Polimorfismo de nucleótido único

La cadena de ADN en 1 difiere de la del ADN en 2 en un sólo par de bases

Un polimorfismo de un solo nucleótido o SNP (Single Nucleotide Polymorphism, pronunciado snip) es una variación en la secuencia de ADN que afecta a una sola base ( adenina (A), timina (T), citosina (C) o guanina (G)) de una secuencia del genoma. Sin embargo, algunos autores consideran que cambios de unos pocos nucleótidos, como también pequeñas inserciones y deleciones ( indels) pueden ser consideradas como SNP, siendo entonces más adecuado el término Polimorfismo de nucleótido simple.[1] Una de estas variaciones debe darse al menos en un 1% de la población para ser considerada como un SNP. Si no se llega al 1% no se considera SNP y sí una mutación puntual.

Los SNP constituyen hasta el 90% de todas las variaciones genómicas humanas, y aparecen cada 1,300 bases en promedio, a lo largo del genoma humano. Dos tercios de los SNP corresponden a la sustitución de una citosina (C) por una timina (T). Estas variaciones en la secuencia del ADN pueden afectar a la respuesta de los individuos a enfermedades, bacterias, virus, productos químicos, fármacos, etc..

Los SNP que se localicen dentro de una secuencia codificante pueden modificar o no la cadena de aminoácidos que producen; se llama SNP no-sinónimos a los primeros y SNP sinónimos (o mutaciones silenciosas) a los segundos. Los SNP que se encuentren en regiones no codificantes pueden tener consecuencias en el proceso de traducción, sobre todo en procesos como el splicing, la unión de factores de transcripción o modificar la secuencia de ARN no codificante. En cualquier caso, los SNP que alteren de algún modo la expresión génica reciben el nombre de SNPe (SNP de expresión) y pueden encontrarse tanto aguas arriba como aguas abajo de la secuencia codificante. Por otra parte, aunque pueden estar tanto en regiones codificantes como en regiones intrónicas o intergénicas, los SNP que afectan a las regiones codificantes son los que más impacto tienen sobre la función de una proteína (si bien podrían no alterar la secuencia aminoacídica como consecuencia de la degeneración del código genético). Por otra parte, cualquier tipo de SNP puede estar relacionado con una enfermedad o tener asociado un fenotipo observable, de forma que:

  • Ciertos SNP en las regiones no codificantes de algunos genes correlacionan con un aumento en la probabilidad de desarrollar cáncer.[2]
  • Algunos SNP en regiones codificantes consistentes en sustituciones sinónimas, pese a no modificar la secuencia aminoacídica de la proteína, podrían alterar su función. Esto ocurre, por ejemplo, en el caso del receptor de resistencia múltiple a drogas 1 (MDR1), donde un SNP de mutación silenciosa ralentiza la traducción del péptido naciente, haciendo que se pliegue adoptando una conformación alternativa menos funcional que la estructura tridimensional nativa.[3]
  • Los SNP que implican una sustitución con cambio de sentido alteran la secuencia aminoacídica y son los que más frecuentemente están asociados a la aparición de enfermedades. Un ejemplo de esto es el SNP 1580G>T en el gen LMNA, que provoca el cambio de arginina por leucina en la proteína, fenotipo relacionado con enfermedades como la progeria o la displasia mandibuloacral.[4]
  • Los SNP sin sentido provocan la aparición de un codón de stop prematuro que trunca la proteína resultante, haciéndola incompleta y normalmente no funcional. Esto se refleja en la mutación G542X en el gen CTFR, causante de la fibrosis quística.[5]

Debido a que los SNP no cambian mucho de una generación a otra (se heredan de forma muy estable), es sencillo seguir su evolución en estudios de poblaciones. También se utilizan en algunos tipos de pruebas genéticas y su estudio es de gran utilidad para la investigación médica en el desarrollo de fármacos. De esta manera, los SNP permitirán un gran desarrollo de la medicina personalizada, así como avances en el estudio de la farmacocinética y la farmacodinamia, puesto que determinan en buena parte el desarrollo de enfermedades como la fibrosis quística o la β-talasemia, la afinidad por dianas farmacológicas o la forma en que se metaboliza una determinada droga. Por todo ello, empresas como 23andMe ofrecen análisis genéticos basados en el análisis de SNPs, que puedan revelar información acerca del riesgo de padecer ciertas enfermedades, como Parkinson, diabetes, trastorno bipolar, etc.

Los SNP se consideran una forma de mutación puntual que ha sido lo suficientemente exitosa evolutivamente para fijarse en una parte significativa de la población de una especie y existen marcadores SNP que detectan el cambio de ese único nucleótido.

Detección

Existen una gran variedad de métodos analíticos que permiten descubrir nuevos SNP e identificar SNP conocidos en las secuencias de ADN. Entre los más destacados, podemos encontrar los siguientes:

  • Polimorfismo en la longitud de fragmentos de restricción (SNP- RFLP). Si un alelo contiene un sitio de reconocimiento para una enzima de restricción mientras que otro no, la digestión de los dos alelos genera fragmentos de diferente longitud. Si no existe este punto discriminatorio para la enzima de restricción, a menudo puede introducirse mediante una reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
  • Técnicas de secuenciación del ADN.[6] Permiten determinar la secuencia de nucleótidos del ADN y han evolucionado en gran medida desde los métodos desarrollados inicialmente por Sanger o Maxam-Gilbert hasta las nuevas técnicas de alto rendimiento (next generation), como Illumina o Ion Torrent, que aúnan una elevada fiabilidad y un menor coste económico.
  • Espectrometría de masas.[7] En concreto, la espectrometría de masas MALDI-TOF (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Time-Of-Flight), se está desarrollando como alternativa a la electroforesis en gel para visualizar fragmentos de ADN generados de forma análoga al procedimiento seguido en el método de secuenciación Sanger y que pueden ser diferenciados en función de su masa, de manera que los SNP pueden ser detectados por la diferente masa de los distintos nucleótidos que formen la secuencia de ADN en cada caso.
  • Electroforesis capilar.[8] Esta técnica de separación se basa en la distinta velocidad de migración a través de un fino capilar de las moléculas de ADN en función de su longitud. Si se emplean fragmentos marcados con fluorocromos es posible detectar diferencias de un solo nucleótido entre distintos fragmentos.
  • Cromatografía Líquida Desnaturalizante de Alto Rendimiento (HPLC). Se basa en la distinta capacidad de elución de moléculas de ADN bicatenarias a través de una columna. Así, el gen de interés es amplificado por PCR y, a continuación, desnaturalizado y renaturalizado en presencia de moléculas de ADN silvestre. De este modo, si hay alguna mutación presente, se formarán heterodúplex menos resistentes a las condiciones de elución (lo que implica que abandonarán la columna antes que los homodúplex), dando lugar a tantos picos en el cromatograma como SNP haya en la secuencia analizada.
  • Polimorfismo de conformación de cadena simple.[9] Esta técnica se basa en la conformación tridimensional única que adopta una hebra simple de ADN, la cual depende enteramente de su secuencia de nucleótidos. Así, tras desnaturalizar las dobles hebras de ADN (con una movilidad electroforética prácticamente idéntica), se obtienen hebras simples que, aunque difieran en un único nucleótido, podrán diferenciarse mediante electroforesis en función de la movilidad que presenten dada su conformación tridimensional.

Se nombran otros métodos de detección de SNP en el artículo publicado en octubre de 2005 en Nature por el Proyecto HapMap. El proyecto HapMap tuvo la finalidad de desarrollar un mapa de haplotipos del genoma humano. Pretendían ver como se distribuyen los SNPs y así identificar trozos de cromosomas comunes en la población. Estos SNPs se llaman tagging SNPs, que tienen alto desequilibrio de ligamiento, razón por la cual son los marcadores. Sirve para acotar alelos relacionados con enfermedades.[ cita requerida]

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