Marcadores Moleculares

Karly Valdivia

03-Abril-2013

Genética Evolutiva

Marcadores Moleculares!

El genoma no solamente contiene genes, sino también secuencias no codificantes que sin una función específica definida, pueden ser utilizados como puntos de marca o anclaje (marcadores) cuando éstas se encuentran unidas o cercanas a las secuencias propias de los genes. Se las conoce con el nombre de marcadores moleculares a la entidad genética que manifiesta polimorfismo y se hereda de manera mendeliana, o es lo mismo decir, un locus con una variación detectable demostrada experimentalmente y funcionan como señaladores de diferentes regiones del genoma. Los marcadores se usan para el mapeo genético, como el primer paso para encontrar la posición e identidad de un gen.

Son ampliamente utilizados en estudios de genética humana, vegetal, animal y microbiana. Los marcadores moleculares permiten evidenciar variaciones en la secuencia del ADN entre dos individuos, modifiquen estas o no su fenotipo. Esto se debe a que los marcadores moleculares “señalan” tanto regiones codificantes como no-codificantes del genoma.

Marcador Genético

Un marcador genético es un segmento de ADN con una ubicación física identificable en un cromosoma y cuya herencia se puede rastrear. Para que una porción de ADN ligada al carácter de interés sea considerado un marcador genético debe mostrar una variación experimentalmente detectable entre los individuos de la población, y un modo de herencia predecible según las leyes de Mendel.

Esta variación puede ser considerada a diferentes niveles biológicos, desde cambios fenotípicos heredables significativos, hasta la variación de un solo nucleótido en la secuencia de ADN.

Tipos de marcadores genéticos

En los análisis genómicos, se han utilizado varios tipos de marcadores: morfológicos, isoenzimas, proteínas y marcadores basados en ADN.

Marcador Molecular

Los marcadores moleculares corresponden a cualquier gen cuya expresión permite un efecto cuantificable u observable (características fenotípicas), que además puede detectarse fácilmente. Este tipo de marcadores pueden evaluarse desde que los individuos están en sus primeros estadios de desarrollo, y se pueden aplicar usando a todo el individuo o sólo parte de él. Y tomando lo que antes ya se mencionó se podría diferenciar de los marcadores genéticos ya que estos [marcadores genéticos] se transmiten según las leyes básicas de la herencia mendeliana, por lo que es importante destacar que no todos los marcadores moleculares pueden considerarse como genéticos. Existen dos tipos de marcadores moleculares: los marcadores bioquímicos y los marcadores de ADN.

Un marcador ideal debe ser:

• Altamente polimórfico o variable dentro y entre especies,

• De herencia mendeliana no epistática (sin interacción entre genes),

• Insensible a los efectos ambientales,

• De rápida identificación y simple análisis

• De posible detección en los estadios tempranos del desarrollo.

Tipos de moléculas que pueden utilizarse como marcadores

ENDONUCLEASAS DE RESTRICCIÓN: Son nucleasas que excinden las moléculas de DNA en sitios determinados, por medio del reconocimiento de secuencias específicas

ISOENZIMAS: representan enzimas de diferentes genes cuyos productos catalizan la misma reacción, los dos términos se suelen usar indistintamente.

COMPUESTOS FENÓLICOS: son compuestos orgánicos en cuyas estructuras moleculares contienen al menos un grupo fenol, un anillo aromático unido a al menos un grupo funcional

ALOENZIMAS: representan enzimas de diferentes alelos de un mismo gen

Marcador de ADN

Los marcadores de ADN constituyen la nueva generación de marcadores moleculares y solucionaron el problema de la carencia de marcadores que tenían las isoenzimas, pues son capaces de generar una cantidad virtualmente infinita de marcadores. Existen varias técnicas para identificar marcadores de ADN, las que se pueden agrupar en tres categorías: las de hibridación tipo Southern, las de reacción de polimerización en cadena (PCR) y las que combinan PCR o sus productos de ADN con la hibridación tipo Southern.

Ventajas y aplicaciones de los marcadores de ADN

Son muy ventajosos los marcadores de ADN ya que no son afectados por el ambiente, están presentes en cualquier estadio del individuo, permiten una detección temprana, son universales, muy abundantes, se requiere poca cantidad de ADN para los análisis y el ADN es muy estable y específico para cada individuo (huella génica). Sin embargo, son relativamente costosos, necesitan personal entrenado, equipos sofisticados y un estricto control de la contaminación.

El uso de marcadores moleculares en los análisis genéticos y en el mejoramiento de las plantas ha tenido una difusión extremadamente rápida. Las principales aplicaciones incluyen la obtención de “huellas genéticas” (fingerprinting) genómicas de individuos, variedades y poblaciones; el análisis de la estructura y diversidad genética en poblaciones naturales y de mejoramiento y bancos de germoplasma; el establecimiento de relaciones filogenéticas entre diferentes individuos y especies; la construcción de mapas genéticos de alta cobertura genómica y la localización de genes de interés económico, mapeo de características de herencia cuantitativa QTL (Quantitative Trait Loci ) y selección MAS auxiliada por marcadores (Marker Asisted Selection).

Generalidades sobre marcadores de ADN codominantes.

Los marcadores moleculares codominantes, pueden detectar un nivel de polimorfismo elevado y tienen como ventajas adicionales su amplia distribución a lo largo de todo el genoma, su carácter heredable siguiendo el modelo de Mendel y los nulos o mínimos eventos de pleiotropía y epistasia que tienen lugar, reduciendo junto a otros factores, la interacción genotipo-ambiente a su mínima expresión. Pueden ser utilizados para la detección y caracterización de genotipos a partir de células o tejidos en cualquier estadio fisiológico, facilitándose así la aplicación de métodos tempranos de selección y recombinación de los individuos de interés para el mejorador genético.

Hay dos tipos de estos marcadores que son los microsatélites y RFLPs a continuación se hablará un poco más de ellos.

MICROSATÉLITES: son secuencias de ADN en las que un fragmento (cuyo tamaño va desde dos hasta seis pares de bases) se repite de manera consecutiva. La variación en el número de repeticiones crea diferentes alelos.

Generalmente se encuentran en zonas no codificantes del ADN. Son neutros, co-dominantes y poseen una alta tasa de mutación, lo que los hace muy polimórficos. A pesar de esto, la variabilidad que presentan útil para su uso como marcadores moleculares, es respecto al número de repeticiones, no de la secuencia repetida. Son utilizados como marcadores moleculares en una gran variedad de aplicaciones en el campo de la genética como parentescos y estudios de poblaciones.

RFLPs: se refiere a secuencias específicas de nucleótidos en el ADN que son reconocidas y cortadas por las enzimas de restricción (también llamadas endonucleasas de restricción) y que varían entre individuos. En un cromosoma humano, una enzima de restricción puede producir un gran número de cortes en los lugares donde reconozca la secuencia específica para hacerlo. Las secuencias de restricción presentan usualmente patrones de distancia, longitud y disposición diferentes en el ADN de diferentes individuos de una población, por lo que se dice que la población es polimórfica para estos fragmentos de restricción. Los RFLP son marcadores genéticos del ADN y se pueden encontrar en regiones que codifican proteínas o exones, en los intrones o en el ADN que separa un gen de otro. Lo único que se necesita para que puedan ser marcadores genéticos es que sean polimórficos teniendo más de un alelo. La técnica RFLP se usa como marcador para identificar grupos particulares de personas con riesgo a contraer ciertas enfermedades genéticas, en ciencia forense, en pruebas de paternidad y en otros campos, ya que puede mostrar la relación genética entre individuos.

Microsatélites

Los marcadores microsatélites son segmentos cortos de ADN de 1 a 6 pares de bases (pb), los cuales se repiten en tándem y de forma aleatoria en el genoma de los seres vivos. Una de las ventajas de estos marcadores versus otros (minisatélites, RFLP, RAPD, etc.) radica en que están considerados, por la mayoría de autores como la más poderosa herramienta para los estudios de genética de poblaciones (Cheng y Crittenden, 1994), ya que: son muy polimórficos, presentan herencia mendeliana simple, son codominates (pudiéndose diferenciar los individuos homocigotos de los heterocigotos), son fáciles de medir y analizar, y son cien por cien fiables, repetitivos y automatizables.

La utilidad de los microsatélites se debe a su gran variabilidad, junto con la capacidad de hacer en forma semiautomática su análisis y clasificación. Los microsatélites son marcadores codominantes (los heterozigotos se pueden distinguir de los homozigotos) y por ello son mucho más informativos para definir genotipos individuales y poder realizar mapas de ligamiento, que los marcadores dominantes como los RAPDs y los AFLPs. Sin embargo, el número de secuencias de microsatélites en el genoma es limitado, lo que restringe su empleo para la elaboración de mapas genéticos cuando se compara con el número potencialmente ilimitado de loci correspondientes

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