Repeticións en tándem

En xenética, as repeticións en tándem son repeticións dun padrón dun ou máis nucleótidos do ADN que están adxacentes unhas a outras. Un exemplo sería ATTCG ATTCG ATTCG, no cal a secuencia ATTCG está repetida tres veces.^[1]

Varios dominios proteicos conteñen tamén repeticións en tándem dentro das súa estrutura primaria, chamadas repeticións en tándem en proteínas, como a repetición armadillo. Porén, en proteínas, as repeticións en tándem perfectas son raras en proteínas naturais, pero con frecuencia son engadidas a proteínas deseñadas.^[2]

As repeticións en tándem constitúen un 8 % do xenoma humano.^[3] Están implicadas en máis de 50 doenzas humanas mortais, como a esclerose lateral amiotrófica, enfermidade de Huntington e varios cancros.^[4]

Terminoloxía

Todos os conxuntos de repeticións en tándem poden clasificarse como ADN satélite, un nome orixinado porque as repeticións en tándem do ADN, debido a que repiten moitas veces as mesmas secuencias de nucleótidos, teñen unha proporción específica das dúas posibles combinacións de pares de bases nucleotídicas (A-T, G-C), o que lles dá unha densidade de masa específica que permite separalas do resto do xenoma por técnicas de laboratorio baseadas na densidade, debido ao cal aparecen como "bandas satélite". Se ben, poderían non aparecer como unha banda satélite se teñen unha composición nucleotídica preto da media do xenoma.^{[Cómpre referencia]}

Cando se repiten exactamente dous nucleótidos, chámase repetición de dinucleótido (por exemplo: ACACACAC...). A inestabilidade de microsatélite no cancro de colon non poliposo hereditario normalmente afecta esas rexións.^[5]

Cando están repetidos tres nucleótidos, chámase repetición de trinuleótido (por exemplo: CAGCAGCAGCAG...), e as anormalidades nesas rexións poden dar lugar a trastornos de repeticións de trinucleótidos.

Cando están repetidos entre 10 e 60 nucleótidos, denomínase minisatélite. Os que teñen menos de 10 denomínanse microsatélites ou repeticións en tándem curtas.

Cando están repetidas lonxitudes moito máis grandes de nucleótidos, da orde de 1000, chámanse microsatélites.

Cando o número de copias de unidades repetidas é variable nunha poboación considerada, chámanse repeticións en tándem de número variable (VNTR polas súas siglas en inglés). MeSH clasifica as VNTR como minisatélites.^[6]

Mecanismo

As repeticións en tándem poden orixinarse por diferentes mecanismos. Por exemplo, por apareamento incorrecto de febra deslizada (tamén coñecido como deslizamento de replicación ou replication slippage), é un proceso de mutación que ocorre durante a replicación do ADN. Supón a desnaturalización e desprazamento das febras de ADN, o que resulta nun incorrecto apareamento das bases complementarias.

Outros mecanismos son o sobrecruzamento desigual e a conversión xénica.

Usos

As repeticións en tándem describen un padrón que axuda a determinar os caracteres xenéticos herdados por un individuo.

As repeticións en tándem poden ser moi útiles para determinar a paternidade ou maternidade. As repeticións en tándem curtas utilízanse para certos test xenealóxicos de ADN. o ADN examínase estudando os seus microsatélites no ADN cromosómico. As paternidades poden determinarse pola semellanza entre esas rexións.

As repeticións en tándem polimórficas (ou VNTRs) están tamén presentes en microorganismos e poden utilizarse para rastrear a orixe dun gromo epidémico. O ensaio correspondente no cal se tipifica unha colección de VNTRs para caracterizar unha cepa adoita chamarse análise de VNTR de loci múltiples ou MLVA (do inglés Multiple Loci VNTR Analysis). Usando o polimorfismo de repeticións en tándem, informouse da recombinación na transmisión natural do xenoma do virus da varíola do mono (mpox) durante a pandemia de 2022.^[7]

No campo da ciencia da computación, as repeticións en tándem en strings (por exemplo, secuencias de ADN) poden detectarse eficientemente usando árbores de sufixos ou arranxos de sufixos.

Estudos feitos en 2004 ligaron a plasticidade xenética pouo común dos cans a mutacións en repeticións en tándem.^[8]

As repeticións en tándem aniñadas decríbense como lonxitudes de unidades repetidas que son variables ou descoñecidas e frecuentemente inclúen unha xerarquía asimétrica de unidades repetidas máis pequenas. Estas repeticións constrúense a partir de grupos distintos de monómeros de lonxitude homóloga. Investigadores de Oxford Nanopore Technologies crearon un algoritmo coñecido como NTRprism para a anotación de estruturas repetitivas en conxuntos de ADN satélites construídos. O algoritmo NTRprism deenvolveuse para atopar e presentar a periodicidade repetida satélite.^[9]

Notas

↑ Tandem Repeat Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.
↑ Jorda J, Xue B, Uversky VN, Kajava AV (xuño de 2010). "Protein tandem repeats - the more perfect, the less structured". The FEBS Journal 277 (12): 2673–82. PMC 2928880. PMID 20553501. doi:10.1111/j.1742-4658.2010.07684.x.
↑ Duitama J, Zablotskaya A, Gemayel R, Jansen A, Belet S, Vermeesch JR, Verstrepen KJ, Froyen G (maio de 2014). "Large-scale analysis of tandem repeat variability in the human genome". Nucleic Acids Research 42 (9): 5728–5741. PMC 4027155. PMID 24682812. doi:10.1093/nar/gku212.
↑ Cui, Ya; Ye, Wenbin; Li, Jason Sheng; Li, Jingyi Jessica; Vilain, Eric; Sallam, Tamer; Li, Wei (abril de 2024). "A genome-wide spectrum of tandem repeat expansions in 338,963 humans". Cell 187 (9): 2336–2341.e5. ISSN 0092-8674. doi:10.1016/j.cell.2024.03.004.
↑ Oki E, Oda S, Maehara Y, Sugimachi K (marzo de 1999). "Mutated gene-specific phenotypes of dinucleotide repeat instability in human colorectal carcinoma cell lines deficient in DNA mismatch repair". Oncogene 18 (12): 2143–7. PMID 10321739. doi:10.1038/sj.onc.1202583.
↑ Variable Number of Tandem Repeats Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.
↑ Yeh, Ting-Yu; Hsieh, Zih-Yu; Feehley, Michael C.; Feehley, Patrick J.; Contreras, Gregory P.; Su, Ying-Chieh; Hsieh, Shang-Lin; Lewis, Dylan A. (9 de decembro de 2022). "Recombination shapes the 2022 monkeypox (mpox) outbreak". Med (en inglés) 3 (12): 824–826. ISSN 2666-6359. PMC 9733179. PMID 36495863. doi:10.1016/j.medj.2022.11.003.
↑ Pennisi E (decembro de 2004). "Genetics. A ruff theory of evolution: gene stutters drive dog shape". Science 306 (5705): 2172. PMID 15618495. doi:10.1126/science.306.5705.2172.
↑ Altemose, Nicolas; Logsdon, Glennis A.; Bzikadze, Andrey V.; Sidhwani, Pragya; Langley, Sasha A.; Caldas, Gina V.; Hoyt, Savannah J.; Uralsky, Lev; Ryabov, Fedor D.; Shew, Colin J.; Sauria, Michael E. G.; Borchers, Matthew; Gershman, Ariel; Mikheenko, Alla; Shepelev, Valery A. (abril de 2022). "Complete genomic and epigenetic maps of human centromeres". Science (en inglés) 376 (6588): eabl4178. ISSN 0036-8075. PMC 9233505. PMID 35357911. doi:10.1126/science.abl4178.

Véxase tamén

Outros artigos

Ligazóns externas

Exemplos:
- VNTRs Arquivado 09 de novembro de 2020 en Wayback Machine. - información e exemplo animado
Bases de datos:
Ferramentas de busca:
- TAPO: A combined method for the identification of tandem repeats in protein structures
- Mreps
- STAR
- SERF De Novo Genome Analysis and Tandem Repeats Finder
- TRF Tandem Repeats Finder
- Splinter
- TRED - Tandem Repeats over the Edit Distance
- TandemSWAN
- Buscador de repeticións microsatélite
- JSTRING - Java Search for Tandem Repeats in genomes
- Phobos - unha ferramenta de busca de repeticións en tándem para repeticións pefectas e imperfectas ; o tamaño máximo de padrón depende só do poder de computaión.
- UGENE - unha aplicación de buscador de repeticións en tándem de fonte aberta ultrarrápida e de memoria eficiente.
- TRAL: Tandem Repeat Annotation Library - unha ferramenta a metapreditora con filtro estatístico, cun rango de funcións para a anotación e análises.

[1] Tandem Repeat Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.

[2] Jorda J, Xue B, Uversky VN, Kajava AV (xuño de 2010). "Protein tandem repeats - the more perfect, the less structured". The FEBS Journal 277 (12): 2673–82. PMC 2928880. PMID 20553501. doi:10.1111/j.1742-4658.2010.07684.x.

[3] Duitama J, Zablotskaya A, Gemayel R, Jansen A, Belet S, Vermeesch JR, Verstrepen KJ, Froyen G (maio de 2014). "Large-scale analysis of tandem repeat variability in the human genome". Nucleic Acids Research 42 (9): 5728–5741. PMC 4027155. PMID 24682812. doi:10.1093/nar/gku212.

[4] Cui, Ya; Ye, Wenbin; Li, Jason Sheng; Li, Jingyi Jessica; Vilain, Eric; Sallam, Tamer; Li, Wei (abril de 2024). "A genome-wide spectrum of tandem repeat expansions in 338,963 humans". Cell 187 (9): 2336–2341.e5. ISSN 0092-8674. doi:10.1016/j.cell.2024.03.004.

[5] Oki E, Oda S, Maehara Y, Sugimachi K (marzo de 1999). "Mutated gene-specific phenotypes of dinucleotide repeat instability in human colorectal carcinoma cell lines deficient in DNA mismatch repair". Oncogene 18 (12): 2143–7. PMID 10321739. doi:10.1038/sj.onc.1202583.

[6] Variable Number of Tandem Repeats Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.

[7] Yeh, Ting-Yu; Hsieh, Zih-Yu; Feehley, Michael C.; Feehley, Patrick J.; Contreras, Gregory P.; Su, Ying-Chieh; Hsieh, Shang-Lin; Lewis, Dylan A. (9 de decembro de 2022). "Recombination shapes the 2022 monkeypox (mpox) outbreak". Med (en inglés) 3 (12): 824–826. ISSN 2666-6359. PMC 9733179. PMID 36495863. doi:10.1016/j.medj.2022.11.003.

[8] Pennisi E (decembro de 2004). "Genetics. A ruff theory of evolution: gene stutters drive dog shape". Science 306 (5705): 2172. PMID 15618495. doi:10.1126/science.306.5705.2172.

[9] Altemose, Nicolas; Logsdon, Glennis A.; Bzikadze, Andrey V.; Sidhwani, Pragya; Langley, Sasha A.; Caldas, Gina V.; Hoyt, Savannah J.; Uralsky, Lev; Ryabov, Fedor D.; Shew, Colin J.; Sauria, Michael E. G.; Borchers, Matthew; Gershman, Ariel; Mikheenko, Alla; Shepelev, Valery A. (abril de 2022). "Complete genomic and epigenetic maps of human centromeres". Science (en inglés) 376 (6588): eabl4178. ISSN 0036-8075. PMC 9233505. PMID 35357911. doi:10.1126/science.abl4178.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]