ADN satélite
ADN satélite consta de conjuntos muy grandes de ADN no codificante que se repite en tándem. El ADN satélite es el componente principal de los centrómeros funcionales y forma el principal constituyente estructural de la heterocromatina.
El nombre "ADN satélite" Se refiere al fenómeno de que las repeticiones de una secuencia corta de ADN tienden a producir una frecuencia diferente de las bases adenina, citosina, guanina y timina y, por lo tanto, tienen una densidad diferente a la del ADN en masa, de modo que forman un segundo o "satélite". #34; banda(s) cuando el ADN genómico se separa a lo largo de un gradiente de densidad de cloruro de cesio mediante centrifugación de densidad flotante. Las secuencias con una mayor proporción de A+T muestran una densidad menor, mientras que aquellas con una mayor proporción de G+C muestran una densidad mayor que la mayor parte del ADN genómico. Algunas secuencias repetitivas son aproximadamente 50% G+C/A+T y, por lo tanto, tienen densidades flotantes iguales a las del ADN genómico en masa. Estos satélites se denominan satélites "crípticos" satélites porque forman una banda oculta dentro de la banda principal del ADN genómico. "Isopícnico" es otro término utilizado para satélites crípticos.
Familias de ADN satélite en humanos
El ADN satélite, junto con el ADN minisatélite y microsatélite, constituyen las repeticiones en tándem. El tamaño de las matrices de ADN satélite varía mucho entre individuos.
Las principales familias de ADN satélite en humanos se denominan:
| Familia satélite | Tamaño de la unidad de repetición (bp) | Ubicación en cromosomas humanos |
|---|---|---|
| α (ADN alfoide) | 170 | Todos los cromosomas |
| β | 68 | Centros de cromosomas 1, 9, 13, 14, 15, 21, 22 y Y |
| Satélite 1 | 25-48 | Centromeres y otras regiones en heterocromatomatina de la mayoría de los cromosomas |
| Satélite 2 | 5 | La mayoría de los cromosomas |
| Satélite 3 | 5 | La mayoría de los cromosomas |
Longitud
Un patrón repetido puede tener una longitud de entre 1 par de bases (una repetición de mononucleótido) y varios miles de pares de bases, y el tamaño total de un bloque de ADN satélite puede ser de varias megabases sin interrupción. Se han descrito unidades de repetición largas que contienen dominios de segmentos repetidos más cortos y mononucleótidos (1-5 pb), dispuestos en grupos de microsatélites, en los que se agruparon las diferencias entre copias individuales de las unidades de repetición más largas. La mayor parte del ADN satélite se localiza en la región telomérica o centromérica del cromosoma. La secuencia de nucleótidos de las repeticiones está bastante bien conservada en todas las especies. Sin embargo, es común la variación en la duración de la repetición.
Los estudios basados en secuenciación de baja resolución han demostrado variaciones en la longitud de los conjuntos de satélites de población humana, así como en la frecuencia de ciertas secuencias y variaciones estructurales (11–13, 29). Sin embargo, debido a la falta de conjuntos de centrómeros completos, la comprensión básica de la variación y evolución de la matriz de satélites sigue siendo débil. Por ejemplo, el ADN minisatélite es una región corta (1-5 kb) de elementos repetidos con una longitud >9 nucleótidos. Mientras que se considera que los microsatélites en las secuencias de ADN tienen una longitud de 1 a 8 nucleótidos. La diferencia en cuántas repeticiones están presentes en la región (longitud de la región) es la base para el perfilado de ADN.
Origen
Se cree que los microsatélites se originaron por deslizamiento de la polimerasa durante la replicación del ADN. Esto proviene de la observación de que los alelos de microsatélites suelen ser polimórficos en longitud; específicamente, las diferencias de longitud observadas entre los alelos de microsatélites son generalmente múltiplos de la longitud de la unidad repetida.
Estructura
El ADN satélite adopta estructuras tridimensionales de orden superior en un complejo ADN satélite natural del cangrejo terrestre Gecarcinus lateralis, cuyo genoma contiene un 3% de una banda satélite rica en GC que consta de ~ 2100 par de bases (pb) "unidad repetida" motivo de secuencia llamado RU. La RU se dispuso en largas matrices en tándem con aproximadamente 16.000 copias por genoma. Se clonaron y secuenciaron varias secuencias de RU para revelar regiones conservadas de secuencias de ADN convencionales en tramos superiores a 550 pb, intercaladas con cinco "dominios divergentes" dentro de cada copia de RU.
Cuatro dominios divergentes consistían en repeticiones de microsatélites, sesgadas en la composición de bases, con purinas en una cadena y pirimidinas en la otra. Algunos contenían repeticiones de mononucleótidos de pares de bases C:G de aproximadamente 20 pb de longitud. Estos dominios de microsatélites con tendencia a la cadena variaban en longitud desde aproximadamente 20 pb hasta más de 250 pb. Las secuencias repetidas más frecuentes en las regiones de microsatélites integradas fueron CT:AG, CCT:AGG, CCCT:AGGG y CGCAC:GTGCG. Se demostró que estas secuencias repetidas adoptan estructuras alteradas que incluyen ADN de triple hebra, ADN-Z, bucle de tallo, y otras conformaciones bajo tensión superhélice.
Entre las repeticiones de microsatélites con tendencia a la cadena y las repeticiones de mononucleótidos C:G, todas las variaciones de secuencia retuvieron uno o dos pares de bases con A (purina) interrumpiendo la cadena rica en pirimidina y T (pirimidina) interrumpiendo la cadena rica en purina. Estas interrupciones en el sesgo compositivo adoptaron conformaciones altamente distorsionadas, como lo demuestra su respuesta a las enzimas nucleasas estructurales, incluidas las nucleasas S1, P1 y de frijol mungo.
El dominio de microsatélites de RU con sesgo de composición más complejo incluía la secuencia TTAA:TTAA, así como una repetición especular. Produjo la señal más fuerte en respuesta a las nucleasas en comparación con todas las demás estructuras alteradas en observaciones experimentales. Ese dominio divergente con tendencia a la hebra en particular fue subclonado y su estructura helicoidal alterada se estudió con mayor detalle.
Un quinto dominio divergente en la secuencia RU se caracterizó por variaciones de un motivo de secuencia de ADN simétrico de purinas y pirimidinas alternas que se demostró que adoptaba una estructura de ADN Z o de bucle de tallo zurdo bajo estrés superhelicoidal. El ADN Z simétrico conservado se abrevió Z4Z5NZ15NZ5Z4< /sub>, donde Z representa secuencias alternas de purina/pirimidina. Una estructura de tallo-bucle estaba centrada en el elemento Z15 en la secuencia palindrómica altamente conservada CGCACGTCG:CGCACGTGCG y estaba flanqueada por secuencias palindrómicas extendidas de ADN Z en una región de 35 pb. Muchas variantes RU mostraron eliminaciones de al menos 10 pb fuera de Z4Z5NZ15NZ5Z< sub>4 elemento estructural, mientras que otros tenían secuencias de ADN Z adicionales que alargaban el dominio alternativo de purina y pirimidina a más de 50 pb.
Se demostró que una secuencia RU extendida (EXT) tenía seis copias en tándem de un motivo de secuencia amplificado (AMPL) de 142 pb insertado en una región bordeada por repeticiones invertidas donde la mayoría de las copias contenían solo un elemento de secuencia AMPL. No hubo estructuras alteradas sensibles a nucleasas ni divergencia de secuencia significativa en la secuencia AMPL relativamente convencional. Una secuencia RU truncada (TRU), 327 pb más corta que la mayoría de los clones, surgió de un cambio de base único que condujo a un segundo sitio de restricción EcoRI en TRU.
Se demostró que otro cangrejo, el cangrejo ermitaño Pagurus pollicaris, tiene una familia de satélites ricos en AT con estructuras repetidas invertidas que comprenden el 30% de todo el genoma. Otro satélite críptico del mismo cangrejo con la secuencia CCTA:TAGG [Skinner D.M. Beattie W.G. Blattner F.F. Stark B.P. DahlbergJ.E. Bioquímica. 1974; 13: 3930-3937] Fue encontrado insertado en algunos de los palíndromos.