Definición:
También conocidos como moléculas marcadoras o marcadores genéticos, se utilizan para marcar la posición de un gen específico bajo investigación, o llamar la atención sobre la herencia de una característica.
Han demostrado ser una herramienta esencial para los genetistas y han encontrado aplicaciones esenciales en ingeniería genética, pruebas de paternidad y la identificación de enfermedades mortales.
Los marcadores moleculares son fragmentos de ADN que están asociados con una región particular del genoma. Pueden tomar la forma de secuencias de ADN cortas, como una secuencia que rodea un polimorfismo de un solo nucleótido, donde se produce un cambio de un solo par de bases.
También pueden tomar la forma de secuencias de ADN más largas, como los microsatélites, que tienen una longitud de 10 a 60 pares de bases.
Clases de marcadores moleculares
Los polimorfismos de longitud de los fragmentos de restricción son marcadores moleculares que se utilizan para seguir una secuencia de ADN particular a medida que pasa entre las células.
Es uno de los tipos más comunes de marcadores moleculares y se basa en la hibridación de ADN clonado a fragmentos de ADN. Son específicos para una sola combinación de clon o enzima de restricción.
Los marcadores moleculares de ADN polimórfico amplificados aleatoriamente se usan generalmente en el mejoramiento de plantas y se basan en la clonación del gen de reacción en cadena del polímero de ubicaciones aleatorias del genoma de una planta.
Los marcadores moleculares de isoenzimas se usan para marcar proteínas. Están diseñados para identificar enzimas que difieren en las secuencias de aminoácidos pero que catalizan la misma reacción de aminoácidos.
Algunos tipos comunes de marcadores genéticos son:
- RFLP (o polimorfismo de longitud de fragmento de restricción).
- AFLP (o polimorfismo de longitud de fragmento amplificado.
- RAPD (o amplificación aleatoria de ADN polimórfico).
- VNTR (o repetición de número variable).
- Polimorfismo de microsatélites.
- SNP (o polimorfismo de único nucleótido).
- STR (o repetición corta).
- SFP (o polimorfismo de característica única) DArT (o tecnología de matrices de diversidad).
Se pueden categorizar como dominantes o co-dominantes. Los marcadores dominantes permiten analizar muchos loci a la vez, por ejemplo, RAPD.
Un cebador que amplifica un marcador dominante podría amplificarse en muchos loci en una muestra de ADN con una reacción de PCR. Los marcadores co-dominantes analizan un locus a la vez.
Un cebador amplificador de un marcador co-dominante produciría un producto específico.
Usos de marcadores moleculares
Los genetistas usan marcadores moleculares para examinar la relación entre las enfermedades hereditarias y sus causas.
Pueden indicar la ubicación de una mutación específica de un gen que puede dar como resultado una proteína deteriorada y se han utilizado para identificar enfermedades tales como la anemia de células falciformes y la enfermedad de Huntington.
Los marcadores moleculares también pueden tener aplicaciones agrícolas, como la cría asistida por marcadores, en pruebas de paternidad y en la identificación de variedades vegetales mediante la identificación de la identidad, pureza y estabilidad de una planta.
Ingeniería genética
Los marcadores moleculares se usan en ingeniería genética para marcar un lugar donde las proteínas defectuosas y mutadas han sido reemplazadas por otras que funcionan correctamente.
Esto se lleva a cabo reemplazando la secuencia de ADN dañada con una secuencia idéntica pero que funciona correctamente trasplantada desde otro lugar.
Características de un marcador molecular ideal
Un marcador molecular ideal debe tener todas o al menos algunas de las siguientes características:
- Debería estar fácilmente disponible.
- Debe ser fácil de analizar.
- No debería consumir mucho tiempo.
- Debe ser altamente reproducible.
- Debe ser fenotípicamente neutral.
- Puede producir datos intercambiables.
- Debe mostrar polimorfismo.
- Debe mostrar la herencia de codominación para permitir la discriminación entre homocigotos y heterocigotos.
- Debe ser no epistático.
Una serie de diferentes marcadores moleculares del sistema, que estuvo disponible durante las últimas dos décadas, se pueden clasificar en general en tres clases:
- Los marcadores moleculares de primera generación, incluidos los RFLP, los RAPD y sus modificaciones.
- El marcador molecular de segunda generación que incluye SSR, AFLP y sus formas modificadas.
- Los marcadores moleculares de tercera generación: tecnologías ecológicamente racionales, SNP y muchos más.
Varios enfoques están disponibles para identificar marcadores relacionados con el rasgo de interés. Los mapas de marcadores moleculares ahora están disponibles para las especies más importantes.
Los marcadores moleculares se han considerado como una herramienta para un gran número de aplicaciones que van desde la localización de un gen hasta la mejora de especies mediante selección asistida por marcadores.
También se han vuelto extremadamente populares para el análisis filogenético que agrega nuevas dimensiones a las teorías evolutivas en la investigación de plantas y animales.
Marcadores moleculares y su reproducibilidad
La reproducibilidad es siempre una propiedad importante de los marcadores, pero aún más importante con los proyectos de colaboración, que implica la generación de datos por diferentes laboratorios cuyos resultados deben ser ensamblados.
Para obtener resultados reproducibles, la extracción de ADN purificado de alta calidad es un requisito previo para la mayoría de las técnicas de marcadores. Por ejemplo, el ADN degradado y/o no purificado puede afectar la amplificación o restricción del ADN, dando como resultado polimorfismos inespecíficos.
Incluso cuando se usa ADN purificado y de alto peso molecular, los RAPD a menudo no muestran resultados reproducibles.
Esto se debe a que los cebadores RAPD son muy cortos (10 pb), lo que puede dar como resultado alteraciones en su comportamiento de recocido al ADN molde y los perfiles de banda resultantes como resultado de pequeñas desviaciones en condiciones experimentales.
Por lo tanto, Se requieren procedimientos experimentales altamente estandarizados cuando se utilizan marcadores RAPD. Esto implica la necesidad de incluir muestras repetidas y también la inclusión de genotipos de referencia que representan bandas de tamaño conocido.
Los problemas con la reproducibilidad en el análisis de RAPD podrían superarse centrándose en los marcadores mapeados para los cuales su herencia ya ha sido verificada.
