¿Cuál es la importancia de las secuencias repetitivas en nuestro ADN?

Si bien muchos elementos funcionales del ADN residen en el ADN no codificante, es importante comprender que la mayor parte de nuestro ADN no es necesariamente funcional (en el mejor de los casos, puede proporcionar espacio físico). Muchas partes pueden (y al azar son) eliminadas o duplicadas o mutadas en algunas personas, sin ninguna consecuencia física; estas se denominan variantes de número de copia. Estos son particularmente comunes en las regiones repetitivas …

Como Dan Graur señaló en su excelente artículo de comentarios sobre la mayor búsqueda de elementos funcionales en el genoma humano y del ratón (ENCODE):

“La prueba de cebolla es una simple comprobación de la realidad para cualquiera que piense que
puede asignar una función a cada nucleótido en el genoma humano.
Cualesquiera que sean sus funciones propuestas, hágase esta pregunta: ¿Por qué?
¿una cebolla necesita un genoma que sea aproximadamente cinco veces más grande que
¿la nuestra? ”(atribuido a —T. Ryan Gregory) (Página sobre Oxfordjournals).

:)Yu

Hay muchos tipos diferentes de ADN repetitivo, que influyen en el fenotipo en varios grados. Hay ciertas clases de estas repeticiones donde tenemos una idea de su papel funcional:

Se encuentra algo de ADN repetitivo no codificante en regiones reguladoras de genes. No está en el gen, pero ayuda a determinar cuánto se activa o desactiva el gen. Por ejemplo, la unión de pares y el grado de comportamiento monogómico de los ratones de campo se determina por la longitud de las repeticiones aguas arriba de un receptor que se encuentra en el cerebro. Curiosamente, existe una región de repetición análoga en humanos y se ha correlacionado con las tasas de divorcio.

Las regiones repetidas a menudo son difíciles de replicar, por lo que cambian su longitud con frecuencia cuando las células se dividen. Como resultado, estas regiones pueden cambiar rápidamente. En la levadura, las repeticiones a menudo se encuentran frente a los genes de respuesta al estrés. Un estudio cultivó levadura en condiciones estresantes y descubrió que la población de levadura evolucionó para tener una longitud de repeticiones de ADN que maximizaba la cantidad de cierta proteína producida, una proteína que ayudaría a la levadura a sobrevivir en el ambiente estresante más fácilmente.

¿Cómo influyen estas regiones repetidas frente a los genes en la expresión génica? Algunas proteínas (llamadas factores de transcripción) ajustan los niveles de genes. Estos factores de transcripción se unen a “palabras” específicas en la secuencia de ADN. Algunas de las repeticiones de ADN aumentan la cantidad de veces que aparecen estas “palabras”. El número de la unión de estos factores de transcripción podría determinar cuánto se expresa el gen. Otras veces, las repeticiones hacen que el ADN se doble más o menos fácilmente. El ADN generalmente se enrolla sobre proteínas estructurales, que ayudan a la larga secuencia de ADN a empaquetarse en la célula. Algunas repeticiones de ADN no pueden enrollarse alrededor de estas proteínas estructurales, porque el ADN no puede doblarse lo suficiente. Cambiar la forma en que se empaqueta el ADN podría ayudar a activar o desactivar un gen indirectamente.

También hay otros ejemplos más conocidos que los enumerados anteriormente, como los telómeros, que evitan que los extremos de nuestros cromosomas se estropeen durante la replicación.

Estos son ejemplos de repeticiones específicas que tienen roles funcionales; sin embargo, la mayoría de las repeticiones no tienen un papel tan claro (o al menos nadie lo sabe aún).
Yehudit hace un buen punto a continuación sobre cómo no deberíamos asumir a priori que todo tiene un papel funcional; Sin embargo, creo que es importante comprender que todo influye, en mayor o menor grado, en la física de cómo funcionan las cosas en la célula. El hecho de que estas repeticiones existan significa que tienen que empaquetarse en el núcleo de alguna manera, que la forma en que se pliega el ADN se ve afectada, que el tiempo que tarda el ADN en replicarse se ve afectado, que el tiempo que tarda un factor de transcripción en buscar el genoma para su sitio de unión se ve afectado. Debido a todos estos factores, las repeticiones de ADN deben tener cierta influencia en los procesos celulares, como la regulación génica, al menos en el “efecto mariposa”. ¿Influyen en la expresión y regulación génica lo suficiente como para garantizar su inclusión en nuestros modelos de cómo funciona una célula? ¿Podemos excluirlos de nuestros modelos computacionales de la célula, porque tienen una contribución que no puede explicarse por el ruido? Creo que la respuesta a estas preguntas todavía está en juego.

En otra nota interesante: hay una planta carnívora que expulsa activamente el “ADN basura”, por lo que sería interesante estudiar por qué evolucionó esta habilidad y cuáles son las diferencias entre ella y otros organismos.

Esa es una gran pregunta, probablemente tiene muchas dimensiones, pero en primer orden: el ADN no codificante proporciona un espacio que coloca a los genes activos en regiones favorables de la “actividad” génica: la eucromatina. También es importante en la modulación epigenómica de la actividad génica.