular y se estudió con mayor detalle su estructura helicoidal alterada. [11]
Un quinto dominio divergente en la secuencia RU se caracterizó por variaciones de un motivo de secuencia de ADN simétrico de purinas y pirimidinas alternas que se muestra para adoptar una estructura de Z-ADN / tallo-bucle de mano izquierda bajo estrés superhelical. El ADN-Z simétrico conservado se abrevió como Z 4 Z 5 NZ 15 NZ 5 Z 4 , donde Z representa secuencias alternas de purina / pirimidina. Un tallo-bucle estructura se centró en la Z 15 elemento en la muy conservadas secuencia palindrómica CGCACGTGCG: CGCACGTGCG y estaba flanqueado por secuencias palindrómicas Z-ADN extendidos sobre una región 35 pb. Muchas variantes de RU mostraron deleciones de al menos 10 pb fuera del elemento estructural Z 4 Z 5 NZ 15 NZ 5 Z 4 , mientras que otras tenían secuencias de ADN-Z adicionales que alargaban el dominio alterno de purina y pirimidina a más de 50 pb. [13]
Se demostró que una secuencia RU extendida (EXT) tenía seis copias en tándem de un motivo de secuencia amplificado (AMPL) de 142 pb insertado en una región bordeada por repeticiones invertidas donde la mayoría de las copias contenían solo un elemento de secuencia AMPL. No hubo estructuras alteradas sensibles a nucleasas o divergencia de secuencia significativa en la secuencia AMPL relativamente convencional. Una secuencia RU truncada (TRU), 327 pb más corta que la mayoría de los clones, surgió de un cambio de base única que condujo a un segundo sitio de restricción EcoRI en TRU. [9]
Otro cangrejo, el cangrejo ermitaño Pagurus pollicaris , demostró tener una familia de satélites ricos en AT con estructuras repetidas invertidas que comprendían el 30% de todo el genoma. Otro satélite críptico del mismo cangrejo con la secuencia CCTA: TAGG [14] [15] se encontró insertado en algunos de los palíndromos. [dieciséis]
Ver también
- Reacción en cadena de la polimerasa
- Centrifugación de densidad flotante
- La expresion genica
- Microsatélite
- ADN de triple hebra
- ADN-Z
- Vástago-bucle
- Repetición invertida
- Superenrollamiento de ADN
- Perfil de ADN
Referencias
- ^ Lohe AR, Hilliker AJ, Roberts PA (agosto de 1993). "Mapeo de secuencias de ADN repetidas simples en heterocromatina de Drosophila melanogaster" . Genética . 134 (4): 1149–74. PMC 1205583 . PMID 8375654 .
- ^ Kit, S. (1961). "Sedimentación de equilibrio en gradientes de densidad de preparaciones de ADN de tejidos animales". J. Mol. Biol . 3 (6): 711–716. doi : 10.1016 / S0022-2836 (61) 80075-2 . ISSN 0022-2836 . PMID 14456492 .
- ^ Tandem + Repeat en los encabezados de temas médicos de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.(MeSH)
- ^ Tyler-Smith, Chris; Brown, William RA (1987). "Estructura del bloque principal de ADN satélite alfoide en el cromosoma Y humano". Revista de Biología Molecular . 195 (3): 457–470. doi : 10.1016 / 0022-2836 (87) 90175-6 . PMID 2821279 .
- ^ a b c d Fowler, RF; Bonnewell, V .; Spann, MS; Skinner, DM (25 de julio de 1985). "Las secuencias de tres variantes estrechamente relacionadas de un ADN satélite complejo divergen en dominios específicos". La revista de química biológica . 260 (15): 8964–8972. PMID 2991230 .
- ^ Richard, 2008 .
- ^ Leclercq, S; Rivales, E; Jarne, P (2010). "El deslizamiento del ADN se produce en los loci de microsatélites sin una longitud de umbral mínima en humanos: un enfoque genómico comparativo" . Genome Biol Evol . 2 : 325–35. doi : 10.1093 / gbe / evq023 . PMC 2997547 . PMID 20624737 .
- ^ Usdin, K (2008). "Los efectos biológicos de las repeticiones simples en tándem: lecciones de las enfermedades de expansión repetida" . Genome Res . 18 (7): 1011–9. doi : 10.1101 / gr.070409.107 . PMC 3960014 . PMID 18593815 .
- ^ a b Bonnewell, V .; Fowler, RF; Skinner, DM (26 de agosto de 1983). "Una repetición invertida bordea una amplificación de cinco veces en el ADN satélite". Ciencia . 221 (4613): 862–865. Código Bibliográfico : 1983Sci ... 221..862B . doi : 10.1126 / science.6879182 . PMID 6879182 .
- ^ Skinner, DM; Bonnewell, V .; Fowler, RF (1983). "Sitios de divergencia en la secuencia de un ADN satélite complejo y varias variantes clonadas". Simposios de Cold Spring Harbor sobre biología cuantitativa . 47 (2): 1151-1157. doi : 10.1101 / sqb.1983.047.01.130 . PMID 6305575 .
- ^ a b c Fowler, RF; Skinner, DM (5 de julio de 1986). "El ADN eucariota diverge en una pirimidina larga y compleja: tracto de purina que puede adoptar conformaciones alteradas". La revista de química biológica . 261 (19): 8994–9001. PMID 3013872 .
- ^ a b Stringfellow, LA; Fowler, RF; LaMarca, ME; Skinner, DM (1985). "Demostración de una notable divergencia de secuencias en variantes de un ADN satélite complejo mediante clonación molecular" . Gene . 38 (1-3): 145-152. doi : 10.1016 / 0378-1119 (85) 90213-6 . PMID 3905513 .
- ^ Fowler, RF; Stringfellow, LA; Skinner, DM (15 de noviembre de 1988). "Un dominio que asume una conformación Z incluye una deleción específica en algunas variantes clonadas de un satélite complejo" . Gene . 71 (1): 165-176. doi : 10.1016 / 0378-1119 (88) 90088-1 . PMID 3215523 .
- ^ Skinner, Dorothy M .; Beattie, Wanda G. (septiembre de 1974). "Caracterización de un par de ácidos desoxirribonucleicos satélites de crustáceos gemelos isopícnicos, uno de los cuales carece de una base en cada hebra". Bioquímica . 13 (19): 3922–3929. doi : 10.1021 / bi00716a017 . ISSN 0006-2960 . PMID 4412396 .
- ^ Chambers, Carey A .; Schell, Maria P .; Skinner, Dorothy M. (enero de 1978). "La secuencia primaria de un ADN satélite de crustáceos que contiene una familia de repeticiones". Celular . 13 (1): 97-110. doi : 10.1016 / 0092-8674 (78) 90141-1 . PMID 620424 .
- ^ Fowler, RF; Skinner, DM (25 de enero de 1985). "Los satélites crípticos ricos en repeticiones invertidas comprenden el 30% del genoma de un cangrejo ermitaño". La revista de química biológica . 260 (2): 1296–1303. PMID 2981841 .
Otras lecturas
- Beridze, Thengiz (1986). ADN satélite . Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-15876-1.
- Hoy, Marjorie A. (2003). Genética molecular de insectos: una introducción a los principios y aplicaciones . Prensa académica. pag. 53 . ISBN 978-0-12-357031-4.
enlaces externos
- Satélite + ADN en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .