Polimorfismo de nucleótido simple

Polimorfismo de un solo nucleótido (SNP; English  Single Nucleotide Polymorphism, SNP , pronunciado como snip ): diferencias en una secuencia de ADN de un solo nucleótido (A, T, G o C) en el genoma (o en otra secuencia comparada) de representantes de la misma especie o entre regiones homólogas cromosomas homólogos. Se utiliza como marcador genético para el estudio del desequilibrio de ligamiento de loci y la búsqueda de asociación del genoma completo ( GWAS ).

Descripción

Si dos secuencias de ADN, AAGC C TA y AAGC T TA  , difieren en un nucleótido, entonces hablan de la existencia de dos alelos : C y T. Los polimorfismos de un solo nucleótido ( SNP ) resultan de mutaciones puntuales .

El polimorfismo de un solo nucleótido (junto con el polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción ( RFLP ) y el AFLP ( AFLP )) se utilizan ampliamente como marcadores genéticos moleculares (marcadores), por ejemplo, para construir cladogramas de sistemática genética molecular basados ​​en la divergencia (divergencia) de regiones homólogas de ADN en la filogénesis . En esta área, los espaciadores de genes de ARN ribosomal son los más utilizados . Debido a que las mutaciones en estos espaciadores no afectan la estructura de los productos finales del gen (teóricamente no afectan la viabilidad), en primera aproximación, existe una relación directa entre el grado de polimorfismo y la distancia filogenética entre organismos. se postula.

Nomenclatura

No existe una nomenclatura única para los SNP : a menudo hay varios nombres diferentes para un SNP elegido específicamente , hasta ahora no ha sido posible llegar a algún tipo de acuerdo sobre este tema. Un enfoque consiste en escribir los SNP con un prefijo, un punto y un signo mayor que que indique el nucleótido o aminoácido de tipo salvaje y alterado (p. ej., c.76A>T ) [1] .

Diversidad de SNPs

Los polimorfismos de un solo nucleótido ocurren dentro de las secuencias codificantes de genes, en regiones no codificantes o en regiones entre genes. Los SNP que se encuentran en las regiones codificantes pueden no cambiar la secuencia de aminoácidos de la proteína debido a la degeneración del código genético .

Los polimorfismos de la región codificante de un solo nucleótido son de dos tipos: sinónimos y no sinónimos. Los SNP sinónimos dejan la secuencia de aminoácidos de una proteína sin cambios, mientras que los SNP no sinónimos la modifican. Los SNP no sinónimos se pueden dividir en sustituciones sin sentido y sin sentido . Los polimorfismos de un solo nucleótido que ocurren en las regiones no codificantes de un gen pueden afectar el corte y empalme genético, la degradación del ARNm y la unión del factor de transcripción .

Ejemplos

• rs6311 y rs6313  son SNP en el gen HTR2A en el cromosoma humano 13 [2] , para los cuales se ha establecido una asociación con la frecuencia de comportamiento suicida y agresivo.
• rs3091244  es un ejemplo de un SNP de tres alelos en el gen CRP en el primer cromosoma humano [3] , cuyas variantes presumiblemente afectan la concentración de proteína C reactiva en el plasma sanguíneo.
• rs148649884 y rs138055828 en el gen FCN1 codifican M -ficolina , que carece de la capacidad de la M-ficolina recombinante para unirse al ligando [4] .

Aplicaciones

La diversidad de secuencias de ADN en humanos puede explicar cómo desarrollan diversas enfermedades, reacciones a patógenos , toma de medicamentos, vacunas, etc. La gran importancia de los SNP en la investigación biomédica radica en que se utilizan para comparar sitios del genoma entre los grupos estudiados. (por ejemplo, un grupo son personas con cierta enfermedad, y el segundo es sin ella) [5] .

Los polimorfismos de un solo nucleótido también se utilizan en GWAS como marcadores de alta resolución  en el mapeo genético debido a su abundancia y heredabilidad estable entre generaciones. Es probable que el conocimiento del polimorfismo de un solo nucleótido ayude a comprender la farmacocinética y la farmacodinámica de la acción de varios fármacos en humanos. Una amplia gama de enfermedades, como el cáncer, las enfermedades autoinmunes infecciosas , la anemia de células falciformes y muchas otras, posiblemente surjan de polimorfismos de un solo nucleótido [6] .

Los métodos basados ​​en la detección de polimorfismos de un solo nucleótido también se han generalizado en otras áreas de la biología y en relación con las especies agrícolas [7] .

Bases de datos

Hay una gran cantidad de bases de datos para SNP . A continuación hay algunos de ellos.

• dbSNP [8] es una base de datos deSNP, un archivo público gratuito que contiene datos sobre la variabilidad genética de varias especies, desarrollado y mantenido por elNCBI(Centro Nacional de Información Biotecnológica -EE.). Aunque el nombre de la base de datos implica que solo se recopila una clase de polimorfismos, a saber, losSNP, de hecho contiene una gran cantidad de información sobre otros cambios moleculares en las secuencias de aminoácidos. dbSNPse creó en septiembre de 1998 además deGenBank, que contiene secuencias de nucleótidos y aminoácidos disponibles gratuitamente[9]. Para 2010,dbSNPcontenía más de 184 millones de secuencias, lo que representa más de 64 millones de variantes diferentes para 55 organismos, incluidosHomo sapiens,Mus musculus,Oryza sativay muchos otros[10].
• SNPedia  es una wiki de bioinformática que sirve como base de datos deSNP. Cada artículo sobreSNPproporciona una breve descripción, enlaces a artículos científicos y, además, información sobre unamicromatriz de ADNque contiene un polimorfismo de un solo nucleótido de este tipo. SNPediaayuda a interpretar los resultados de la propia información genética utilizando programas comoPromethease,23andMe, Navigenics , deCODEme o Knome [11]. SNPediafue creado y mantenido por el genetista Greg Lennon y el programador Mike Cariaso. Para el 14 de septiembre de 2017, la base de datos conteníaun solo nucleótido[12].
• La base de datos central de GWAS proporciona un resumen de los datos agrupados de uno o más estudios de todo el genoma. Esta base de datos contiene la colección más completa de asociaciones de valores p . GWAS Central utiliza poderosos métodos de presentación de datos gráficos y textuales para descubrir y visualizar simultáneamente muchos polimorfismos de un solo nucleótido. Los investigadores también tienen la opción de ver sus datos personales junto a los seleccionados. Además, los datos están disponibles gratuitamente para su descarga por parte de las comunidades científicas.
• El Proyecto Internacional HapMap  es una organización cuyo objetivo es desarrollar un mapa de haplotipos del genoma humano que describa los patrones generales de variación genética en humanos. HapMap  es el último recurso para identificar la variación genética que afecta la salud, los factores ambientales y más. Toda la información proporcionada está disponible gratuitamente. Este proyecto es el resultado de una colaboración entre diferentes grupos de científicos de Canadá, China, Japón, Nigeria, Reino Unido y Estados Unidos, cuya versión final se publicó en la primavera de 2009. En una determinada región del genoma, existe un conjunto de SNP libres ( Tag SNPs ), que se correlacionan bien con todos los demás SNP de esta región. Además, al examinar los alelos de los SNP libres , es más probable que se pueda determinar el haplotipo de un individuo. Así es como se determinan los haplotipos en varios representantes (algunos padecen cierta enfermedad, mientras que otros no), y luego, al comparar los dos grupos, se determina la ubicación más probable de los SNP y los haplotipos que están involucrados en la enfermedad.
• MirSNP  es una base de datos de polimorfismos de un solo nucleótido que cambian los sitios de unión del microARN . Contiene12846 SNP , incluidos 1940 SNP en pre-miRNA [13] .

Métodos de investigación para SNPs

Los métodos analíticos para descubrir nuevos SNP y descubrir SNP ya conocidos incluyen:

1. Métodos de hibridación

• Principio de las balizas moleculares .

La esencia de este principio es que los extremos de la muestra (en los que se ubican respectivamente el marcador y el extintor de fluorescencia) son complementarios entre sí. Como resultado, a la temperatura de recocido de los cebadores, se colapsan y forman una estructura de “panhandle” ( tallo  - bucle ), donde la zona de complementariedad de la muestra con la plantilla está en un bucle. Tras la hibridación de la muestra con la matriz, la estructura secundaria se destruye, el marcador fluorescente y el extintor divergen en diferentes direcciones y se puede detectar la fluorescencia del marcador.

• Detección con microarrays .
• Hibridación dinámica específica de alelo .

2. Métodos enzimáticos

• Polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción .
• Métodos basados ​​en PCR .
• Extensión de imprimación .
• TaqMan - muestras.
• Ligadura de oligonucleótidos .
• Electroforesis capilar [14] .

3. Métodos basados ​​en las propiedades físicas del ADN:

• Polimorfismo conformacional monocatenario ( SSCP ).
• Electroforesis de gradiente de temperatura ( TGGE ).
• Cromatografía líquida de alta resolución en condiciones desnaturalizantes.
• Espectrometría de masas [15] .

4. Secuenciación del ADN [ 16] . Actualmente se utilizan técnicas de secuenciación de nueva generación para cartografiar los SNP en todo el genoma.

Véase también

• haplogrupos
• marcador de ADN
• Repetición corta en tándem
• nucleótidos
• Polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción
• Polimorfismo de evento único

Notas

1. ↑ Den Dunnen JT Recomendaciones para la descripción de variantes de secuencia  //  Human Genome Variation Society: revista. — 2008.
2. ↑ Giegling I., Hartmann AM, Möller HJ, Rujescu D. Los rasgos relacionados con la ira y la agresión están asociados con polimorfismos en el gen 5-HT-2A  //  Journal of Affective Disorders  : journal. - 2006. - noviembre (vol. 96, núm. 1-2 ). - Pág. 75-81. -doi : 10.1016/ j.jad.2006.05.016 . —PMID 16814396 .
3. ↑ Morita, Akihiko; Nakayama, Tomohiro; Doba, Nobutaka; Hinohara, Shigeaki; Mizutani, Tomohiko; Soma, Masayoshi. Genotipado de SNP trialélicos utilizando TaqMan PCR   // Molecular and Cellular Probes  : journal. - 2007. - vol. 21 , núm. 3 . - pág. 171-176 . -doi : 10.1016/ j.mcp.2006.10.005 . —PMID 17161935 .
4. ↑ Ammitzbøll, Christian Gytz; Kjær, Troels Rønn; Steffensen, Rudy; Stengaard-Pedersen, Kristian; Nielsen, Hans Jørgen; Thiel, Steffen; Bögsted, Martin; Jensenius, Jens Christian. Los polimorfismos no sinónimos en el gen FCN1 determinan la capacidad de unión al ligando y los niveles séricos de M-Ficolin  //  PLoS ONE  : revista. - 2012. - 28 de noviembre ( vol. 7 , no. 11 ). — P.e50585 . - doi : 10.1371/journal.pone.0050585 .
5. ↑ Carlson et al. SNP: un acceso directo a la medicina personalizada  //  Noticias de ingeniería genética y biotecnología. — 2008.
6. ↑ Ingram et al. Una diferencia química específica entre las globinas de la hemoglobina humana normal y la anemia de células falciformes  (inglés)  // Nature: journal. — 1956.
7. ↑ Romanov MN, Miao Y., Wilson PW, Morris A., Sharp PJ, Dunn IC (16 de mayo de 1999). “Detección y ensayo de polimorfismo en loci de genes reproductivos en una población de reproductoras comerciales de pollos de engorde para su uso en estudios de asociación” . Procedimientos . Conferencia "From Jay Lush to Genomics: Visions for Animal Breeding and Genetics" ( Ames , 16–18 de mayo de 1999). Ames, IA , Estados Unidos: Universidad Estatal de Iowa . pags. 155.OCLC 899128332.  _ _ Resumen 15. Archivado desde el original el 14 de marzo de 2005 . Consultado el 14 de marzo de 2005 . Parámetro obsoleto utilizado |deadlink=( ayuda ) (Inglés)
8. ↑ Wheeler et al. Recursos de la base de datos del Centro Nacional de Información Biotecnológica  // Investigación de Ácidos Nucleicos  : revista  . — 2007.
9. ↑ Jerez et al. dbSNP: base de datos para polimorfismos de un solo nucleótido y otras clases de variaciones genéticas menores  (ing.)  // Genome Research  : revista. — 1999.
10. ↑ Puede encontrar una lista completa de organismos aquí: Resumen de SNP. Archivado el 16 de enero de 2018 en Wayback Machine .
11. ↑ Cariaso, Michael. SNPedia: Wiki de genómica personal  //  Bio-IT World. — 2007.
12. ↑ Cariaso, Michael; Lennon, Greg. SNPedia: una wiki que admite la anotación, interpretación y análisis del genoma personal  //  Investigación de ácidos nucleicos: revista. — 2011.
13. ↑ Chenxing Liu et al. MirSNP, una base de datos de polimorfismos que alteran los sitios de destino de miARN, identifica SNP relacionados con miARN en GWAS SNP y eQTL  //  BMC Genomics  : revista. — 2012.
14. ↑ Drabovich et al. Identificación de pares de bases en polimorfismos de un solo nucleótido mediante electroforesis capilar mediada por proteínas MutS  //  Química analítica: revista. — 2006.
15. ↑ Griffin et al. Identificación genética mediante análisis espectrométrico de masas de polimorfismos de un solo nucleótido: codificación ternaria de genotipos  (inglés)  // Química analítica: revista. — 2000.
16. ↑ Altshuler et al. Un mapa SNP del genoma humano generado por secuenciación de escopeta de representación reducida  //  Naturaleza: revista. — 2000.

Enlaces

• Acerca de SNP en las páginas de NCBI. Archivado el 2 de septiembre de 2013 en Wayback Machine  (enlace no disponible) . Consultado el 1 de marzo de 2018.
• Base de datos NCBI dbSNP Archivado desde el original el 26 de enero de 2006.
• HGMD Archivado el 28 de abril de 2013 en Wayback Machine .
• SNPedia Archivado el 16 de marzo de 2022 en Wayback Machine .
• Proyecto Internacional HapMap
• GWAS Central Archivado el 8 de marzo de 2022 en Wayback Machine .
• Proyecto 1000 Genomas Archivado el 19 de octubre de 2014 en Wayback Machine .
• PharmGKB Archivado el 13 de mayo de 2013 en Wayback Machine .

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