Impronta genética
La impronta genética o "imprinting" es un fenómeno genético por el que ciertos genes son expresados de un modo específico que depende del sexo del progenitor. Es un proceso biológico por el cual un gen o dominio genómico se encuentra marcado bioquímicamente, indicando su origen parental. Las improntas pueden deberse a uniones covalentes (metilación de ADN) o no covalentes (interacciones ADN-ARN). El proceso de impronta requiere una maquinaria enzimática nuclear.
En los organismos diploides las células somáticas tienen dos copias del genoma. Por lo tanto, cada gen autosómico está representado por dos copias o alelos, cada una de ellas heredada de un progenitor en la fertilización. En la gran mayoría de los genes de los autosomas, se expresan las 2 copias, tanto la procedente del padre, como la proveniente de la madre. Sin embargo en una pequeña proporción de los genes (<1%), su expresión depende de sólo uno de los alelos, pues el otro esta silenciado debido a la impronta genética. La expresión del alelo depende, por tanto, de su origen parental. La impronta genómica parental se establece en la gametogénesis, en la que un cromosoma de cada pareja de homólogos es segregado al gameto.
Un gen impreso, es decir, cuando tiene uno de los dos alelos silenciado,es funcionalmente haploide, lo que elimina la protección que confiere ser diploide contra mutaciones recesivas, además, su expresión puede ser desregulada epigenéticamente. Por tanto, estos genes representan locus susceptibles de ser alterados funcionalmente tanto genética como epigenéticamente. Actualmente, existen métodos para predecir el estado de impresión del genoma, diferenciando entre genes expresados monoalélicamente y bialélicamente.
La impronta genómica supone una de las excepciones a las leyes de Mendel por lo que está fuera de la llamada genética clásica.
Definición
La impronta genómica puede definirse como la expresión selectiva de un gen según el origen parental del alelo (paterno o materno).
Enfermedades relacionadas
Algunas enfermedades genéticas humanas están relacionadas con la impronta, entre ellas el síndrome de Angelman y el síndrome de Prader-Willi, ambos ligados a la misma región del cromosoma 15. Otra enfermedad llamativa de este tipo es el síndrome de Beckwith-Wiedemann el cual afecta al cromosoma 11. Los seres vivos y especialmente aquéllos con reproducción sexuada, heredamos dos copias de cada gen autosómico, una copia que proviene de la madre y otra copia que proviene del padre. Ambas copias son funcionales para la mayoría de los genes pero… en algunos, una copia es silenciada, mientras la otra es funcional.
Mecanismos de control
Cuando queremos determinar si el imprinting genómico ha sido el mecanismo responsable de una patología, primero se tiene que buscar el árbol genealógico del afectado y comprobar que la enfermedad se da por igual en los dos sexos y en todas las generaciones. Se puede sospechar del imprinting como causante de una enfermedad cuando la misma patología se expresa diferente entre los miembros de una misma familia. Una vez determinado esto, tenemos diferentes métodos de estudio para diagnosticar:
Estudios citogenéticos
Cariotipaje convencional
Haciendo un cariotipaje convencional podemos observar diferentes aberraciones cromosómicas como translocaciones o duplicaciones. Cuando observamos en un paciente estas anomalías, tenemos que cariotipar también a los progenitores para determinar si se trata de una mutación de novo o de una mutación hereditaria (imprinting o no).
FISH
Mediante esta técnica podemos determinar si la región que creemos que ha estado sometida a imprinting ha sido deleccionada, translocada o duplicada. Este método solo nos permite observar imprinting originado por delecciones u otras anomalías cromosómicas, pero no los que tienen como origen las disomias uniparentales o las mutaciones en el centro del imprinting.
Estudios moleculares
Consisten en el uso de pruebas moleculares para observar la implicación del imprinting en determinadas enfermedades.
Southern Blot
Mediante esta técnica se pueden estudiar las metilaciones del DNA. Se usan sondas específicas para el loci propensos a sufrir imprinting genómico (por ejemplo, el brazo largo del cromosoma 15, donde hay varios loci que son importantes en enfermedades como Prader-Willis o de Angelmann). Se trata de una técnica muy sensible y específica que permite detectar las metilaciones pero no los mecanismos por los cuales se han formado. Para este método se requiere una gran muestra del paciente, pero podemos prescindir totalmente de analizar a sus progenitores.
PCR
Mediante una PCR tratada con bisulfato sódico podemos observar también los patrones de metilación. Este tratamiento con bisulfato sódico desamina las citosinas y las transforma en uracilos. Cuando las citosinas de la muestra se encuentran metiladas, el bisulfato sódico no tinene efecto y la citosina continua siendo una citosina. Grácias a estas caracterísitcas, la PCR permite hacer una distinción entre la información genética que proviene del padre y la que proviene de la madre dependiendo de los patrones de metilación.
Polimorfismos en microsatélites
Son pruebas en las que se presuponen conocimientos previos referentes a que en el genoma de los individuos hay zonas que son polimórficas (diferentes), haciendo que cada individuo sea diferente de otro. Mediante el uso de microsalitélites se puede analizar las zonas críticas del imprinting (como el ejemplo antes mencionado del cromosoma 15). Con esta técnica podemos detectar cualquier vía de formación de imprinting (deleciones/translocaciones; disomias uniparentales; mutaciones en el centro de imprinting).