UNIVERSIDAD NACIONALDE JAN

CARRERA PROFESIONAL DE TECNOLOGA MDICA

A nuestros padres y maestro por su apoyo incondicional y desinteresado para la realizacin de esta monografa.

AGRADECIMIENTO

A todos los que nos apoyaron y brindaron mutua ayuda necesaria para la culminacin de este artculo monogrfico importante en nuestra formacin profesional y humana.

INDICEINTRODUCCIN6CAPITULO I8CONCEPTUALIZACIN GENERAL81.1.DEFINICIN81.2.HISTORIA91.3.CONCEPTOS BSICOS11

CAPITULO II13TERMINOLOGA13

CAPITULO III153. BASE GENTICA153.1. POLIMORFISMO GENTICO153.2. MECANISMO DE LA SELECCIN EQUILIBRADORA.163.3. PLEIOTROPIA..173.4. EPISTACIA173.5. SUPERGENES.18

CAPITULO IV19CLSIFICACIN Y/O TIPOS194.1. POLIMORFISMO DE NUCLEOTIDO SIMPLE194.2. POLIMORFISMO DE LONGITUD DE FRAGMENTOS DE RESTRICCION214.3. POLIMORFISMO EN EL NUMERO DE REPETICIN EN TAMDEN22

CAPITULO V25PATOLOGIA DE LOS CROMOSOMAS AUTOSMICOS255.1. CROMOSOMA 2125 5.2.SINDROME DE DOWN28

CAPITULO VI32APLICACIONES EN ANIMALES326.1. DIMORFISMO SEXUAL326.2. CARACOL RAYADO336.11. PINZONES DE DARWIN35CAPITULO VII36APLICACIONES EN HUMANOS E IMPORTANCIA367.1. GRUPOS SANGUNEOS377.2. POLIMORFISMOS CONTRA LA MALARIA387.2.1. ANEMIA FALCIFORME387.2.2. SISTEMA DE DUFFY39

CAPITULO VIII.40 CONCLUSIONES40 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS42ANEXOS44

INTRODUCCIN

El polimorfismo biolgico est definido en la Enciclopedia Britnica (1995) como: ...la variacin estructural o funcional encontrada entre miembros de una misma especie.... Esta variacin puede estar determinada por diferencias genticas o por diferencias en las circunstancias en las que cada individuo vive. En efecto, algunas diferencias biolgicas son de origen puramente gentico, sin que el ambiente pueda ejercer influencia sobre stas: es el caso de los grupos sanguneos. Sin embargo, la mayora de las diferencias perceptibles a simple vista tienen a la vez un origen gentico y ambiental: es el caso del tamao o del peso de cada individuo de una especie dada.

En la presente disertacin analizaremos solamente los aspectos relacionados con el polimorfismo puramente gentico en humanos, aunque se incluirn algunos conceptos sobre su funcin en relacin con la respuesta a factores ambientales.

Elpolimorfismo genticohace referencia a la existencia en unapoblacinde mltiplesalelosde ungen. Es decir, un polimorfismo es una variacin en la secuencia de un lugar determinado delADNentre los individuos de una poblacin.

Aquellos polimorfismos que afectan a la secuencia codificante o reguladora y que producen cambios importantes en la estructura de la protena o en el mecanismo de regulacin de la expresin, pueden traducirse en diferentesfenotipos(por ejemplo, el color de los ojos).

Un polimorfismo puede consistir en la sustitucin de una simplebase nitrogenada(por ejemplo, la sustitucin de una A (adenina) por una C (citosina) o puede ser ms complicado (por ejemplo, la repeticin de una secuencia determinada de ADN, donde un porcentaje de individuos tenga un determinado nmero de copias de una determinada secuencia).

Los cambios poco frecuentes en la secuencia de bases en el ADN no se llaman polimorfismos, sino ms bienmutaciones. Para que verdaderamente pueda considerarse un polimorfismo, la variacin debe aparecer en al menos el 1% de la poblacin.

El presente artculo monogrfico est hecho para brindar informacin acerca de este mal congnito al lector, as como de algunas aplicaciones que nos sirven como ejemplo.

Sin nada ms que acotar, a continuacin el desarrollo, esperando siempre sea til y sobre todo informativo, siendo este nuestro objetivo general.

CAPITULO I

CONCEPTUALIZACIN GENERAL

1.1. DEFINICIN En biologa existe polimorfismo (del Greek: = muchos, y = forma, figura) cuando en una poblacin de la misma especie hay dos o ms fenotipos claramente diferenciados, es decir, existe ms de un morfo o fase. Para ser clasificadas como tales las fases debe ocupar el mismo hbitat al mismo tiempo y pertenecer a una poblacin panmxica (una con apareamientos aleatorios).

El polimorfismo descrito as se refiere a la existencia de formas distintas del fenotipo. El trmino tambin es usado de forma algo diferente por los bilogos moleculares para describir ciertas mutaciones puntuales del genotipo, como el polimorfismo de nucletido simple. De esta acepcin no se tratar en este artculo.

El polimorfismo es comn en la naturaleza, est relacionado con la biodiversidad, la variacin gentica y la adaptacin. Generalmente sirve para mantener variedad de formas de una poblacin viva en un ambiente variado. El ejemplo ms corriente es el dimorfismo sexual, que ocurre en muchsimos organismos. Otros ejemplos son las formas mimticas de las mariposas, o los grupos sanguneos y colores de pelo de los humanos.

Segn la teora evolutiva el polimorfismo resulta de procesos evolutivos, como cualquier aspecto de las especies. Es hereditario y modificable por la seleccin natural. En caso del polifenismo, la composicin gentica de un individuo permite varios morfos, y el mecanismo que desencadena el cambio entre morfos es ambiental. En el polimorfismo gentico la composicin gentica determina el morfo. En las hormigas se presentan ambas formas en una sola poblacin.

1.2. HISTORIAA partir del segundo organismo en la remota poca de aparicin de la vida sobre nuestro planeta, se inici, con toda seguridad, el polimorfismo biolgico de origen gentico. La razn es sencilla: tal y como lo refiere el libro Molecular biology of the cell (2002) editado por Bruce Alberts y colaboradores, ...tanto en el archivo como en la reproduccin del material gentico de todas las clulas ocurren errores y accidentes aleatorios alterando la secuencia nucleotdica, es decir, creando mutaciones.

Y precisamente son stas mutaciones aleatorias las que han originado el enorme polimorfismo biolgico que ha resultado en el proceso conocido como evolucin, de manera que el polimorfismo gentico, inicialmente restringido a una misma especie, ha ido configurando progresivamente nuevas especies en la naturaleza.

Ahora bien, las variaciones de genes y protenas en una misma especie que no han resultado en procesos de especiacin, pueden tener o no alguna funcin. Las mutaciones, recordmoslo, suceden generalmente al azar y stas podrn tener o no tener impacto sobre la estructura final del organismo. De esta manera, algunas mutaciones se consideran silenciosas y otras significativas, y aunque solamente las segundas sern evidentes, ambas se pueden revelar por mtodos de laboratorio.

El significado biolgico de una mutacin puede variar de acuerdo a los paradigmas cientficos vigentes. En la poca clsica de los griegos siglo V a. C.-, las diferencias de los grupos sanguneos en la poblacin no tena ninguna relevancia. No era importante porque no era visible ni se haba introducido an la prctica de las transfusiones sanguneas. Las diferencias perceptibles desde la antigedad han sido macroscpicas y solamente el siglo XX trajo consigo el nuevo concepto del polimorfismo molecular. El mismo Karl Landsteiner (1868-1943), en su ponencia al recibir el premio Nobel en 1932, comentaba cmo en sus primeros hallazgos adscriba los resultados de sus reacciones de sangres humanas a una causa incgnita pues consideraba que ... el problema que surgi del descubrimiento de la especificidad bioqumica caracterstica de cada especie fue la necesidad de establecer hasta qu punto la diferenciacin se extenda ms all de la especie, y qu tanto individuos de una misma especie podan presentar diferencias entre s.... Gracias a sus experimentos de aglutinacin sangunea pudo concluir ...que las reacciones tenan un patrn definido, vlido para todos los humanos, y que las peculiaridades descubiertas eran tan caractersticas del individuo como lo eran las conocidas caractersticas serolgicas descritas para las reacciones entre diferentes especies.

Gracias a Landsteiner se inici la comprensin del polimorfismo de las protenas que sera luego trascrito al polimorfismo gentico. Las diferencias entre individuos al nivel microscpico y bioqumico son en realidad mucho mayores que las percibidas a simple vista, y es probable que sean stas y no aquellas las que definan las verdaderas comunidades humanas por encima del concepto de razas que est hoy en da, y con razn, muy controvertido.

1.3. CONCEPTOS BSICOS

MONOMORFISMO: El monomorfismo es, como su nombre lo indica, la ausencia de variacin en una poblacin dada. Este se presenta, por lo general, en regiones genticas que codifican para regiones estructurales bsicas de las protenas. Es el caso, por ejemplo, de la mayora de los segmentos genticos que codifican para las regiones transmembrana de las protenas de superficie celular.

POLIMORFISMO: El polimorfismo molecular consiste la variacin que se presenta en individuos de una misma especie, bien sea al nivel gentico o al nivel de las protenas. Un sinnimo corriente para este concepto es el de alelismo.

POLIMORFISMO EN REGIONES CODIFICANTES O EXONES: El polimorfismo gentico se puede presentar en regiones codificantes, lo cual da lugar a mutaciones generalmente visibles en la protena correspondiente.

POLIMORFISMO EN REGIONES NO CODIFICANTES O INTRONES: Cuando el polimorfismo gentico se presenta en regiones no codificantes, ste puede invisible al nivel del fenotipo, dando lugar a las mutaciones silenciosas que son la mayora. Esto no es sorprendente si consideramos que el genoma tiene una proporcin de ms del 97% que no es transcrito a protenas.

REGIONES PROTICAS ALTAMENTE POLIMRFICAS: Fuera del efecto evidente en cambio de estructura de las mutaciones en las regiones codificantes, se presenta en algunos casos una diversidad aumentada e independiente del polimorfismo propiamente gentico en protenas como los anticuerpos o los receptores de los linfocitos T. Este polimorfismo aumentado, o hipervariabilidad, resulta de mecanismos epigenticos tales como el rearreglo de fragmentos de genes o la insercin nucleotdica.

METODOLOGA PARA EL ESTUDIO DEL POLIMORFISMO GENTICO Y DE PROTENAS: En trminos generales podemos considerar que hoy en da es posible visualizar directa e indirectamente el polimorfismo molecular. Por un lado, al nivel de las protenas, las reacciones de complementaridad de los antgenos y anticuerpos utilizados in vitro para este fin darn cuenta de las variaciones estructurales que resulten inmunognicas en modelos animales y humanos. Por otro lado, las reacciones de complementaridad de las secuencias nucleotdicas (ADN-ADN o ADN-ARN) permitirn poner en evidencia las diferencias estructurales de genes homlogos. Estas ltimas podrn ser mejor definidas gracias a la especificidad de corte de las enzimas de restriccin tanto como a la visualizacin directa de las diferencias en tamao de los alelos correspondientes.

CAPITULO II

TERMINOLOGA

Aunque en general polimorfismo es un trmino bastante amplio, en biologa se le ha dado un sentido estricto.

El trmino excluye caracteres que muestren unavariacin continua(como el peso o la altura), aunque tengan un componente hereditario. El polimorfismo trata de formas en las que la variacin sea discreta (discontinua) o muestre unadistribucin bimodalo polimodal fuerte.

Las fases deben ocupar el mismo hbitat al mismo tiempo: esto excluye a las razas geogrficas (subespecies) y a las variaciones de forma estacionales.El uso de las palabras morfo o fase para lo que son variantes o razas geogrficas visualmente diferentes es comn, pero incorrecto. La existencia de las variaciones geogrficas procede de laespeciacin aloptrica, mientras que el verdadero polimorfismo tiene lugar en poblacionespanmxica. Al principio el trmino se usaba para describir aformas visibles, pero actualmente se ha extendido para incluir a losmorfos crpticos, por ejemplo a losgrupos sanguneos, que puedan revelarse por un anlisis.

Las variaciones raras no se consideran polimorfismos, y lasmutacionespor s mismas no constituyen polimorfismos. Para calificarse de polimorfismo debe haber algn tipo de equilibrio entre las fases determinado por la herencia. El criterio es que la frecuencia de la fase menos comn sea lo suficientemente alta como para no ser resultado de una mutacin nueva,o a modo de baremo aproximado, que sea mayor del 1 por ciento (que es mucho ms alto que cualquier tasa de mutacin normal para un soloalelo).

CAPITULO III

3. BASE GENTICA

3.1. POLIMORFISMO GENTICOAunque todos los polimorfismos tienen base gentica, elpolimorfismo genticotiene un significado especfico:

4. El polimorfismo gentico consiste en la presencia simultnea en la misma rea de dos o ms formas, en tal proporcin que la ms rara no pueda mantenerse solo por la recurrencia de una mutacin o la migracin, definida originalmente por Ford (1940).La ltima definicin de Cavalli-Sforza y Bodmer (1971) es la que se usa actualmente: El polimorfismo gentico es la presencia en la misma poblacin de dos o ms alelos en un locus, con una frecuencia apreciable, donde la frecuencia mnima generalmente es el 1%.

La definicin tiene tres partes:1. Simpatra: una poblacin que se cruza;2. formas discretas; y3. no mantenida solo por la mutacin reiterada.El polimorfismo gentico es mantenido en la poblacin activamente y constantemente por la seleccin natural, en contraste con lospolimorfismos transitoriosdonde una forma es reemplazada progresivamente por otra. Por definicin, el polimorfismo gentico implica un equilibrio entre los morfos. Los mecanismos que lo conservan son formas de seleccin equilibradora.

3.2. MECANISMOS DE LA SELECCIN EQUILIBRADORA Heterosis(oventaja heterocigtica): Heterosis: Elheterocigticoen unlocuses ms apto que elhomocigtico.

Seleccin dependiente de la frecuencia: La aptitud de un fenotipo particular de su frecuencia relativa respecto a otros fenotipos en una poblacin dada. Ejemplo: la seleccin de presa, donde las presas con morfos raros suelen ser ms aptos debido a que los depredadores se concentran ms en los morfos ms frecuentes.

La aptitud vara con el tiempo y el espacio. La aptitud de un fenotipo puede variar mucho en la etapa larvaria y la adulta, o entre partes del hbitat en el rea de distribucin.

La seleccin acta de forma diferente a niveles diferentes. La aptitud de un fenotipo puede depender de la aptitud de los otros fenotipos de la poblacin: esto cubre muchas situaciones naturales donde la mejor actuacin (desde el punto de vista de la supervivencia y la reproduccin) depende de lo que los dems miembros de la poblacin hagan al mismo tiempo.

3.3. PLEIOTROPALa mayora de los genes tienen ms de un efecto en elfenotipode un organismo (pleiotropa). Algunos de estos efectos pueden ser visibles, y otros permanecer crpticos, por lo que con frecuencia es importante observar ms all de los efectos obvios de un gen para identificar otros efectos. Se dan casos donde un gen afecta a un gen de un carcter visible sin importancia, pero adems se registra un cambio en laaptituddel organismo. En tales casos el gen puede tener otros efectos (crpticos o fisiolgicos) que sean los responsables del cambio en la aptitud.

Si un rasgo neutral est unido pleiotrpicamente a uno ventajoso, puede surgir a causa de un proceso de seleccin natural. Que este fuera seleccionado as no significa que sea una adaptacin. La razn es que aunque haya sido seleccionado, no hubo ninguna seleccin de ese rasgo. 3.4. EPISTASIALaepistasiasucede cuando la expresin de un gen es modificada por otro gen. Por ejemplo, si el gen A solo muestra su efecto cuando el alelo B1 (en otrolocus) est presente, pero no si est ausente. Esta es una de las formas en las que dos o ms genes pueden combinarse para producir coordinadamente un cambio en un carcter (por ejemplo, en mimetismo). A diferencia del supergen, la epistasia no necesita estar cercanamenteligadoo incluso estar en el mismocromosoma.

Tanto la pleiotropa como la epistasia muestran que un gen necesariamente no tiene por qu relacionarse de forma simple con un carcter como se supona antes.

3.5. SUPERGENESAunque el polimorfismo puede estar controlado por losalelosde solo unlocus(ej. grupos sanguneos humanos), suele regularse de forma ms compleja controlado por supergenes, compuestos por varios genesligadoscercanamente en un solocromosomaque actan como una unidad. Elmimetismo batesianode las mariposas y laheterostiliade lasangiospermasson buenos ejemplos de este tipo de regulacin.

Ha habido un largo debate sin resolver de cmo pudo surgir esta situacin. Mientras que unagamilia gnica(varios genes ligados cercanamente realizando funciones similares o idnticas) surge por la duplicacin de un solo gen original, esta no es el caso de los supergenes. En un supergen los genes que lo constituyen tienen funciones bastante distintas, por lo que deben haberse juntado por seleccin. Este proceso podra implicar la supresin delentrecruzamiento cromosmico, traslocacin de fragmentos de cromosomas y en ocasiones posiblemente duplicacin decistrones. Se sabe que el entrecruzamiento cromosmico puede suprimirse por seleccin durante muchos aos. El debate se ha centrado en la cuestin de si los genes que componen el supergen podran haber empezado en cromosomas separados, con una posterior reorganizacin, o si es necesario que empezaran estando en el mismo cromosoma. Originalmente se consideraba que la reorganizacin cromosmica desempeara un papel importante.Esta explicacin fue aceptada por E. B. Ford e incorporada a sus explicaciones de la gentica ecolgica.

Sin embargo, actualmente hoy muchos creen que es ms probable que empezaran en el mismo cromosoma. Argumentan que los supergenes surgieronin situ. Esta es conocida como la hiptesis del tamiz de Turner. John Maynard Smith concuerda con este punto de vista en su acreditado libro, pero la cuestin todava no est zanjada.

CAPITULO IV

CLASIFICACIN Y/O TIPOS

4.1. POLIMORFISMO DE NUCLETIDO SIMPLEUnpolimorfismode un solo nucletidoo SNP (Single Nucleotide Polymorphism,pronunciadosnip) es una variacin en la secuencia deADNque afecta a una solabase(adenina(A),timina(T),citosina(C) oguanina(G)) de una secuencia del genoma. Sin embargo, algunos autores consideran que cambios de unos pocos nucletidos, como tambin pequeas inserciones y deleciones (indels) pueden ser consideradas como SNP, donde el trminoPolimorfismo de nucletido simplees ms adecuado. Una de estas variaciones debe darse al menos en un 1% de la poblacin para ser considerada como un SNP. Si no se llega al 1% no se considera SNP y s una mutacin puntual.

Los SNP constituyen hasta el 90% de todas las variaciones genmicashumanas, y aparecen cada 1,300basesen promedio, a lo largo delgenoma humano. Dos tercios de los SNP corresponden a la sustitucin de una citosina (C) por una timina (T). Estas variaciones en la secuencia del ADN pueden afectar a la respuesta de los individuos aenfermedades,bacterias,virus,productos qumicos,frmacos, etc..

Los SNP que se localicen dentro de una secuencia codificante pueden modificar o no la cadena de aminocidos que producen, se llama SNP no-sinnimos los primeros y SNP sinnimo (o mutacin silenciosa) a los segundos. Los SNP que se encuentren en regiones no codificantes pueden tener consecuencias en el proceso detraduccin, sobre todo en procesos como elsplicing, la unin defactores de transcripcino modificando la secuencia deARNno codificante. Aunque pueden estar tanto en regiones codificantes como en regiones intrnicas o intergnicas, las codificantes son las que ms impacto tienen sobre la funcin de una protena, pero realmente todas pueden estar relacionadas con una enfermedad.

Debido a que los SNP no cambian mucho de una generacin a otra, es sencillo seguir su evolucin en estudios de poblaciones. Tambin se utilizan en algunos tipos depruebas genticasy su estudio es de gran utilidad para la investigacin mdica en el desarrollo de frmacos. Empresas como23andMeofrecen anlisis genticos basados en el anlisis de SNPs, que puedan revelar informacin acerca del riesgo a padecer ciertas enfermedades, como Parkinson, diabetes, trastorno bipolar, etc.

Los SNP se consideran una forma demutacinpuntual que ha sido lo suficientemente exitosa evolutivamente para fijarse en una parte significativa de la poblacin de una especie.

4.2. POLIMORFISMOS DE LONGITUD DE FRAGMENTOS DE RESTRICCIN

En 1985, Sir Alec Jeffreys descubri los polimorfismos en la longitud de los fragmentos de restriccin que enbiologa molecular, el trminoRFLP(del inglsRestriction Fragment Length Polymorphism) se refiere a secuencias especficas denucletidosen elADNque son reconocidas y cortadas por lasenzimas de restriccin(tambin llamadas endonucleasasde restriccin) y que varan entre individuos. En un cromosoma humano, una enzima de restriccin puede producir un gran nmero de cortes en los lugares donde reconozca la secuencia especfica para hacerlo. Las secuencias de restriccin presentan usualmente patrones de distancia, longitud y disposicin diferentes en el ADN de diferentes individuos de una poblacin, por lo que se dice que la poblacin espolimrficapara estos fragmentos de restriccin.

Los RFLP son marcadores genticos del ADN y se pueden encontrar en regiones que codifican protenas o exones, en los intrones o en el ADN que separa un gen de otro. Lo nico que se necesita para que puedan ser marcadores genticos es que sean polimrficos teniendo ms de un alelo. La tcnica RFLP se usa como marcador para identificar grupos particulares de personas con riesgo a contraer ciertas enfermedades genticas, en ciencia forense, en pruebas de paternidad y en otros campos, ya que puede mostrar la relacin gentica entre individuos.

ElADNde un individuo se extrae y se purifica. El ADN purificado puede ser amplificado usando la tcnica molecularReaccin en cadena de la polimerasao PCR (del inglsPolymerase Chain Reaction), luego tratado con enzimas de restriccin especficas para producir fragmentos de ADN de diferentes longitudes. Estas enzimas de restriccin hacen un proceso de digestin restrictiva en el cual reconocen cortas secuencias especficas en el ADN donde cortan formando fragmentos de distintas longitudes. Los fragmentos de restriccin se separan medianteelectroforesisengeles de agarosaa travs del cual corren debido a un campo elctrico y su disociacin obedece a la masa o a la carga elctrica de las muestras segn la tcnica utilizada. Esto proporciona un patrn de bandas que es nico para un ADN en particular debido a la diferencia en las secuencias del ADN en los individuos donde los sitios de restriccin varan.

Las bandas pueden ser transferidas por Southern Blot a una membrana donde se hibridan con una sonda que permite determinar la longitud y la separacin de los fragmentos. En este paso las cadenas de ADN tienen que estar desnaturalizadas, es decir, en forma de cadena sencilla para permitir la hibridacin con las sondas especficas. Las endonucleasas de restriccin en su mayora cortan el ADN de cadena doble en secuencias especficas y cada enzima reconoce un sitio en particular. Un ejemplo es la EcoRI: corta solamente cuando encuentra la secuencia 5`GAATTC3` en la doble hlice. Para esta tcnica, es importante seleccionar endonucleasas que corten en sitios especficos y no sea en secuencias degeneradas.

4.3. POLIMORFISMOS EN EL NMERO DE REPETICIN EN TNDEM.

EnGentica molecular, elnmero variable de repeticiones en tndem(del inglsVariable Number of Tandem Repeatsy ms conocidas por el acrnimoVNTR) ominisatlites, son repeticiones de secuencias de 9 a 100pares de basesque se utilizan comomarcador molecular. El nmero de repeticiones es variable pero en general es menor a 1000.

Deteccin:

La deteccin de los VNTR se puede realizar porhibridacin del ADNo por tcnicas dePCR. En el primer caso, el ADN genmicoes digerido conenzimas de restriccinque reconocen sitios adyacentes a la regin repetida. Los fragmentos se separan porelectroforesis, se inmovilizan en una membrana y se detectan mediante sondas al igual que los marcadoresRFLPs. La longitud de los fragmentos de restriccin producidos en diferentes individuos vara de acuerdo al nmero de repeticiones del minisatlite (pueden ser minisatelites [de 6 a 100 Pb] o microsatelites [de 2 a 5 Pb]).minisatlites, por lo tanto todos los loci hipervariables del genoma son detectados simultneamente, mientras que en los RFLP, las sondas son homlogas a secuencias nicas delgenoma, por lo que se detectan uno o pocos loci cada vez. De esta manera, en elautorradiogramano se obtiene un patrn simple de bandas como en el caso de los RFLP, sino un perfil complejo de bandas mltiples.

Los minisatlites tambin pueden ser detectados mediante la amplificacin porPCRde los segmentos del genoma que contienen diferente nmero de repeticiones, utilizando para ello iniciadores o "primers" que flanqueen los VNTR.

Luego de la amplificacin del ADN, los fragmentos se visualizan mediante electroforesis y tincin conbromuro de etidio o tcnicas anlogas. Esta opcin se ha vuelto ms frecuente con el aumento de informacin de secuencias en bases de datos que permiten el diseo de iniciadores flanqueantes de minisatlites.

Ventajas y desventajas

Como marcador molecular los VNTR tienen la ventaja de ser marcadores multipunto, es decir, que adems de explorar el polimorfismo en la longitud de los fragmentos de restriccin en cada locus hipervariable, utilizan tambin el polimorfismo en el nmero y distribucin de estos loci a lo largo del genoma, posibilitando as la visualizacin simultnea de diversas regiones del mismo. Las limitaciones para esta tcnica, son las mismas que presentan los RFLP.

CAPITULO VPATOLOGIA DE LOS CROMOSOMAS AUTOSOMICOS

5.1. CROMOSOMA 21

Elcromosoma 21es uno de los 23 pares decromosomasdelcariotipohumano. La poblacin posee normalmente dos copias de este cromosoma. El cromosoma 21 es elautosomahumano ms pequeo, conteniendo alrededor de 47 millones denucletidos, que representan alrededor del 1,5% del contenido total deADNen la clula.En2000, investigadores que trabajaban en elProyecto Genoma Humanoanunciaron que haban determinado la secuencia de los pares de bases que componen este cromosoma. El cromosoma 21 fue el segundo cromosoma humano en ser totalmente secuenciado.GENESEl nmero estimado de genes que alberga el cromosoma 21 se encuentra entre 200 y 400 genes. Algunos de estos genes son: APP: protena precursora beta amiloide (A4) (peptidasa nexina-II, enfermedad de Alzheimer) CBS: cistationina-beta-sintasa CLDN14: claudina 14 HLCS: holocarboxilasa sintetasa (biotin-(proprionil-Coenzima A-carboxilasa (ATP-hidrolizante)) ligasa) KCNE1: canal de potasio activado por voltaje, familia relacionada con Isk, miembro 1 KCNE2: canal de potasio activado por voltaje, familia relacionada con Isk, miembro 1 LAD: deficiencia de adhesin leucocitaria (smbolos: ITGB2, CD18, LCAMB) SOD1: superxido dismutasa 1, soluble (esclerosis lateral amiotrfica tipo 1 (adulto) TMPRSS3: proteasa transmembrana, serina ENFERMEDADES Y DESRDENESLas siguientes enfermedades son algunas de las relacionadas con genes en el cromosoma 21: Enfermedad de Alzheimer Esclerosis lateral amiotrfica Sndrome de Down Deficiencia de holocarboxilasa sintetasa Homocistinuria Sndrome del QT largo Deficiencia de adhesin leucocitaria Sordera no sindrmica Sordera no sindrmica, autosmica recesiva Sndrome de Romano-Ward

CONDICIONES CROMOSMICAS.

Las siguientes condiciones estn causadas por cambios en la estructura o nmero de copias del cromosoma 21: CNCERES: Reorganizaciones (translocaciones) de material gentico entre el cromosoma 21 y otros cromosomas han sido asociados con diversos tipos de cncer. Por ejemplo,leucemia linfoblstica aguda(un tipo de cncer sanguneo ms comnmente diagnosticado en la infancia) ha sido asociado con una translocacin entre los cromosomas12y 21. Otra forma de leucemia,leucemia mieloide aguda, ha sido asociada con una translocacin entre los cromosomas8y 21.En un pequeo porcentaje de los casos, elsndrome de Downes causado por una reorganizacin del material cromosmico entre el cromosoma 21 y otro cromosoma. Como resultado, la persona posee el usual par de copias del cromosoma 21, ms material extra del cromosoma 21 unido a otro cromosoma.Los investigadores creen que las copias extra de los genes en el cromosoma 21 corrompen el curso del desarrollo normal, causando las caractersticas tpicas del sndrome de Down y el incremento en el riesgo de problemas mdicos asociados con este desorden. Unas de las enfermedades genticas ms comn es el Sndrome Down. Esta condicin ocurre cuando hay error en la divisin de las clulas provoca que haya 47 cromosomas, en lugar de 46. Otros cambios en el nmero o estructura del cromosoma 21 pueden tener una variedad de efectos, incluyendoretraso mental, desarrollo tardo, y caractersticas faciales determinadas. En algunos casos, los signos y sntomas son similar a los del sndrome de Down. Cambios en el cromosoma 21 incluyen la prdida de un segmento del cromosoma en cada clula (monosoma parcial 21) y una estructura circular llamada cromosoma 21 anular. Un cromosoma anular ocurre cuando ambos extremos del cromosoma roto son unidos.

Se descubri que la duplicacin en el locus de laprotena precursora amiloidea(el segmento duplicado vara en longitud, pero incluye APP) en el cromosoma 21 causaba enfermedad de Alzheimerprematura en un set de familias francesas (Rovelet-Lecrux et al) y neerlandesas (Sleegers et al). En comparacin con la enfermedad de Alzheimer causada por mutaciones sin sentido en APP, la frecuencia de la enfermedad de Alzheimer causada por duplicaciones de APP es significativa. Todos los pacientes que tienen una copia extra del gen APP gene debido a la duplicacin del locus sufren enfermedad de Alzheimer conangiopata amiloide cerebralsevera.

5.2. SNDROME DE DOWN

Elsndrome de Down(DS) es un trastornogenticocausado por la presencia de una copia extra delcromosoma 21(o una parte del mismo), en vez de los dos habituales, por ello se denomina tambintrisomadel par 21. Se caracteriza por la presencia de un grado variable dediscapacidad cognitivay unos rasgos fsicos peculiares que le dan un aspecto reconocible.

Es la causa ms frecuente dediscapacidad cognitivapsquicacongnitay debe su nombre aJohn Langdon Downque fue el primero en describir esta alteracin gentica en1866, aunque nunca lleg a descubrir las causas que la producan. En julio de1958un joven investigador llamadoJrme Lejeunedescubri que el sndrome es una alteracin en el mencionado par de cromosomas.No se conocen con exactitud las causas que provocan el exceso cromosmico, aunque se relacionaestadsticamentecon una edad materna superior a los 35 aos. Las personas con sndrome de Down tienen una probabilidad superior a la de la poblacin general de padecer algunas enfermedades, especialmente decorazn,sistema digestivoysistema endocrino, debido al exceso deprotenassintetizadas por el cromosoma de ms. Los avances actuales en el descifrado delgenoma humanoestn desvelando algunos de los procesos bioqumicos subyacentes a la discapacidad cognitiva, pero en la actualidad no existe ningn tratamiento farmacolgico que haya demostrado mejorar las capacidades intelectuales de estas personas. Las terapias de estimulacin precozy el cambio en la mentalidad de la sociedad, por el contrario, s estn suponiendo un cambio positivo en su calidad de vida.

EPIDEMIOLOGIALaincidenciaglobal del sndrome de Down se aproxima a uno de cada 700 nacimientos (15/10000), pero el riesgo vara con la edad de la madre. La incidencia en madres de 15-29 aos es de 1 por cada 1500 nacidos vivos; en madres de 30-34 aos es de 1 por cada 800; en madres de 35-39 aos es de 1 por cada 385; en madres de 40-44 aos es de 1 por cada 106; en madres de 45 aos es de 1 por cada 30. El Estudio Colaborativo Espaol de Malformaciones Congnitas (ECEMC) informaba en el ao 2004 de una prevalencia neonatal de 7,11 cada 10000 recin nacidos, con tendencia a disminuir de manera estadsticamente significativa.Esta tendencia, junto con el aumento relativo de casos en mujeres por debajo de 35 aos, se atribuye al aumento deinterrupciones voluntarias del embarazotras el diagnstico prenatal en mujeres por encima de esa edad. Parece existir una relacinestadstica(sin que se conozcan los mecanismos exactos) entre algunas enfermedades maternas comohepatitis, Mycoplasmahominis tipo 1,Herpes simple tipo IIydiabetes y un aumento en la incidencia de aparicin de SD; no obstante esa relacin estadstica no es tan intensa como en el caso de la edad materna. Algn autor tambin ha relacionado la baja frecuencia coital, as como el uso deanovulatoriosyespermicidascon la aparicin del sndrome.La probabilidad de tener un hijo con SD es mayor a la media para aquellos padres que ya han tenido otro previamente. Tpicamente la probabilidad de tener otro hijo con SD en cada embarazo subsiguiente es de una por cada cien recin nacidos vivos, esto hay que ponderarlo para cada caso con el riesgo propio de la madre segn su edad. Los antecedentes familiares igualmente incrementan ese riesgo.Los varones con sndrome de Down se consideranestriles,pero las mujeres conservan con frecuencia sucapacidad reproductiva. En su caso tambin se incrementa la probabilidad de engendrar hijos con SD hasta un 50%, aunque pueden tener hijos sin trisoma.GENETICALasclulasdel ser humano poseen cada una en suncleo23 pares de cromosomas. Cada progenitor aporta a su descendencia la mitad de la informacin gentica, en forma de un cromosoma de cada par. 22 de esos pares se denominanautosomasy el ltimo corresponde a loscromosomas sexuales(XoY).

CAPITULO VI

APLICACIONES EN ANIMALES

6.1. DIMORFISMO SEXUALLa mayora de especieseucariotaspractican lareproduccin sexual. La divisin en sexos es un tipo de dimorfismo. La cuestin de laevolucin de la reproduccin sexualdesde laasexualdespert la atencin de bilogos comoCharles Darwin,August Weismann, Ronald Fisher,George C. Williams, John Maynard Smith andW. D. Hamilton, con xito dispar.

De los muchos temas relativos hay un acuerdo generalizado en lo siguiente: la ventaja de la reproduccin sexual y elhermafroditismo recae en que larecombinacinincrementa ladiversidad genticade la poblacin resultante. Las ventajas entre la reproduccin sexual y el hermafroditismo no estn claras. En las formas con dos sexos separados, las combinaciones entre los individuos del mismo sexo quedan excluidas por su forma de apareamiento por lo que se reduce la cantidad de diversidad en comparacin con la de los hermafroditas al menos a la mitad. Entonces, Por qu las especies se hicieron bisexuadas si el proceso asexual es ms simple y eficiente y el hermafroditismo produce ms diversidad en la progenie? Se ha sugerido que la diferenciacin en dos sexos tiene ventajas evolutivas al permitir cambios concentrados en la parte masculina de la poblacin y conservar al mismo tiempo el genotipo existente en la poblacin femenina.Esto permitira a la poblacin a enfrentarse mejor a los desafos de lainfeccin, elparasitismo, ladepredaciny otros peligros de su variado medio.

6.2. CARACOL RAYADOEl caracol (Cepaea nemoralis) es famoso por el rico polimorfismo de su concha. El sistema est controlado por una serie dealelosmltiples. La gama de colores de la concha es: pardo (genticamente el color msdominante), rosa oscuro, rosa claro, rosa muy claro, amarillo oscuro y amarillo claro (el rasgo msrecesivo). Pueden tener bandas o no, y cuando las tiene pueden ser desde de una a cinco. La ausencia de bandas es el rasgo ms dominante y las formas de las bandas estn controladas por modificadores de los genes (epistasia).

En Inglaterra el caracol es depredado por el zorzal comn (Turdus philomelos) que rompe su caparazn usando las rocas. La acumulacin de fragmentos de concha permite a los investigadores analizar la clase de caracoles que atrapan. Los zorzales cazan mediante la vista, y capturan selectivamente aquellas formas que destacan ms en su hbitat. Las colonias de caracoles se encuentran en los bosques, matorrales y herbazales, y la predacin determina la proporcin de fenotipos (morfos) de cada colonia.

Sobre el caracol opera una segunda seleccin, ya que ciertosheterocigotostienen una ventaja fisiolgica sobre loshomocigotos. Adems es probable la seleccin aposttica, por medio de la cual los pjaros buscan preferentemente al morfo ms comn. Esto es el efectopatrn de bsqueda, donde un depredador predominantemente visual persiste en apuntar al morfo que le dio buen resultado, incluso cuando otros morfos estn ms a su alcance.

A pesar de la depredacin el polimorfismo sobrevive en casi todos los hbitats, aunque las proporciones de los morfos varan considerablemente. Los alelos que controlan el polimorfismo forman un supergen con una ligadura tan cercana que es casi absoluta. Este control evita a la poblacin de una alta tasa de recombinaciones indeseadas, y se ha teorizado que la seleccin ha producido que los loci se afecten juntos.

Para resumir: en esta especie la predacin de los pjaros parece ser la principal (aunque no la nica) fuerza que conduce al polimorfismo. El caracol vive en entornos heterogneos, y los zorzales son expertos en detectar al que se camufla menos. La herencia de la diversidad fisiolgica y de mimetismo se conserva tambin por medio de laventaja heterocigticaen el super-gen.Recientes estudios han incluido el efecto del color de la concha en la termorregulacin,y Cook considera una seleccin ms amplia de influencias genticas.

Un sistema similar de polimorfismo gentico sucede con el caracol rayado de labio blanco (Cepaea hortensis), un pariente cercano del caracol rayado. En Islandia donde no hay zorzales, se ha establecido una correlacin entre la temperatura y las morfos de color. Los morfos pardos y rayados alcanzan temperaturas ms altas que los morfos sin bandas y los amarillos.Lo que puede ser la base de la seleccin fisiolgica de ambas especies de caracol.

6.3. PINZONES DE DARWINMientras que Darwin pas solo cinco semanas en lasislas GalpagosyDavid Lackpas tres meses,Peter y Rosemary Granty sus colaboradores hicieron viajes a las Galpagos durante treinta aos, estudiando especialmente a lospinzones de Darwin. El pinzn de Darwin conirrostro (Geospiza conirostris), de laisla Genovesa, como todos los miembros de este grupo tan estudiado presenta varios tipos de polimorfismo.

Los machos son dimrficos en su canto: sus dos cantos, denominados A y B, son bastante diferentes. Adems los machos con canto A tienen el pico ms corto que los machos B. Con estos picos los machos pueden alimentarse de forma diferente de su cactus favoritos,Opuntia. Los que tienen picos largos pueden agujerear elarilode los frutos del cactus y comer la pulpa que rodea sus semillas, mientras que los que tienen los picos cortos rasgan la base del cactus y comen su pulpa y cualquier larva o pupa de insectos (ambos grupos de pjaros comen tambin flores y brotes). Este polimorfismo maximiza claramente sus oportunidades alimenticias durante la poca no reproductiva, cuando escasea la comida.

Los territorios de los machos de los tipos A y B son aleatorios y si no colindan con otros y alternados si son colindantes: ningn macho reproductor comparte una frontera con otro de su mismo canto. Esto inicialmente sugiri la posibilidad deapareamiento selectivopor parte de las hembras.Sin embargo trabajos posteriores mostraron que la eleccin de macho de las hembras era independiente de cualquier influencia del tipo de canto de su padre y que no hay pruebas de eleccin selectiva por tipo de pico, por lo que no hay pruebas directas de subdivisin reproductiva de la poblacin. En 1999 Peter Grant estuvo de acuerdo que era improbable que se produzca especiacin simptrica.

Si la poblacin espanmxica, entoncesGeospiza conirostrispresenta un polimorfismo gentico equilibrado, y no un caso deespeciacin simptricaincipiente como se supona. La seleccin que mantiene el polimorfismo maximiza el nicho de la especie y aumenta sus posibilidades alimenticias. Se desconocen los pormenores de su base gentica Al no haber un programa de cra detallado, pero es posible undesequilibrio de ligamientosen dos loci.

Los picos de los pinzones jvenes presentan otro dimorfismo interesante, que son o bien rosas o bien amarillos. Todas las especies de pinzones de Darwin muestran este dimorfismo, que dura dos meses. Se desconoce la causa de este fenmeno.

CAPITULO VII

6. APLICACIONES EN HUMANOS E IMPORTANCIA

Aparte deldimorfismo sexual, existen numerosos casos de polimorfismos genticos humanos. Existen pruebas de que muchos polimorfismos se han mantenido en las poblaciones humanas por seleccin equilibradora.Las enfermedades infecciosas, que histricamente han sido una de las principales causas de la mortalidad humana, han afectado a la evolucin de las poblaciones humanas y son las responsables del mantenimiento de muchos de estos polimorfismos.

7.1. GRUPOS SANGUNEOSTodos losgrupos sanguneos, como el sistema de grupos ABO, se deben a polimorfismos genticos. En este sistema se dan ms de dos morfos: en todas las poblaciones humanas se dan losfenotiposA, B, AB y O, aunque vara su proporcin en las poblaciones alrededor del mundo. Estos fenotipos estn controlados poralelomltiples de un solo locus. Este polimorfismo nunca ha sido eliminado por la seleccin natural, la causa se desvela por los estudios de las estadsticas de enfermedades. La investigacin estadstica ha mostrado que los diversos fenotipos son ms o menos susceptibles a sufrir varias enfermedades. Por ejemplo la susceptibilidad de los individuos a sufrir elclera(y otras enfermedades infecciosas diarricas) est correlacionada con su grupo sanguneo: los que tienen el grupo O son los ms susceptibles a esta enfermedad, mientras que los que tienen el grupo AB son los ms resistentes. Los de los grupos A y B estn en una posicin intermedia, siendo los del grupo A ms resistentes que los del B. En cambio, el grupo O confiere ms resistencia a otras enfermedades como lasfilisy lamalaria.Esto indica que estos efectospleiotrpicosde los genes han supuesto fuerzas selectivas opuestas que han mantenido este polimorfismo aunque en proporciones diferentes segn haya sido la incidencia histrica de las enfermedades sobre las poblaciones.

7.2. POLIMORFISMOS CONTRA LA MALARIA7.2.1. ANEMIA FALCIFORMELaanemia falciformees un trastorno gentico que se encuentra en las poblaciones delfricatropical y laIndia. Los individuos que lo padecen tienen glbulos rojos alargados que contienenHemoglobina S(HgbS), en lugar de hemoglobina norma (Hemoglobina(HgbA), tienen una esperanza de vida y fortaleza fsica menores. Se hereda por medio de un gen recesivo, por lo que solo los individuos homocigticos la presentan, y los heterocigticos tienen una esperanza de vida similar a la de los individuos heterocigticos para la hemoglobina A. La variante falciforme sobrevive en la poblacin porque los heterocigticos presentan mayor resistencia a lamalaria, que mata a mucha gente en dichas zonas. As existe unaseleccin equilibradoraentre la fuerte seleccin contra los homocigticos falciformes y la seleccin positiva a favor de los heterocigticos y en contra de los homocigticos HgbA debida a la malaria.

7.2.2. SISTEMA DE DUFFYElantgeno de Duffyes una protena localizada en la superficie de los glbulos rojos, codificada por el gen FY (DARC).La protena codificada por este gen es un receptor no especfico de variasquimiocinas, y se sabe que es el punto de entrada de los parsitos de la malaria humanaPlasmodium vivaxyPlasmodium knowlesi. Los polimorfismos en este gen son la base del sistema de grupos sanguneos de Duffy.

En humanos, una variante mutante en un solo lugar de la regin reguladora cis del FY abole todas las expresiones del gen de los precursores de losheritrocitos. Su resultado es una fuerte proteccin en los homocigticos de la mutacin para la infeccin deP. vivax, y una proteccin menor para los heterocigticos. La variante ha surgido dos veces en poblaciones humanas geogrficamente alejadas, en frica yPapa Nueva Guinea. Estudios recientes indican que existe un patrn similar, aunque no idntico en los babuinos (Papio cynocephalus), que tambin sufren otro tipo de patgeno portado por los mosquitos similar al de la malaria,Hepatocystis kochi. Los investigadores interpretan esto como un caso deconvergecia adaptativa.

CAPITULO VIII

CONCLUSIONES

El estudio de los polimorfismos genticos va en aumento. A partir de los datos generados del estudio de los polimorfismos se han logrado entender parcialmente los mecanismos de susceptibilidad a ciertas enfermedades. Con el desarrollo de nuevas metodologas a nivel de ADN y celular, se espera que los estudios de asociacin aceleren el entendimiento de enfermedades relacionadas con ciertos genes, y establecer la relevancia de un polimorfismo en el contexto funcional.

En los ltimos aos se estn desarrollando nuevas metodologas para identificar los polimorfismos funcionales que afecten o regulen la expresin gentica. Por otra parte, es necesario estudiar el papel del medio ambiente y su influencia en los polimorfismos genticos. En este contexto, se han demostrado asociaciones de cierto gen con una enfermedad, que son potencializados dependiendo de algunas condiciones ambientales.

Finalmente, es necesario un nuevo entendimiento de la biologa de las enfermedades comunes para ligar, de una manera ms completa, genotipos individuales a fenotipos complejos. El Proyecto Internacional del HapMap (proyecto que desarrolla un mapa de haplotipos del genoma humano) busca proveer muchas de las herramientas que actualmente son necesarias en el estudio del genoma humano.

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7. Ford E.B.1965.Genetic polymorphism. Faber & Faber, Londres

ANEXOS

La cadena de ADN en 1 difiere de la del ADN en 2 en un slo par de bases

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