Alelo

Un alelo ^{[ nota 1 ]} es una variante de la secuencia de nucleótidos en una ubicación particular, o locus, en una molécula de ADN. ^{[ 1 ]}

Los alelos pueden diferir en una sola posición mediante polimorfismos de un solo nucleótido , ^{[ 2 ]} pero también pueden tener inserciones y deleciones de hasta varios miles de pares de bases. ^{[ 3 ]} La mayoría de los alelos producen pocos o ningún cambio en las características de un organismo individual, pero a veces diferentes alelos pueden dar lugar a diferentes rasgos fenotípicos observables, como la resistencia a los antibióticos en bacterias, mutaciones del desarrollo en moscas de la fruta y enfermedades genéticas en humanos.

Casi todos los organismos multicelulares tienen dos conjuntos de cromosomas en algún momento de su ciclo de vida biológico; es decir, son diploides . Para un locus dado, si los dos cromosomas contienen el mismo alelo, son homocigotos con respecto a ese alelo. Si los alelos son diferentes, son heterocigotos con respecto a esos alelos. Un ejemplo notable de esto es el descubrimiento de Gregor Mendel de que los colores blanco y púrpura de las flores en las plantas de guisante eran el resultado de un solo gen con dos alelos. El descubrimiento de Mendel de lo que ahora se conoce como alelos dio lugar a tres leyes que ayudan a comprender cómo se transmiten los alelos a la descendencia. ^{[ 4 ]}

Las definiciones populares de «alelo» suelen referirse únicamente a los diferentes alelos dentro de los genes. Por ejemplo, el grupo sanguíneo ABO está controlado por el gen ABO , que tiene seis alelos comunes (variantes). En genética de poblaciones , el fenotipo de casi todos los seres humanos vivos para el gen ABO es una combinación de estos seis alelos. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

La palabra "alelo" es una forma abreviada de "alelomorfo" ("otra forma", término acuñado por los genetistas británicos William Bateson y Edith Rebecca Saunders a principios del siglo XX), ^{[ 7 ] [ 8 ]} que se utilizaba en los inicios de la genética para describir variantes de un gen detectadas en diferentes fenotipos e identificadas como causantes de las diferencias entre ellos. Proviene del prefijo griego ἀλληλο-, allelo- , que significa "mutuo", "recíproco" o "entre sí", el cual a su vez está relacionado con el adjetivo griego ἄλλος, allos (cognado del latín alius ), que significa "otro".

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 parezca más el heterocigoto . Cuando el heterocigoto es indistinguible de uno de los homocigotos, el alelo expresado es el que conduce al fenotipo "dominante", ^{[ 9 ] [ 10 ]} y el otro alelo se denomina "recesivo". En el caso de un heterocigoto, el alelo dominante enmascarará el efecto del alelo recesivo, dando lugar a un fenotipo dominante. ^{[ 11 ]} El fenotipo de los alelos recesivos es observable cuando un organismo es homocigoto recesivo para un gen. ^{[ 12 ]} El grado y el patrón de dominancia varían entre loci. Este tipo de interacción fue descrito formalmente por primera vez por Gregor Mendel . Sin embargo, muchos rasgos desafían esta categorización simple y los fenotipos se modelan mediante codominancia y herencia poligénica . ^{[ 13 ]}

El término " alelo de tipo salvaje " se utiliza a veces para describir un alelo que se cree que contribuye al carácter fenotípico típico observado en poblaciones "salvajes" de organismos, como las moscas de la fruta ( Drosophila melanogaster ). Históricamente, se consideraba que dicho alelo de tipo salvaje conducía a un fenotipo dominante (que se expresa siempre), común y normal, en contraste con los alelos " mutantes " que conducen a fenotipos recesivos, raros y frecuentemente perjudiciales. Anteriormente se creía que la mayoría de los individuos eran homocigotos para el alelo de tipo salvaje en la mayoría de los loci genéticos, y que cualquier alelo "mutante" alternativo se encontraba en forma homocigota en una pequeña minoría de individuos "afectados", a menudo como enfermedades genéticas , y con mayor frecuencia en forma heterocigota en " portadores " del alelo mutante. Actualmente se reconoce que la mayoría, si no todos, los loci genéticos son altamente polimórficos, con múltiples alelos cuyas frecuencias varían de una población a otra, y que gran parte de la variación genética se encuentra oculta en forma de alelos que no producen diferencias fenotípicas evidentes. Los alelos de tipo silvestre suelen denotarse con un signo más en superíndice ( es decir , p ⁺ para un alelo p ). ^{[ 14 ]}

El color de los ojos es un rasgo hereditario influenciado por más de un gen , incluidos OCA2 y HERC2 . La interacción de múltiples genes —y la variación de estos genes ("alelos") entre individuos— ayuda a determinar el fenotipo del color de ojos de una persona . El color de los ojos está influenciado por la pigmentación del iris y la dependencia de la frecuencia de la dispersión de la luz por el medio turbio dentro del estroma del iris.

Una población o especie de organismos generalmente presenta múltiples alelos en cada locus entre los distintos 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, ya sea porque no se expresa o porque la proteína expresada es inactiva.

Por ejemplo, en el locus genético de los antígenos de carbohidratos del tipo de sangre ABO en humanos, ^{[ 15 ]} la genética clásica reconoce tres alelos, I ^A , I ^B , e i, que determinan la compatibilidad de las transfusiones de sangre . Cualquier individuo tiene uno de seis genotipos posibles (I ^A I ^A , I ^A i, I ^B I ^B , I ^B i , I ^A I ^B , y ii) que producen uno de cuatro fenotipos posibles : "Tipo A" (producido por los genotipos homocigotos I ^A I ^A y heterocigotos I ^A i), "Tipo B" (producido por los genotipos homocigotos I ^B I ^{B y heterocigotos I B} i), "Tipo AB" producido por el genotipo heterocigoto I ^A I ^B y "Tipo O" producido por el genotipo homocigoto ii. (Actualmente se sabe que cada uno de los alelos A, B y O es en realidad una clase de alelos múltiples con secuencias de ADN diferentes que producen proteínas con propiedades idénticas: se conocen más de 70 alelos en el locus ABO. ^{[ 16 ]} Por lo tanto, un individuo con sangre de "tipo A" puede ser heterocigoto AO, homocigoto AA o heterocigoto AA con dos alelos "A" diferentes.)

La frecuencia de los alelos en una población diploide puede utilizarse para predecir las frecuencias de los genotipos correspondientes (véase el principio de Hardy-Weinberg ). Para un modelo simple, con dos alelos;

${\displaystyle p+q=1\,}$

${\displaystyle p^{2}+2pq+q^{2}=1\,}$

donde p es la frecuencia de un alelo y q es la frecuencia del alelo alternativo, cuya suma necesariamente es igual a la unidad. Entonces, p² es la fracción de la población homocigota para el primer alelo, 2pq es la fracción de heterocigotos y ^q² es la fracción homocigota para el alelo alternativo. Si el primer alelo es dominante sobre el segundo ^, entonces la fracción de la población que mostrará el fenotipo dominante es ^p² + ^2pq , y la fracción con el fenotipo recesivo ^es q² . [ ^{17 ]}

Con tres alelos:

${\displaystyle p+q+r=1\,}$y

${\displaystyle p^{2}+q^{2}+r^{2}+2pq+2pr+2qr=1.\,}$

En el caso de alelos múltiples en un locus diploide, el número de genotipos posibles (G) con un número de alelos (a) viene dado por la expresión:

${\displaystyle G={\frac {a(a+1)}{2}}.}$

Varios trastornos genéticos se producen cuando un individuo hereda dos alelos recesivos para un rasgo monogénico. Entre los trastornos genéticos recesivos se incluyen el albinismo , la fibrosis quística , la galactosemia , la fenilcetonuria (PKU) y la enfermedad de Tay-Sachs . ^{[ 18 ]} Otros trastornos también se deben a alelos recesivos, pero como el locus del gen se encuentra en el cromosoma X, de modo que los varones solo tienen una copia (es decir, son hemicigotos ), son más frecuentes en varones que en mujeres. Algunos ejemplos son el daltonismo rojo-verde y el síndrome del cromosoma X frágil . ^{[ 19 ]}

Otros trastornos, como la enfermedad de Huntington , ocurren cuando un individuo hereda solo un alelo dominante. ^{[ 20 ]}

Si bien los rasgos hereditarios se estudian típicamente en términos de alelos genéticos, las marcas epigenéticas , como la metilación del ADN, pueden heredarse 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 . ^{[ 21 ]} Se ha descubierto una clase específica de epialelos, los epialelos metaestables, en ratones y en humanos, que se caracteriza por el establecimiento estocástico (probabilístico) de un estado epigenético que puede heredarse mitóticamente. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

El término «idiomorfo», del griego «morphos» (forma) e «idio» (singular, único), se introdujo en 1990 en lugar de «alelo» para denotar secuencias en el mismo locus en diferentes cepas que no presentan similitud de secuencia y probablemente no comparten una relación filogenética común. Se utiliza principalmente en la investigación genética de la micología . ^{[ 24 ] [ 25 ]}

• Zanders, Sarah E. (19 de julio de 2022). "¿Qué podemos aprender de los loci egoístas que rompen la ley de Mendel?" . PLOS Biology . 20 (7) e3001700. doi : 10.1371/journal.pbio.3001700 . ISSN 1545-7885 . PMC 9295977. PMID 35853012 .