Repetición en tándem

En genética , las repeticiones en tándem ocurren en el ADN cuando se repite un patrón de uno o más nucleótidos y las repeticiones están directamente adyacentes entre sí, por ejemplo, ATTCG ATTCG ATTCG, en la que la secuencia ATTCG se repite tres veces. ^{[ 1 ]}

Varios dominios proteicos también forman repeticiones en tándem dentro de su estructura primaria de aminoácidos , como las repeticiones de armadillo . Sin embargo, en las proteínas, las repeticiones en tándem perfectas son raras en las proteínas que se encuentran en la naturaleza, pero se han añadido a proteínas diseñadas. ^{[ 2 ]}

Las repeticiones en tándem constituyen aproximadamente el 8% del genoma humano . ^{[ 3 ]} Están implicadas en más de 50 enfermedades humanas letales , incluyendo la esclerosis lateral amiotrófica , la enfermedad de Huntington y varios tipos de cáncer . ^{[ 4 ]}

Todas las secuencias repetidas en tándem se pueden clasificar como ADN satélite , nombre que proviene del hecho de que las repeticiones de ADN en tándem, al repetir repetidamente las mismas secuencias de nucleótidos, tienen una proporción única de las dos posibles combinaciones de pares de bases de nucleótidos, lo que les confiere una densidad de masa específica que permite separarlas del resto del genoma mediante técnicas de laboratorio basadas en la densidad, apareciendo así como "bandas satélite". Sin embargo, una secuencia repetida en tándem no podría aparecer como una banda satélite si tuviera una composición de nucleótidos cercana al promedio del genoma. ^{[ 5 ]}

Cuando se repiten exactamente dos nucleótidos, se denomina repetición de dinucleótidos (por ejemplo: ACACACAC...). La inestabilidad de microsatélites en el cáncer de colon hereditario no polipósico afecta con mayor frecuencia a estas regiones. ^{[ 6 ]}

Cuando se repiten tres nucleótidos, se denomina repetición de trinucleótidos (por ejemplo: CAGCAGCAGCAG...), y las anomalías en dichas regiones pueden dar lugar a trastornos por repetición de trinucleótidos .

Cuando se repiten entre 10 y 60 nucleótidos, se denomina minisatélite . Aquellos con menos repeticiones se conocen como microsatélites o repeticiones cortas en tándem .

Cuando se repiten secuencias de nucleótidos mucho más largas, del orden de 1.000 nucleótidos, se denomina macrosatélite .

Cuando el número de copias de la unidad repetitiva es variable en la población considerada, se denomina repetición en tándem de número variable (VNTR). MeSH clasifica las repeticiones en tándem de número variable dentro de los minisatélites. ^{[ 7 ]}

Las repeticiones en tándem pueden producirse mediante diferentes mecanismos. Por ejemplo, el deslizamiento de la hebra (también conocido como deslizamiento de la replicación ) ^{[ 8 ]} es un proceso de mutación que ocurre durante la replicación del ADN. Implica la desnaturalización y el desplazamiento de las hebras de ADN, lo que resulta en el apareamiento erróneo de las bases complementarias. El deslizamiento de la hebra es una explicación para el origen y la evolución de las secuencias de ADN repetitivas.

Otros mecanismos incluyen el entrecruzamiento desigual y la conversión genética .

En el campo de la informática , las repeticiones en tándem en cadenas (por ejemplo, secuencias de ADN) se pueden detectar de manera eficiente utilizando árboles de sufijos o matrices de sufijos .

Las repeticiones en tándem pueden dividirse a su vez en monómeros y repeticiones de orden superior. HORmon se desarrolló con este propósito. ^{[ 11 ]}

La alineación de repeticiones en tándem mediante un algoritmo típico como el de Smith-Waterman tiende a generar resultados biológicamente inverosímiles: estos algoritmos desconocen la frecuencia relativamente alta de cambios en el número de copias en los sitios de repetición y los penalizan incorrectamente como huecos. Una forma más adecuada de alinear repeticiones en tándem de diferentes individuos consiste en anclar la alineación en subcadenas raras. ^{[ 12 ]}

Las repeticiones en tándem anidadas se describen como unidades repetitivas de longitud variable o desconocida, que frecuentemente incluyen una jerarquía asimétrica de unidades repetitivas más pequeñas. Estas repeticiones se construyen a partir de distintos grupos de monómeros de longitud homóloga. Investigadores de Oxford Nanopore Technologies crearon un algoritmo conocido como NTRprism para permitir la anotación de estructuras repetitivas en matrices de ADN satélite construidas. El algoritmo NTRprism se desarrolló para encontrar y mostrar la periodicidad de repetición del satélite. ^{[ 13 ]}

Kang et al. lograron amplificar in vitro hasta 5 kb de una secuencia que contenía 36 repeticiones en tándem idénticas de 99 pb y una secuencia de 561 pb con un 91 % de contenido de AT utilizando SHARP, que emplea superhelicasas modificadas con procesividad y velocidad mejoradas. ^{[ 14 ]} SHARP combina la proteína de unión a ADN monocatenario (SSB) y superhelicasas con reactivos de PCR estándar para lograr una amplificación isotérmica que imita la replicación biológica del ADN. El método opera a temperatura constante, eliminando la necesidad de ciclos térmicos, y ha demostrado ser particularmente útil en casos donde la PCR tradicional no logra amplificar las secuencias objetivo o produce productos secundarios no deseados.

• Microsatélite
• Minisatélite
• ProRepeat
• ADN satélite
• Base de datos de repeticiones en tándem
• locus de repetición en tándem
• Repeticiones en tándem de número variable

• Ejemplos:
  • VNTRs archivados el 9 de noviembre de 2020 en Wayback Machine : información y ejemplo animado.
• Bases de datos:
  • TRDB - Base de datos de repeticiones en tándem archivada el 1 de abril de 2022 en Wayback Machine
  • Base de datos de repeticiones en tándem de microorganismos
  • Base de datos de repeticiones cortas en tándem
  • Repeticiones en tándem en los principales genomas
• Herramientas de búsqueda:
  • TAPO: Un método combinado para la identificación de repeticiones en tándem en estructuras proteicas.
  • Mreps archivado el 29/09/2011 en la Wayback Machine.
  • ESTRELLA
  • SERF Análisis de genoma de novo y buscador de repeticiones en tándem
  • Buscador de repeticiones en tándem TRF
  • Astilla
  • TRED - Repeticiones en tándem sobre la distancia de edición
  • TandemSWAN
  • Buscador de repeticiones de microsatélites
  • JSTRING - Búsqueda en Java de repeticiones en tándem en genomas
  • Phobos: una herramienta de búsqueda de repeticiones en tándem para repeticiones perfectas e imperfectas; el tamaño máximo del patrón depende únicamente de la potencia computacional.
  • UGENE : una implementación de código abierto para la búsqueda de repeticiones en tándem, ultrarrápida y con un uso eficiente de la memoria.
  • TRAL: Tandem Repeat Annotation Library (Biblioteca de Anotación de Repeticiones en Tándem): una herramienta de metapredicción con filtrado estadístico y una variedad de funciones para la anotación y el análisis de repeticiones. Archivado el 6 de julio de 2020 en Wayback Machine.