Duplicación cromosómica: características y ejemplos
Una duplicación cromosómica describe a una fracción de ADN que aparece dos veces como producto de la recombinación genética. La duplicación cromosómica, duplicación génica o amplificación es una de las fuentes de generación de variabilidad y evolución en los seres vivos.
Una duplicación cromosómica es un tipo de mutación, ya que involucra un cambio en la secuencia normal del ADN en una región cromosomal. Otras mutaciones a nivel cromosomal incluyen las inserciones, las inversiones, las traslocaciones y las deleciones cromosomales.
Las duplicaciones cromosomales pueden ocurrir en el mismo sitio fuente del fragmento duplicado. Estas son las duplicaciones en tanda. Los duplicados en tanda pueden ser de dos tipos: directos o invertidos.
Los duplicados directos son aquellos que repiten tanto la información como la orientación del fragmento repetido. En los fragmentos duplicados invertidos en tanda la información se repite, pero los fragmentos se orientan en direcciones opuestas.
En otros casos, la duplicación cromosomal puede ocurrir en otro sitio o incluso en otro cromosoma. Esto genera una copia ectópica de la secuencia que puede funcionar como sustrato para el entrecruzamiento y ser fuente de recombinaciones aberrantes. Dependiendo del tamaño involucrado, las duplicaciones pueden ser macro- o micro-duplicaciones.
Evolutivamente hablando, las duplicaciones generan variabilidad y cambio. A nivel de un individuo, sin embargo, las duplicaciones cromosomales pueden dar origen a graves problemas de salud.
Índice del artículo
- 1 Mecanismo de las duplicaciones cromosomales
- 2 Las duplicaciones cromosomales en la evolución de los genes
- 3 Las duplicaciones cromosomales en la evolución de las especies
- 4 Los problemas que pueden causar las microduplicaciones en un individuo
- 5 Referencias
Las duplicaciones ocurren más frecuentemente en las regiones de ADN que poseen secuencias repetitivas. Estas son sustrato de eventos de recombinación, incluso si se verifican entre regiones que no son perfectamente homólogas.
Estas recombinaciones se dicen que son ilegítimas. Mecanísticamente dependen de la similitud de la secuencia, pero genéticamente pueden llevarse a cabo entre cromosomas no homólogos.
En el ser humano tenemos varios tipos de secuencias repetitivas. Las altamente repetitivas incluyen al denominado ADN satélite, limitado a los centrómeros (y algunas regiones heterocromáticas).
Otras, medianamente repetitivas, incluyen por ejemplo a los repetidos en tanda que codifican para los ARN ribosomales. Estas regiones repetidas o duplicadas se ubican en sitios muy concretos denominados regiones organizadoras de los nucleolos (NOR).
Los NOR, en humanos, están ubicados en las regiones subteloméricas de cinco cromosomas distintos. Cada NOR, por su parte, está compuesto por cientos a miles de copias de la misma región codificante en distintos organismos.
Pero también tenemos otras regiones repetitivas dispersas en el genoma, con diversa composición y tamaños. Todas pueden recombinar y dar origen a duplicaciones. De hecho, muchas de ellas son producto de su propia duplicación, in situ o ectópica. Estas incluyen, entre otras, a los minisatélites y a los microsatélites.
Las duplicaciones cromosomales también pueden surgir, más raramente, por la unión de extremos no homólogos. Este es un mecanismo de recombinación no-homóloga que se observa en algunos eventos de reparación de rupturas doble banda del ADN.
Cuando un gen se duplica en el mismo sitio, o incluso en otro distinto, crea un locus con secuencia y sentido. Es decir, una secuencia con significado. Si permanece así, será un gen duplicado de, y a partir de, su gen antecesor.
Pero puede que no este sujeto a la misma presión selectiva del gen progenitor y pueda mutar. La suma de esos cambios, en ocasiones, puede llevar a la aparición de una nueva función. Ya el gen será, también, un gen nuevo.
La duplicación del locus ancestral de la globina, por ejemplo, condujo en la evolución a la aparición de la familia de las globinas. Subsecuentes traslocaciones y sucesivas duplicaciones hicieron crecer a la familia con miembros nuevos ejecutando la misma función, pero aptas para distintas condiciones.
En un organismo la duplicación de un gen conduce a la generación de una copia que se llama gen parálogo. Un caso muy estudiado es el de los genes de las globinas señalado anteriormente. Una de las globinas más conocidas es la hemoglobina.
Es muy difícil imaginar que solo la región codificante de un gen se duplique. Por lo tanto, todo gen parálogo está asociado con una región paráloga en el organismo que experimenta la duplicación.
En el transcurso de la evolución las duplicaciones cromosomales han jugado un papel relevante de maneras distintas. Por un lado, duplican la información que puede dar origen a funciones nuevas por cambio en genes con función previa.
Por otro lado, al colocar la duplicación en otro contexto genómico (otro cromosoma, por ejemplo) puede generar un parálogo con distinta regulación. Es decir, puede generar mayor capacidad adaptativa.
Finalmente, también se crean regiones de intercambio por recombinación que llevan a grandes reorganizaciones genómicas. Esto a su vez pudo representar el origen de eventos de especiación en linajes particulares macroevolutivos.
Los avances en las tecnologías de secuenciación de nueva generación, así como los de tinción e hibridación de cromosomas nos permiten ver ahora asociaciones nuevas. Estas asociaciones incluyen la manifestación de ciertas enfermedades debido a la ganancia (duplicación) o pérdida (deleción) de información genética.
Las duplicaciones genéticas están asociadas con un cambio de dosaje génico y con entrecruzamientos aberrantes. En todo caso, conducen a un desbalance de la información genética, que a veces se manifiesta como una enfermedad o síndrome.
El síndrome de Charcot-Marie-Tooth tipo 1A, por ejemplo, está asociado con la microduplicación de la región que incluye el gen PMP22. El síndrome también se conoce bajo del nombre de neuropatía motriz y sensitiva hereditaria.
Hay fragmentos cromosomales propensos a estos cambios. De hecho, la región 22q11 es portadora de numerosos repetidos en bajo número de copia específicos de esa porción del genoma.
Es decir, de la región de la banda 11 del brazo largo del cromosoma 22. Estas duplicaciones están asociadas con numerosos desórdenes genéticos, incluyendo retardo mental, malformaciones oculares, microcefalia, etc.
En los casos de duplicaciones más extensas se puede llegar a la aparición de trisomías parciales, con efectos nefastos en la salud del organismo.
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