Salve, vorrei sapere quali sono le regioni del cromosoma dove si localizzano siti altamente polimorfici che possano essere utilizzati, ad esempio, per le analisi di linkage.
Grazie.
Credo che la domanda si riferisca ai "Microsatelliti", ossia corte (da 1 a 5 paia di basi) sequenze ripetute di DNA. Assieme ai satelliti e minisatelliti, questi appartengono alla grande famiglia delle sequenze ripetute in tandem.
Prima di descrivere meglio queste sequenze, è opportuno introdurre un concetto estremamente interessante: ben il 70 per cento del genoma umano (composto da tre miliardi di nucleotidi) non ha apparentemente alcuna funzione, per cui viene comunemente indicato come DNA spazzatura o DNA egoista. Infatti solo il 3 per cento del genoma umano è costituito da DNA codificante (sequenze di DNA che codificano per proteine); includendo regioni non codificanti ma con funzione conosciuta (pseudogeni, introni, etc.) si arriva a circa il 30 per cento. Del rimanente 70 per cento, circa 4/5 sono composti da sequenze uniche o poco rappresentate, mentre 1/5 consiste di DNA con diversi gradi di ripetitività. Quest’ultimo può essere a sua volta suddiviso in due categorie: unità ripetitive sparse o raggruppate in clusters (DNA satellite).
Come le sequenze ripetute sparse, il DNA satellite può essere localizzato in diverse parti del genoma, ma ha la particolarità che in ogni locus l’unità ripetuta è composta da una serie di duplicazioni in tandem. In genere il numero di tali ripetizioni varia da individuo a individuo, per cui si dice che il locus è polimorfico.
In base alla lunghezza della singola unità ripetuta e all’estensione complessiva della sequenza ripetuta, si distinguono satelliti, minisatelliti e microsatelliti:
Dimensione dell’unità ripetuta Estensione globale della sequenza ripetuta
DNA satellite Da 5 a centinaia di basi Da 100 kb a diverse Mb
DNA minisatellite (telomerico) TTAGGG nell’uomo 10-15 kb
DNA minisatellite (ipervariabile) a 6 a più di 50 bp Da 100 bp a 20 kb
DNA microsatellite 5 bp 10-100 bp
Kb: kilobasi, Mb: megabasi, bp: paia di basi
SATELLITI. Il DNA satellite deve il suo nome al fatto cha appare come una banda ‘satellite’, separata dalla rimanente massa di DNA dopo centrifugazione su gradiente. Il DNA satellite nell’uomo non viene trascritto e si trova principalmente nell’eterocromatina (parti di cromatina condensata praticamente priva di geni trascrizionalmente attivi), soprattutto nella zona dei centromeri. A causa dell’enorme estensione e della ristretta localizzazione, il DNA satellite non è di grande utilità per l’identificazione degli individui né per gli studi di linkage (in cui si utilizza un marcatore genico che viene ereditato assieme al gene di una determinata malattia).
MINISATELLITI
A loro volta, i minisatelliti si dividono in due categorie: telomerici e ipervariabili. Il DNA telomerico consiste principalmente di 10-15 ripetizioni dell’esanucleotide TTAGGG, aggiunto alla coda del telomero (la parte terminale di ogni cromosoma) dall’enzima telomerasi. La principale funzione di questo DNA è quella di proteggere la parte terminale del cromosoma dalla degradazione (e forse anche di indirizzare l’appaiamento corretto dei cromosomi durante la divisione cellulare). Il DNA minisatellite ipervariabile è anche conosciuto come VNTR (variable number tandem repeat – anche se in questa categoria rientrerebbero per correttezza tutti i tipi di DNA satellite). La sua natura altamente polimorfica lo ha reso particolarmente adatto per le analisi del DNA negli individui (la tecnica originale del DNA fingerprinting è stata introdotta nel 1985 da Alec Jeffreys all’Università di Leicester), soprattutto per le analisi di paternità e nell’identificazione forense degli individui. Al contrario, la concentrazione di queste sequenze nella regione dei telomeri, le rende poco utilizzabili come marcatori genetici per le analisi di linkage.
MICROSATELLITI
Detti anche STR (short tandem repeat), sono ripetizioni di corte sequenze (da 1 a 5 nucleotidi), sparse più o meno casualmente per tutta la lunghezza del genoma. Ad esempio ripetizioni di singoli nucleotidi (per lo più A e T) sono presenti in circa 500,000 loci. La loro funzione biologica è ancora dibattuta e talvolta la loro eccessiva espansione comporta l’insorgenza di malattia (malattie da espansione di triplette, come il morbo di Huntington, la distrofia miotonica, etc.). I microsatelliti sono i migliori marcatori genetici attualmente disponibili, in quanto sono estremamente abbondanti, co-dominanti, altamente polimorfici e sparsi lungo tutta l’eucromatina. Maggiori informazioni su ogni singolo microsatellite (esatta localizzazione citogenetica, eterzigosità, frequenze alleliche e condizioni di analisi) sono disponibili in rete, ad esempio in http://research.marshfieldclinic.org/genetics/home/index.asp). L’attuale possibilità di utilizzare la PCR (polymerase chain reaction) per la loro identificazione li rende particolarmente utili per tutte le analisi di linkage.