8.3: Número Variable de repeticiones en tándem

Polimorfismos

La diferencia en las secuencias de nucleótidos entre humanos se encuentra entre 0.1-0.4%. Esto significa que las personas son más del 99% similares. Pero cuando miras a tus compañeros de clase por la habitación, puedes ver que esa pequeña diferencia equivale a bastante variación dentro de nuestra especie. La mayor parte de estas diferencias ni siquiera están dentro de las secuencias codificantes de los genes, sino que se encuentran afuera en regiones reguladoras que cambian la expresión de esos genes. Imagínese si hubiera mutaciones en las secuencias codificantes, esto podría ser muy deletéreo para el bienestar del organismo. Decimos que las secuencias codificantes de genes que finalmente conducen a proteínas tienen presión selectiva para permanecer igual. Las áreas fuera de las secuencias codificantes tienen una presión de selección reducida y a veces inexistente. A estas áreas se les permite mutar en secuencia e incluso expandirse o contraerse. Las áreas de cambios o diferencias se denominan polimórficas (muchas formas). Si fueras a leer un conjunto repetitivo de secuencias y contar la repetición, cometerías errores y perderías la cuenta. Asimismo, la ADN polimerasa cometerá errores o tartamudeará en áreas de repetitividad y producirá regiones polimórficas.

Repeticiones en tándem

Un tipo de polimorfismo ocurre debido a que estas repeticiones se expanden y contraen en regiones no codificantes. Estas regiones se denominan repeticiones en tándem de número variable (VNTR) o, a veces, repeticiones cortas en tándem (STRs). Cualquier región o ubicación en un cromosoma se denomina locus (loci para plural). Los científicos utilizan loci polimórficos que se sabe que contienen VNTR/STR para diferenciar a las personas en función de su ADN. Esto se utiliza a menudo en la ciencia forense o en casos de maternidad/paternidad. Cualquier variación de un locus se denomina alelo. En la genética estándar, a menudo pensamos en un alelo como una variación de un gen que resultaría en una diferencia en una manifestación física de ese gen. En el caso de los STR, estos alelos son simplemente una diferencia en el número de repeticiones. Esto significa que la longitud del ADN dentro de este locus es más larga o más corta y da lugar a muchos alelos diferentes. Los VNTR se denominan minisatélites mientras que los STR se denominan microsatélites.

CoDiS

Figura\(\PageIndex{1}\): Huellas de ADN. Crédito: Helixitta, El fotógrafo y Jeremy Seto (CC-BY-SA 3.0)

El FBI y los organismos locales encargados de hacer cumplir la ley han desarrollado una base de datos llamada Sistema Combinado de Índice de ADN (CODIs) que recopila datos sobre una serie de STR. Al establecer el número de repeticiones de un locus dado, los funcionarios encargados de hacer cumplir la ley pueden diferenciar a los individuos en función de la longitud de repetición de estos alelos. CoDiS utiliza un conjunto de 20 loci que se prueban juntos. Como se imaginaría, las personas están obligadas a tener los mismos alelos de ciertos loci, sobre todo si estaban relacionados. El uso de 20 loci diferentes hace que sea estadísticamente improbable que 2 personas diferentes puedan confundirse entre sí. Piensa en esto en términos de rasgos físicos. A medida que aumentas el número de rasgos físicos utilizados para describir a alguien, es menos probable que confundas a esa persona con otra persona en función de esas combinaciones de rasgos. El uso de los loci CoDiS aumenta la rigurosidad ya que hay muchos alelos para cada locus. El vigésimo locus en CODIs (llamado AMEL) discrimina entre hombres y mujeres.

Figura\(\PageIndex{2}\): CODIs STR: El FBI utiliza 20 loci diferentes para discriminar entre personas. AMEL discrimina por género y se ubica en la X & Y. Crédito: Jeremy Seto (CC-BY-NC-SA)

Investigación de la escena del crimen

Este laboratorio utiliza un locus CoDiS llamado TH01. TH01 es un locus en el cromosoma 11 que tiene una secuencia repetitiva de TCAT. Se informa que hay entre 3-14 repeticiones en este locus. Con la excepción de X e Y en un macho, todos los cromosomas tienen pareja homóloga. Por lo tanto, cada individuo tendrá 2 alelos por cada locus CoDiS.

Figura\(\PageIndex{2}\): TH01 STR: Fuera del STR, hay áreas flanqueantes de secuencia conocida. Los cebadores que amplifican TH01 en PCR reconocen estas secuencias flanqueantes para amplificar las repeticiones TCAT. Crédito: Jeremy Seto (CC-BY-NC-SA)

En la escena de un crimen, los delincuentes no suelen dejar atrás grandes cantidades de tejido. Escasas pruebas en forma de algunas células que se encuentran dentro de los fluidos corporales o pelos callejeros pueden ser suficientes para usar como evidencia de ADN. El ADN se extrae de estas pocas células y se amplifica mediante PCR utilizando los cebadores específicos que flanquean los STRs utilizados en los CODIs.

Figura\(\PageIndex{4}\): Pruebas de ADN de la escena de un crimen: El ADN puede extraerse de células encontradas de diversas fuentes en la escena del crimen. La PCR puede amplificar esta pequeña cantidad de ADN. Crédito: Jeremy Seto (CC-BY-NC-SA)

El ADN amplificado se separará mediante electroforesis en gel y se analizará. Se analizarían juntos estándares de referencia de tamaño y muestras de la escena del crimen y los presuntos sospechosos. En una prueba de paternidad, se analizarían de la misma manera muestras de la madre, el hijo y el presunto padre. Un simple hisopo de mejilla suministrará suficientes celdas para esta prueba.

Figura\(\PageIndex{5}\): Locus TH01 utilizado en una prueba de paternidad/maternidad: Se realizan reacciones de PCR individuales para cada muestra (mamá, papá e hijo). El par de cebadores TH01 amplifica específicamente el locus. Cada muestra amplificada se ejecuta en el mismo gel para resolver los diferentes alelos de TH01 de cada individuo. A partir de esta prueba, la muestra podría ser la descendencia de estos 2 padres pero el uso de más STR la haría más definitiva. Cuente los TCATs. Crédito: Jeremy Seto (CC-BY-NC-SA)

Recursos Externos

• Animación flash recorriendo lo que es un STR: http://www.dnalc.org/view/15981-DNA-variations.html