Excavación profunda: ¿la recombinación genética está relacionada con la expresión de rasgos nocivos?

La mayoría de los mamíferos, incluidos los humanos, son diploides. Es decir, el ADN existe como pares de cromosomas (los humanos tienen 23 pares de cromosomas, los ratones tienen 20 pares). Este par de cromosomas es homólogo, ya que la secuencia de genes en ambos cromosomas es la misma. Sin embargo, un gen ubicado en una etiqueta particular («locus») puede tener diferentes «alelos» en cromosomas homólogos. En aras de la comprensión, si asumimos que la altura está determinada por un gen particular que se encuentra, digamos, en el cromosoma VI, un cromosoma podría llevar la secuencia del gen para la estatura baja, alternativamente, un «alelo» para abreviar, y el otro podría llevar el gen alto. (De hecho, ningún gen único es responsable de la altura y es un rasgo determinado por un grupo de genes, entre los que se encuentran el medio ambiente y la nutrición). En este ejemplo ficticio anterior, si ambos cromosomas del par llevaran el alelo de acortamiento, diríamos que el individuo, o la secuencia, es homocigoto para acortar en ese locus, o heterocigoto si ambos cromosomas llevaran los diferentes alelos. El mismo razonamiento se aplica incluso cuando observamos especies en las que el código genético se encuentra en trillizos en lugar de parejas, una condición conocida como triploidía.

Esto determina el genotipo de un individuo para ese rasgo/gen/locus específico. Por ejemplo, para las especies de flores que pueden tener flores blancas y amarillas, el genotipo de una flor en particular puede ser YY (alelos de flores amarillas en ambos cromosomas), WY, YW (un alelo en cualquiera) o WW (alelo blanco en ambos cromosomas). ). ). Si W es el alelo recesivo e Y es dominante, entonces la flor heterocigota tendrá un fenotipo amarillo.

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El alelo dañino pone al individuo en desventaja de alguna manera. El alelo nocivo puede ser en gran parte dominante. Pero, en este caso, reducirá la aptitud del individuo y disminuirá la posibilidad de transmitir el genotipo a la siguiente generación.

Sin embargo, las cosas se complican cuando el mismo genotipo da como resultado diferentes fenotipos, un fenómeno llamado expresión específica de alelo (ASE). Un estudio publicado esta semana por un equipo de investigadores canadienses arroja luz sobre esto. Descubrieron que las regiones del genoma que probablemente se recombinarán también tienen más probabilidades de eliminar un grupo de alelos nocivos.

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volver a montar Es un fenómeno por el cual los cromosomas se separan en un par y sus codones se recombinan para producir una nueva secuencia de alelos. Es característico de la meiosis, un tipo de división celular que se produce cuando se forman las células de los gametos (espermatozoides u óvulos). La secuencia resultante en el espermatozoide/óvulo es haploide, lo que significa que no existe como pareja. Un par se forma solo cuando el espermatozoide y el óvulo se fusionan. El conjunto de alelos/rasgos que se transmiten de una generación a otra se conoce como «haplotipo».

Hay regiones del genoma que muestran una mayor afinidad por la recombinación (puntos calientes de recombinación) y luego hay regiones que muestran menos afinidad por sí mismos (puntos fríos). Este último, naturalmente, permite que las mutaciones dañinas se acumulen y alcancen lo que llamamos «fijación». Harwood et al (2022) clasifican las regiones de recombinación como baja (es decir, punto frío, CS), normal y alta recombinación (HRR). El estudio identificó un genotipo de aproximadamente 1596 individuos y midió la expresión de su alelo. Estos 1596 individuos consistían en 844 individuos de Quebec, Canadá, como parte del proyecto CARTaGENE y 752 individuos del proyecto Genotype Tissue Expression. encontró que «se observó un enriquecimiento de ASE en HRR/regiones normales en todos los tejidos examinados».

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Aprovechando el proyecto Gene Tissue Expression (GTEx), Estudio previo en 2018 demostraron que, en la población general, la purificación de la selección agota los haplotipos en los que se han acumulado mutaciones perjudiciales y es más probable que tengan una «penetración patógena aumentada». También encontraron que en cáncer Pacientes, se enriquece la penetración de formaciones de haplotipos dañinos. Para extender este hallazgo, Harwood et al (2022) señalan que en regiones de recombinación alta o normal, los alelos que probablemente causen enfermedades se expresan menos y se sobreexpresan en puntos fríos de recombinación.

importante tener en cuenta Contexto histórico de Quebec, Canadá como eso. La población fue colonizada por colonos franceses hace 400 años, junto con colonias más pequeñas como la región de Saguenay-Lac-Saint-Jean. También se sabe que cuando el tamaño de la comunidad es pequeño, existen mayores posibilidades de asociaciones no aleatorias entre alelos de diferentes loci, debido al acervo genético más bajo. A la selección natural le queda muy poca diversidad genética para trabajar en este caso, y se vuelve completamente ineficaz. Por lo tanto, la región de Saguenay muestra un alto nivel de parentesco, en comparación con las poblaciones africanas o europeas que tienen procesos de selección natural más eficientes operando sobre ellos. El estudio argumenta que «la firma de individuos africanos con mayores probabilidades de ASE en HRR/Normal en comparación con CS también apareció en tejidos GTEx en músculo, cerebro, ovario, pulmón e hígado».

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El estudio encontró que las historias ambientales también juegan un papel importante. Mientras que el examen de los genes produjo datos de expresión en todas las regiones y entornos. Señalan que las personas con ascendencia en Saguenay pero que actualmente residen en diferentes regiones, como Montreal, la ciudad de Quebec y Saguenay, tienen una «expresión específica de alelo diferencial».

El estudio es un paso importante para comprender una cuestión de larga data en la biología evolutiva: cómo los cambios demográficos pasados, el tamaño de las poblaciones y la deriva genética interactúan con la recombinación e influyen en la expresión génica. Destacando sus implicaciones para predecir el riesgo de enfermedad en las poblaciones, el estudio dice que «la expresión génica es un paso intermedio clave en la traducción de genotipos en fenotipos y, por lo tanto, comprender cómo se regula y evoluciona la expresión génica es fundamental para desacoplar la variación fenotípica y la penetrancia. enfermedad a través de humanos

El autor es investigador en el Instituto Indio de Ciencias (IISc), Bangalore, y panelista científico independiente. tuiteó en Tweet incrustado

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