Alelo

El término alelo (griego ἄλλος állos, "otro") denota la variante de un gen dado. En genética, es normal que los genes muestren desviaciones o diversidad: todos los alelos juntos forman el conjunto de información genética que define un gen. Por ejemplo, el grupo sanguíneo ABO está controlado por el gen ABO, que tiene seis variantes comunes ( alelos). En genética de poblaciones, el fenotipo de casi todos los humanos vivos para el gen ABO es una combinación de solo estos seis alelos.

Un alelo es una variación de la misma secuencia de nucleótidos que codifica la síntesis de un producto génico en el mismo lugar de una molécula larga de ADN. En el extremo más bajo, un alelo puede basarse en un polimorfismo de un solo nucleótido (SNP). En los extremos más altos, puede basarse en diferencias de hasta varios miles de pares de bases.

La mayoría de los alelos observados producen poco o ningún cambio en la función del producto génico que codifica. Sin embargo, a veces, diferentes alelos pueden dar como resultado diferentes rasgos fenotípicos observables, como una pigmentación diferente. Un ejemplo notable de esto es el descubrimiento de Gregor Mendel de que los colores de las flores blancas y moradas en las plantas de guisantes eran el resultado de un solo gen con dos alelos.

Casi todos los organismos multicelulares tienen dos conjuntos de cromosomas en algún momento de su ciclo de vida; es decir, son diploides. En este caso, los cromosomas se pueden emparejar. Cada cromosoma del par contiene los mismos genes en el mismo orden y lugar a lo largo del cromosoma. Para un gen dado, si los dos cromosomas contienen el mismo alelo, ellos y el organismo son homocigotos con respecto a ese gen. Si los alelos son diferentes, ellos y el organismo son heterocigotos con respecto a ese gen.

Etimología

La palabra "alelo" es una forma abreviada de alelomorfo ("otra forma", una palabra acuñada por los genetistas británicos William Bateson y Edith Rebecca Saunders), que se utilizó en los primeros días de la genética para describir formas variantes de un gen detectado como diferente fenotipos. Deriva del prefijo griego ἀλληλο-, alelo-, que significa "mutuo", "recíproco" o "entre sí", que a su vez está relacionado con el adjetivo griego ἄλλος, allos (cognado con el latín alius ), que significa "otro".

Alelos que conducen a fenotipos dominantes o recesivos

En muchos casos, las interacciones genotípicas entre los dos alelos en un locus pueden describirse como dominantes o recesivas, según a cuál de los dos fenotipos homocigotos se parece más el heterocigoto. Cuando el heterocigoto es indistinguible de uno de los homocigotos, el alelo expresado es el que conduce al fenotipo "dominante", y se dice que el otro alelo es "recesivo". El grado y patrón de dominancia varía entre loci. Este tipo de interacción fue descrito formalmente por primera vez por Gregor Mendel. Sin embargo, muchos rasgos desafían esta simple categorización y los fenotipos están modelados por codominancia y herencia poligénica.

El término alelo "de tipo salvaje" se utiliza a veces para describir un alelo que se cree que contribuye al carácter fenotípico típico que se observa en las poblaciones de organismos "salvajes", como las moscas de la fruta ( Drosophila melanogaster). Históricamente, se consideró que dicho alelo de "tipo salvaje" conducía a un fenotipo dominante (abrumador, siempre expresado), común y normal, en contraste con los alelos "mutantes" que conducen a fenotipos recesivos, raros y frecuentemente perjudiciales. Anteriormente se pensaba que la mayoría de los individuos eran homocigotos para el alelo "de tipo salvaje" en la mayoría de los loci de genes, y que cualquier alelo "mutante" alternativo se encontraba en forma homocigota en una pequeña minoría de individuos "afectados", a menudo como enfermedades genéticas, y más frecuentemente en forma heterocigota en "portadores" del alelo mutante. Ahora se aprecia que la mayoría o todos los loci de genes son altamente polimórficos, con múltiples alelos, cuyas frecuencias varían de una población a otra.

Múltiples alelos

Una población o especie de organismos normalmente incluye múltiples alelos en cada locus entre varios individuos. La variación alélica en un locus se puede medir como el número de alelos (polimorfismo) presentes o la proporción de heterocigotos en la población. Un alelo nulo es una variante genética que carece de la función normal del gen porque no se expresa o la proteína expresada está inactiva.

Por ejemplo, en el locus del gen para los antígenos de carbohidratos del tipo sanguíneo ABO en humanos, la genética clásica reconoce tres alelos, I, I e i, que determinan la compatibilidad de las transfusiones de sangre. Cualquier individuo tiene uno de los seis genotipos posibles (I I, I i, I I, I i, I I y ii) que producen uno de los cuatro posibles fenotipos: "Tipo A" (producido por genotipos I I homocigotos y I i heterocigotos ), "Tipo B" (producido por genotipos I I homocigotos y I i heterocigotos), "Tipo AB" producido por I Igenotipo heterocigoto, y "Tipo O" producido por genotipo homocigoto ii. (Ahora se sabe que cada uno de los alelos A, B y O es en realidad una clase de alelos múltiples con diferentes secuencias de ADN que producen proteínas con propiedades idénticas: se conocen más de 70 alelos en el locus ABO. Por lo tanto, un individuo con " La sangre tipo A" puede ser un heterocigoto AO, un homocigoto AA o un heterocigoto AA con dos alelos "A" diferentes).

Frecuencias de genotipo

La frecuencia de los alelos en una población diploide se puede utilizar para predecir las frecuencias de los genotipos correspondientes (consulte el principio de Hardy-Weinberg). Para un modelo simple, con dos alelos;{ estilo de visualización p + q = 1 ,}{displaystyle p^{2}+2pq+q^{2}=1,}

donde p es la frecuencia de un alelo yq es la frecuencia del alelo alternativo, que necesariamente suman la unidad. Entonces, p es la fracción de la población homocigota para el primer alelo, 2 pq es la fracción de heterocigotos yq es la fracción homocigota para el alelo alternativo. Si el primer alelo es dominante sobre el segundo, la fracción de la población que mostrará el fenotipo dominante es p + 2 pq, y la fracción con el fenotipo recesivo es q.

Con tres alelos:{displaystyle p+q+r=1,}y{displaystyle p^{2}+q^{2}+r^{2}+2pq+2pr+2qr=1.,}

En el caso de múltiples alelos en un locus diploide, el número de posibles genotipos (G) con un número de alelos (a) viene dado por la expresión:{displaystyle G={frac{a(a+1)}{2}}.}

Dominancia alélica en trastornos genéticos

Una serie de trastornos genéticos se producen cuando un individuo hereda dos alelos recesivos para un rasgo de un solo gen. Los trastornos genéticos recesivos incluyen albinismo, fibrosis quística, galactosemia, fenilcetonuria (PKU) y enfermedad de Tay-Sachs. Otros trastornos también se deben a alelos recesivos, pero debido a que el locus del gen está ubicado en el cromosoma X, de modo que los hombres tienen una sola copia (es decir, son hemicigotos), son más frecuentes en hombres que en mujeres. Los ejemplos incluyen el daltonismo rojo-verde y el síndrome X frágil.

Otros trastornos, como la enfermedad de Huntington, ocurren cuando un individuo hereda solo un alelo dominante.

Epialelos

Si bien los rasgos hereditarios generalmente se estudian en términos de alelos genéticos, las marcas epigenéticas, como la metilación del ADN, se pueden heredar en regiones genómicas específicas en ciertas especies, un proceso denominado herencia epigenética transgeneracional. El término epialelo se utiliza para distinguir estas marcas hereditarias de los alelos tradicionales, que se definen por la secuencia de nucleótidos. Se ha descubierto una clase específica de epialelos, los epialelos metaestables, en ratones y humanos, que se caracteriza por el establecimiento estocástico (probabilidad) de un estado epigenético que se puede heredar mitóticamente.