Microsatélites (SSR)

Los microsatélites son los marcadores que actualmente se utilizan con mayor frecuencia en las identificaciones de individuos. Estos marcadores moleculares son altamente variables, de manera que el número de repeticiones de un SSR de una determinada posición del genoma suele variar de un individuo a otro de la población y, además, también suele variar dentro del mismo individuo, de forma que el número de repeticiones suele ser distinto en la misma posición en los dos cromosomas homólogos, el recibido de nuestro padre y el heredado de nuestra madre. A diferencia de los SNP, los microsatélites muestran una gran variabilidad en cada posición. Un determinado SSR puede presentar un número muy alto de variantes distintas que se diferencian entre sí en el número de repeticiones cuando se analizan diferentes individuos de la población. En algunos SSR se han descrito más de 20 alternativas distintas o alelos. Cuando una persona en un determinado SSR tiene el mismo número de repeticiones en el cromosoma materno y en el paterno se dice que esa persona es homocigótica, sin embargo, cuando el número de repeticiones es diferente en los dos cromosomas homólogos se dice que es heterocigótica.
Por ejemplo, imaginemos una determinada posición o locus (lugar o sitio) de un cromosoma concreto, el cromosoma 1, que contiene un microsatélite. Supongamos que dicho microsatélite es una repetición en tándem de una secuencia de cuatro nucleótidos, la secuencia GATA. En una población humana nos podemos encontrar personas homocigóticas para el alelo 12, que tienen en el cromosoma 1, en el mismo locus (posición) 11 repeticiones en tándem de la secuencia GATA en ambos cromosomas homólogos. También podemos encontrar personas homocigóticas para el alelo 12 (12 repeticiones en ambos cromosomas homólogos), para el alelo 13, para el alelo 14, y así sucesivamente hasta el alelo 24 (24 repeticiones en ambos cromosomas homólogos).

Cromosoma 1 Paterno GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA (GATA)12
Cromosoma 1 Materno GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA (GATA)12

En este locus (posición) hay tantos homocigotos diferentes como número de repeticiones distintas (alelos) se observan en la población. En este ejemplo concreto el número de alelos distintos es n=14 (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 ,18, 19, 20, 21, 22, 23 y 24 repeticiones). También podemos encontrar todos los heterocigotos posibles, por ejemplo, heterocigotos 11-12, en el cromosoma 1 paterno tienen 11 repeticiones y en el materno 12 repeticiones, o al revés. Heterocigotos, por ejemplo, 14-22, que tienen 14 repeticiones en el cromosoma 1 paterno y 22 en el materno, o al revés.

Cromosoma 1 Paterno GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA (GATA)11
Cromosoma 1 Materno GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA GATA (GATA)12

El número de heterocigotos diferentes que es posible observar en la población se puede calcular como combinaciones sin repetición de 14 alelos tomados de dos en dos, ya que cada persona solamente puede tener dos alelos como máximo y, si es heterocigótica, los alelos no pueden repetirse. Por tanto, el número de heterocigotos diferentes sería n(n-1)/2 = (14 x 13)/2 = 91. Por consiguiente, el número total de individuos con una constitución genética diferente en este microsatélite del cromosoma 1 (número de genotipos distintos), sería la suma de los homocigotos más la suma de los heterocigotos, es decir 14 + 91 = 105. También se puede calcular el número de genotipos distintos como combinaciones con repetición de 14 alelos diferentes tomados de dos en dos, es decir n(n+1) = (14 x 15)/2 = 105. Como se puede observar, en la población podríamos encontrar, solamente analizando esta posición del genoma, 105 tipos diferentes de personas. Compárese este caso con el de un SNP concreto en el que solamente se observan tres tipos de personas (tres genotipos).

Variación en el número de repeticiones en tándem de una secuencia corta (VNTR)

Además de los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), que es el tipo de variación más abundante en nuestro ADN, existe otro tipo de variación que también es bastante frecuente aunque no tanto como la anterior. Se trata de la existencia de secuencias cortas que están repetidas en tándem un número variable de veces (VNTR). Las VNTR a su vez se pueden clasificar en microsatélites (SSR) y minisatélites que se diferencian en la longitud de la secuencia que se repite. En los microsatélites la longitud de la secuencia que se repite suele ser inferior a seis nucleótidos mientras que en los misisatélites la longitud de la secuencia repetida suele ser superior a 10 nucleótidos. Un ejemplo de microsatéite (SSR) podría ser un secuencia de tres nucleótidos repetida muchas veces una a continuación de la otra: CGA CGA CGA CGA CGA CAG CGA CGA CGA CGA CGA CGA CGA CGA CGA CGA (16 repeticiones de CGA). Los microsatélites y los minisatélites son bastante abundantes en el genoma humano se estima que existen alrededor de 10.000 posiciones con cada uno de estos tipos de repeticiones en nuestro genoma. Los microsatélites parecen estar bastante uniformemente distribuidos a los largo de los diferentes cromosomas, sin embargo, los minisatélites tienden a encontrarse con mayor frecuencia hacia el final de los cromosomas, próximos a las regiones teloméricas.

Inserciones y deleciones (INDEL)

La adición o inserción de uno o de varios nucleótidos, o la pérdida de uno o varios nucleótidos, es también un tipo de variación que se observa en el ADN de los diferentes individuos de una misma población, aunque este tipo de variación no suele ser tan frecuente como los SNP. Cuando una persona en una determinada posición tiene la misma deleción, o la misma adición en el cromosoma materno y en el paterno se dice que esa persona es homocigótica, sin embargo, cuando la deleción o la adición está presente en un cromosoma y ausente en el hómologo, se dice que es heterocigótica.

Los Polimorfismos de un Solo Nucleótido (SNP)

El tipo de variación más frecuente que se observa en las poblaciones son las las sustituciones de un nucleótido por otro distinto, comúnmente denominados polimorfismos de un solo nucleótido (SNP). Por ejemplo, una persona en una determinada posición tiene un nucleótido de A y, otra persona en esa misma posición tiene una G. Por tanto, en una determinada posición pueden existir cuatro alternativas (A, T, G o C), es decir, tantas como nucleótidos diferentes, pero en la mayoría de los casos solamente se observan dos variantes o alelos, por tal motivo se dice que los SNP suelen ser bialélicos o dialélicos. Cuando se compara la misma secuencia de nucleótidos en el ADN de dos personas se observa que como promedio aparece un cambio de un nucleótido cada 1200. Como promedio dos personas pueden diferenciarse en 3.000.000.000/1.200 = 2.500.0000 posiciones o nucleótidos si tenemos en cuenta un solo juego cromosómico. Hay regiones en las que la frecuencia de SNP es mayor, como las regiones que no codifican para proteínas, y regiones en las que la frecuencia de SNP es menor, como las regiones codificantes. Se estima que en el genoma humano puede haber alrededor de 10.000.000 SNP. Por consiguiente. Como se puede observar existe una gran variabilidad genética a nivel molecular, es decir, en el ADN. Cuando una persona en una determinada posición tiene el mismo nucleótido en el cromosoma materno y en el paterno se dice que esa persona es homocigótica, sin embargo, cuando el nucleótido es diferente en los dos cromosomas homólogos, se dice que es heterocigótica. Por consiguiente, cuando estudiamos una determinada posición de la secuencia, debido a que los SNP son bialélicos o dialélicos, solamente encontramos tres tipos de personas, por ejemplo, homocigóticas AA para el nucleótido adenina, homocigóticas GG para el nucleótido guanina y heterocigóticas AG, en un cromosoma tienen A y en el homólogo guanina. Por tanto, solamente hay tres constituciones genéticas diferentes en esa posición.

Identificación de Individuos Mediante Análisis de la Variabilidad Genética a Nivel Molecular y Pruebas de Paternidad

Actualmente existen técnicas que permiten identificar a los individuos con un enorme grado de fiabilidad. Estas técnicas se basan en la existencia de la variabilidad genética que está presente en todas las poblaciones. Nuestra especie posee 46 cromosomas (44 autosomas y dos cromosomas sexuales), 23 proceden de nuestro padre y los otros 23 los hemos recibido de nuestra madre. Las mujeres poseen dos cromosomas sexuales denominados cromosomas X, uno procede del padre y el otro de la madre. Los hombres tienen un cromosoma X heredado de su madre y un cromosoma Y recibido del padre. Además del ADN de los 22 autosomas y de los dos cromosomas sexuales que se encuentran en el núcleo, también tenemos ADN en las mitocondrias del citoplasma. Nuestro ADN mitocondrial procede del ADN mitocondrial de nuestra madre, existiendo muy pocas excepciones a esta situación. Por tanto, el ADN mitocondrial se hereda solamente vía o línea materna, a través de las madres, denominándose a este tipo de herencia, herencia matrilineal. De forma semejante, el ADN del cromosoma Y se hereda solamente vía o línea paterna, a través de los padres (varones), denominándose este tipo de herencia, herencia patrilineal.
El ADN de los autosomas y cromosomas sexuales del núcleo está constituido por una larga sucesión de cuatro nucleótidos distintos (A, T, G y C). El juego de 23 cromosomas recibido de nuestro padre y el juego de 23 cromosomas heredado de nuestra madre tienen, aproximadamente cada uno, unos 3.000.000.000 (tres mil millones) de nucleótidos. Aunque, los seres humanos compartimos la inmensa mayoría de los genes, aproximadamente el 99,99% (por eso pertenecemos a la misma especie y somos tan parecidos), sin embargo, nos diferenciamos en la secuencia de nucleótidos en algunas posiciones. Cuando se analizan las secuencias de diferentes individuos de la población los tipos de variación que se observan con mayor frecuencia son los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), las inserciones y deleciones (INDEL) y la variación en el número de repeticiones en tándem de secuencias cortas (VNTR). La variación anteriormente indicada se puede poner de manifiesto mediante diferentes tipos de técnicas que nos permiten identificar individuos y realizar pruebas de paternidad o maternidad.