tema 4 (1) (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Santiago de Compostela
Grado Biología - 4º curso
Asignatura evolución humana y diversidad molecular
Año del apunte 2017
Páginas 4
Fecha de subida 26/06/2017
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STR (SHORT TANDEM REPEATS) MICROSATÉLITES CONCEPTO Y NATURALEZA Cuando hablamos del DNA la forma en la que se estructura determina la existencia o no de diferentes tipos de marcadores. Los STR dependen del modo en el que el material genético se estructura. en el DNA humano va a haber secuencias simples, moderadamente repetitivas y altamente repetitivo. En el DNA repetitivo vamos a encontrar por una parte DNA medianamente repetitivo encontramos las repeticiones en tándem y la que generan los retrotransposones Cuando hablamos de retrotransposones hablamos de deleciones e inserciones El otro bloque del DNA repetitivo corresponde a repeticiones en tándem. Son fragmentos de DNA que se repiten un número de veces, pero siempre dispuestos de manera continua al largo del genoma. El motivo de repetición se va a disponer de manera contigua al largo del genoma y esto corresponde a los microsatélites. El motivo de repetición puede variar (ser muy diferente) AG AG AG  Di- nucleotído repeat … AGCT AGCT AGCT  Tetra-nucleotido repeat El motivo de repetición es el número de repeticiones que se pueden repetir Los STR corresponden a repeticiones en tándem de motivo corto, como máximo 10 DNA altamente repetitivo que es el DNA satélite, no ofrece una fuente de marcadores útiles para la aplicación en la genética humana Junto a los microsatélites están los minisatélites que corresponden a los VNTR.
Conceptualmente es lo mismo que los STR, lo que pasa que el motivo de repetición no es un motivo de repetición corto sino que son a partir de 10. Ambos son repeticiones en tándem que se disponen de manera continua Variantes en número de copias variables de un motivo de repetición, ambos son CNV CRITERIOS DE SELECCIÓN En el genoma humano existen del orden de doscientos mil STR diferentes, el promedio es 1/15Kb. Va a haber regiones cromosómicas que tengan más regiones STR mientras que otras van a tener menor número de STR.
De una manera práctica pero que no se ajusta a una pureza estricta el individuo que lleva la secuencia TEMA 4: STR (SHORT TANDEM REPEATS) MICROSATÉLITES 1 ATTG ATTG ATTG: corresponde al STR alelo 3 ATTG: corresponde al STR alelo 1 Esta variante alélica no es a la que estamos acostumbradas. Cuando estamos indicando alelo tres estamos indicando el número de repeticiones. El individuo que lleva el alelo 3 y el 1 transmite en la siguiente generación los dos, se comporta como si fuera una variante alélica.
Se comporta como un alelo pero conceptualmente no es la variable alélica que entendemos como tal. Desde un punto de vista conceptual presenta una herencia mendeliala simple y estable. Puede ser homo o heterocigotos Cuando hablamos de los STR estamos hablando de una serie de marcadores genéticamente humanos muy amplios (200.000). No todos los STR tienen la misma aplicabilidad. El 50% corresponden a dinucleótidos repeat, pero no nos interesa porque tienen una naturaleza conflictiva.
Lo normal es una amplificación por PCR que contiene el STR que voy a analizar. El número de copias va a determinar el tamaño. El tamaño de lo que se amplifica vía PCR está indicando el número de repeticiones. La PCR en unos individuos nos va a dar tamaños diferentes, por lo tanto van a presentar diferente movilidad electroforética. Se puede identificar el tamaño del DNA amplificado a partir de una electroforesis en zona. Los tamaños más pequeños van a migrar más rápidamente y los más grandes van a migrar más lentamente, se utiliza un control de peso molecular (presenta bandas de diferente tamaño) y así se puede extrapolar el tamaño del DNA que se está amplificando La cuestión básica pasa por la PCR y analizamos el tamaño del amplicón.
En un di repeat lo que tengo es que muchas veces heterocigotos que corresponde a direapeats contiguos no son separados correctamente por electroforesis. En los alelos contiguos la diferencia es de dos pares de bases. son bandas de movilidad muy semejantes por lo que nos puede dar un homocigoto cuando en realidad es un homocigoto 1/2 (estos son los números de repeticioenes). Esto requiere una buena resolución electroforética, mayor capacidad de resolución. No sirve la agarosa, no se podrían distinguir bandas muy próximas. Se utiliza poliacrilamida, pero aún así esto no basta, tendremos que ajustar muy bien el tamaño de poro y conseguir adecuada separación milimétrica entre las bandas de estos alelos contiguos.
Significa que muchas veces una única banda que puede aparentar como un homocigoto se corresponde con un heterocigoto En los direpeats muchas veces la banda principal y el heterodímero se intercalan. Esto podría llevar a confusión. Esto se va a producir en alelos de tamaños muy diferentes TEMA 4: STR (SHORT TANDEM REPEATS) MICROSATÉLITES 2 Cuando hablo de un direpeat no tengo una cerceta suficiente de lo que es la certeza Los direpeats tienen otro inconveniente que hace referencia al que ser motivos de repeticiones muy cortos, la DNA polimerasa se producen fenómenos de deslizamientos. Estos deslizamientos hace que cuando yo hago una PCR con esa polimerasa se puede obtener que se esté omitiendo parte. Cuando yo hago la PCR el deslizamiento puede se que haya amplificado un tamaño menor del real Debido a la PCR hay una amplificación diferencial. La DNA polimerasa en la amplificación en la PCR el pequeño lo va a amplificar rápidamente mientras que los de mayor tamaño los va a amplificar de manera más lenta. La amplificación preferencial conlleva a que muchos heterocigotos pasen desapaercibidos Son demasiadas limitaciones las que presentan los direpeats (tres motivos) Tenemos 100.000 STR que no son direpeats   Polimorfismo. El grado de polimorfismo lo vamos a valor mediante el índice de heterocigosidad (h), da una medida cuantitativa precisa del grado de polimorfismo de esa población. Típicamente presentan h que van del 0.6 al 0.9, por lo tanto van a ser marcadores muy polimórficos porque no son dialélicos. Estos marcadores son marcadores de alto grado de polimorfismo porque estamos hablando de variedades que no solo presentan dos variedades alélicas sino que presentan más variedades alélicas. A mayor grado de polimorfismo no implica mayor interés. A medida que existe un alto grado de polimorfismo existe una mayor capacidad de diferencias las clases fenotípicas, por lo tanto lleva a una mayor potencia estadística Número alelos: error típico. El número de alelos que interviene en un locus va a ir íntimamente asociado con el mayor o menor número clases fenotípicas. No interesa que haya cientos de clases fenotípicas ni muchas clases alélicas. A partir de las frecuencias fenotípicas se puede establecer las frecuencias alélicas. Tengo las frecuencias de esa población, pero siempre que hay estimas hay un error típico 𝑝(1 − 𝑝) 𝑓(𝑝)𝑠𝑒 ± 𝑠𝑒 = √ 2𝑁 A menor frecuencia alélica mayor error típico y por consiguiente la estima que yo tengo de la frecuencia alélica en esa población es poco fiable Interesa que el polimorfismo sea equilibrado, donde el número de alelos sea bajo para obtener una estima estadística fiable Por ejemplo hay variantes alélicas de STR que están asociado a cuadros degenerativos de aparición tardía. Son STR que la variante alélica que implica el desarrollo de ese cuadro corresponde a variantes alélicas en baja frecuencia. Pero esto no interesa porque la estima no es fiable porque la frecuencia alélica fluctúa Hay que equilibrar grado de polimorfismo y estimas estadísticas fiables TEMA 4: STR (SHORT TANDEM REPEATS) MICROSATÉLITES 3  No selección. la selección afecta porque el STR que estemos analizando puede estar selectivamente controlado, por lo que la distribución no corresponde a una distribución panmíctica al azar, sino que la selección controla la frecuencia de distribución fenotípica. Marcadores que presenten coeficientes selectivos favorables o desfavorables pueden sesgar la frecuencia del marcador y la estima está sesgada porque la selección interviene y sesga la distribución de los fenotipos.
El sesgo fenotípico conlleva a un sesgo estadístico de las frecuencias alélicas, lo que implica que las estimas de esa población no son estadísticamente fiables porque están sesgadas en origen. Cuando hablamos de selección, hablamos de marcadores que no están selectivamente controlados. Podemos encontrar un marcador STR en el genoma porque existen coeficientes selectivos asociados a las variantes alélicas y se encuentra sesgado, de manera que no lo elegimos. El STR2 ó STR3, que son de loci diferente podemos elegirlos porque no están asociados al coeficiente selectivo y son neutrales. No podemos elegirlos, porque se produce un fenómeno de hitchicking, (autoestopista), de manera que obedece a una cuestión fundamental, que “viajan en el mismo coche” porque hay un fenómeno de ligamiento, de manera que el coeficiente de selección que afecta al STR1, también afecta al STR2 y STR3. Biológicamente, éstos últimos no están controlados por selección, pero su ubicación próxima determina un fenómeno de hitchicking, no por cuestión biológica, sino de encaje. Este tipo de marcadores asociados a regiones donde se produce selección no interesa porque no podemos garantizar que la selección no está afectando a la distribución de las frecuencias alélicas de estos STR.
Ej: identificación de grupos de riesgo (lupus eritematoso).
 Estabilidad: mutación/retromutación. Eventos cromosómicos van a ser la fuente básica mediante la cual se origina toda la variabilidad de STR. Interesan marcadores que tengan cierto grado de estabilidad a la hora de transmitirse de una generación a otra. Marcadores que queden dentro de la región hotspot no interesan porque son muy inestables, sino otros STR que están ligados a regiones hotspot tampoco interesan (linkage). Los análisis de parentesco biológico, por ejemplo los análisis de paternidad Padre 8.8 madre 7.5 hijo= 7.4 -> no es biológicamente hijo del padre Si el STR está en una zona de alta tasa de mutación o retromutación podemos encontrar que es hijo biológico del padre, pero que no tienen correspondencia alélica para la mutación. El problema se encuentra en el criterio de selección del marcador que hemos analizado TEMA 4: STR (SHORT TANDEM REPEATS) MICROSATÉLITES 4 ...

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