Biologia molecular.ADN mitocondrial

ADN mitocondrial

MARCA PIEDRA

Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva,

Alemania

El núcleo y las mitocondrias son las únicas estructuras celulares que contienen ADN; Con un peso de alrededor de 16.569 pares de bases (pb), el genoma del ADN mitocondrial humano (ADNmt) es solo alrededor del 0.0005 por ciento del genoma nuclear, pero la contribución del ADNmt a la antropología biológica supera con creces su modesto tamaño. Conteniendo

solo 37 genes (incluidos 13 genes que codifican proteínas, dos genes de ARN ribosómico y 22 genes de ARN de transferencia), es un genoma extremadamente compacto, sin intrones dentro de los genes y muy poco ADN no codificante entre genes (con la excepción de la región de control , una región de aproximadamente 1.100 pb que contiene elementos necesarios para la replicación y transcripción del mtDNA). Todas las demás proteínas que componen la mitocondria están codificadas en el genoma nuclear, así como todas las proteínas necesarias para la replicación, transcripción, y traducción de mtDNA. El ADNmt tiene varias propiedades útiles para estudios evolutivos y antropológicos. Primero, está presente en unos pocos cientos o miles de copias por célula (dependiendo del tejido), lo que lo hace valioso para el ADN antiguo (ver ADN antiguo) y los estudios forenses de ADN, donde la cantidad de ADN que se puede recuperar es demasiado grande. limitado para estudios de ADN nuclear. En segundo lugar, evoluciona rápidamente, de cinco a diez veces más rápido que el ADN nuclear en promedio. Esto hace que el ADNmt sea particularmente informativo para las comparaciones de poblaciones o especies estrechamente relacionadas, ya que puede no haber

Ha pasado suficiente tiempo para que se hayan producido diferencias informativas dentro del ADN nuclear. En tercer lugar, el ADNmt es (para todos los propósitos prácticos) estrictamente heredado de la madre; los machos tienen mtDNA pero no transmiten su mtDNA a su descendencia. Esto significa que el estudio de la variación del mtDNA proporciona información sobre la historia materna de las poblaciones.

Además, esto significa que el mtDNA se hereda como un genoma haploide, no recombinante, por lo que la única fuente de variación en el mtDNA son las mutaciones. En particular, el número de mutaciones.

Las diferencias entre las secuencias de ADNmt de dos individuos reflejan directamente cuánto tiempo hace en el pasado esos dos individuos compartían un ancestro materno común. Este principio se puede utilizar para reconstruir la historia filogenética (o genealogía) de una muestra de secuencias de mtDNA, que por definición deben remontarse a un único ancestro común. Además, mediante el uso de un reloj molecular (ver reloj molecular) se puede aproximar el tiempo del ancestro común (u otros eventos de ramificación) del árbol filogenético del mtDNA.

Las técnicas para analizar la variación del mtDNA se pueden dividir en tres fases. Primero, después del descubrimiento inicial del ADNmt en la década de 1960, se utilizaron métodos basados ​​en la detección de polimorfismos de longitud de fragmentos de enzimas de restricción. Estos métodos revelaron que los tipos de ADNmt podrían agruparse filogenéticamente en haplogrupos, basándose en polimorfismos de diagnóstico. En segundo lugar, con el desarrollo de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) (ver pcr / qpcr) a mediados de la década de 1980, se desarrollaron métodos para secuenciar los segmentos hipervariables de la región de control, junto con el genotipado rápido de polimorfismos informativos para haplogrupos de interés particulares. Aunque se reconoció que se podría obtener más información mediante la secuenciación de todo el genoma del mtDNA, esto era demasiado laborioso para la implementación de rutina, hasta el advenimiento de los métodos masivamente paralelos.

secuenciación (de próxima generación) (ver secuenciación masivamente paralela) en la última parte de la década de 2000. En la actualidad, las bibliotecas de secuenciación se pueden

preparado a partir de productos de PCR de ADNmt de largo alcance o mediante captura-enriquecimiento de bibliotecas genómicas, y ahora es una rutina para

producir económicamente de cientos a miles de secuencias genómicas completas de ADNmt.

Las secuencias de ADNmt se clasifican típicamente en haplogrupos (que básicamente no son más que grupos de secuencias relacionadas) basándose en mutaciones de diagnóstico compartidas. Los haplogrupos consisten en letras para los haplogrupos principales, con subhaplogrupos designados por conjuntos adicionales de números y letras; por ejemplo, el principal haplogrupo presente en Oceanía es B4a1a1a (y otros subhaplogrupos). La nomenclatura no corresponde a la filogenia del mtDNA; los principales haplogrupos (a veces llamados superhaplogrupos) son L, que se encuentran principalmente en África, y M y N, los dos últimos derivan del haplogrupo L3 y se encuentran casi en su totalidad fuera de África. Todos los demás haplogrupos son en realidad subhaplogrupos de estos tres haplogrupos. En www.phylotree.org se mantiene una filogenia actualizada del mtDNA, basada en secuencias completas del genoma del mtDNA. Quizás la contribución más importante de los estudios del mtDNA a la antropología biológica fue la afirmación de que toda la variación del mtDNA humano se remonta a un ancestro común en África que vivió hace aproximadamente 200.000 años (Cann,

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