Nuevas perspectivas en la evolución cromosómica:

PUNTOS CALIENTES CENTRÓMERO.

PUNTOS DE RUPTURA

EVOLUCIÓN DE INTERRUPCIÓN.

Con respecto al estudio:

Ventajas Desventajas

Sintenia homólogaHíbridos por radiación

Muestras pequeñasSobre-representación de datos

EVOLUCIÓN DE INTERRUPCIÓN, PUNTOS DE QUIEBRE, CÁNCER, SITIOS FRÁGILES Y REUTILIZACIÓN DEL PUNTO DE INTERRUPCIÓN Los genomas comparados por Murphy y colegas revelaron que 20% de las regiones de corte identificadas habían participado en cariotipo.

Las regiones cambian más de una vez durante la evolución, sobre todo entre los genomas de más rápida evolución (es decir, ganado, perro y roedores).

¿Qué implicaciones podrían tener tales resultados en los intentos de reconstruir los genomas ancestrales utilizando hibridación in situ fluorescente (FISH) de datos?.

Robinson y Seiffert han argumentado que el carácter que define a una asociación sintenica conservada es la presencia del punto de interrupción actual(es decir, unión).

Aunque se espera que estas uniones (punto de ruptura) sean fuertemente conservadas, el orden de los genes dentro del bloque sinténico puede ser alterado por reordenamiento intracromosómico (por ejemplo, mediante pequeñas inversiones), al igual que el tamaño de los segmentos por translocaciones posteriores a otras regiones del genoma.

La reutilización frecuente de estos puntos de ruptura indicaría que no todos los reordenamientos cromosómicos son en realidad 'Raros' Cambios Genómicos (CGR).

En consecuencia, los “puntos calientes” desemboca en la necesidad de realizar experimentos comparativos en Citogenética.

Cambios relacionados con los puntos calientes de reorganización deben utilizarse con precaución cuando infieren en relaciones evolutivas.

PUNTOS DE QUIEBRE DEL CÁNCER

Anomalías cromosómicas clonales adquiridas se encuentran en la mayoría de las LEUCEMIAS, LINFOMAS y en todos los TUMORES SÓLIDOS.

Aunque miles de tumores se han estudiado citogenéticamente, una caracterización precisa a nivel del gen sólo, ahora se está volviendo factible para la mayoría de las aberraciones cromosómicas asociadas a tumores gracias a las tecnologías emergentes (como basadas en microarrays)

A pesar de esta limitación (y de que un estudio previo en el que el conjunto de datos de la evolución que se limitó a humanos y ratónes no encontró una asociación entre la evolución de interrupción y las neoplasias) la comparación de los conjuntos de datos es de gran interés.

Las alineaciones de 8 sp. presentadas por Murphy y sus colegas permitieron una comparación entre: “Puntos de interrupción asociados al cáncer en humanos con la evolución de interrupción”.

Se encontró que con frecuencia se producen puntos de interrupción de cáncer co-localizado 3 veces más a menudo que con la evolución de interrupción de los encontrado en la neoplasia.

La coincidencia de los puntos de interrupción de cáncer , con frecuencia se produce con puntos de rotura evolutivos , que podrían indicar que algunas de las características que indujeron fragilidad en ciertas evoluciones todavía son retenidas en el genoma humano, donde inducen reordenamientos en las células somáticas.

SITIOS FRAGILES

La aparente no al azar distribución lineal de los rearreglos nos deja la pregunta:

¿Han los hot-spots identificado los correspondientes sitios frágiles que

pueden ser expresados bajo condiciones específicas usando compuestos que

pueden borrar o inhibir la replicación o reparación del adn?

Nuestra principal medición muestra que al menos 33 de los 88 citogenéticamente definidos “sitios frágiles humanos” contienen brechas evolutivas en al menos 3 de las 7 especies analizadas por Murphy aunque la demostración es también pertinente. Una caracterización molecular de 13 sitios humanos frágiles (FRA 2G, 3B, 4F, 6E, 7E, 7G, 7H, 7I, 9E, 16D, 8C y XB) ha revelado que la fragilidad se expresa sobre amplias regiones (150 kb- 1MB) en la cual el ADN puede adoptar estructuras de mayor flexibilidad y menor estabilidad. Claramente, los sitios frágiles representan la “larga inestabilidad” de las regiones genómicas. Aun así, la tentadora idea de que los sitios frágiles podrían ser, en muchas instancias, brechas evolutivas lo vuelve una investigación abierta de considerable garantía.

SEGMENTOS DUPLICADOS REARREGLOS CROMOSOMICOS

Hasta no hace mucho, se pensaba que las duplicaciones eran eventos raros en la evolución del genoma humano peroun comparación en la secuencia de análisis ha sugerido que el 3-5% del genoma humano ha sido generado por segmentos duplicados, durante los últimos 35 millones de años. La gran prevalencia de 1-200 kb de largo tramode secuencias idénticas en, o cerca, las regiones de rearreglo cromosómico se piensa que indican una unión casual entre los procesos de rearreglos cromosómicos y las duplicaciones, permitiendo paralelamente (no alélica) la recombinación y por lo tanto el rearreglo cromosómico. Curiosamente, los segmentos duplicados tienden a acumularse preferentemente en las regiones pericentrica y submetacentrica de los cromosomas y varias veces han demostrado estar envueltos en la polimorphosis genómica humana.

Esta idea fue ampliada por Murphy, quien identifico 40 brechas que podrían ser especificas de primates, 35 de las cuales contienen segmentos duplicados en el genoma humano. Su análisis indica una fuerte correlacion entre inversiones y duplicaciones de segmentos; como sea, esto no provee información sobre el actual mecanismo de los rearreglos porque los probables combinaciones de duplicación de secuencias a ambos lados del fragmentoinvertido, no son reportados.

FORMACION DEL NEO-CENTROMERO Y TELOMERO

Las fisuras cromosómicas probablemente requieren la completa regeneración de 2 componentes cromosómicos vitales (los centrómeros y telomeros): las cromatidas han sido cubiertas por telomeros y un nuevo centrómero ha sido creado. La alineación del orden génico presentado por Murphy muestra que el precio de los cambios telomericos y centromericos se correlacionan proporcionalmente con el precio total de los cambios cromosómicos entre 2 especies. Por sobretodo, los centrómeros han sido una gran variabilidad posicional: el 70% de los telomeros apareció en todas las especies examinadas y se conserva en al menos, una especie aparte, conde el precio de la conservación (excluyendo los rearreglos en el genoma de roedores) es solo del 61 %.

A pesar de que la dirección de los cambios evolutivos suele ser desconocida, el mapa de alineamiento genético indica un alto costo de “novos” en la formación de centrómeros. La creación de centrómeros ha sido muy estudiado en Drosophila, y tambien en humanos, donde se observaron como eventos raros en casos clínicos. Poco es lo que se conoce acerca del mecanismo de su generación, además de que cuando se forman previas regiones no-centromericas, ellos necesitan secuencias de ADN a-satelital centromericas típicas, y que la generación del neo-centromero no sea al azar.

Hasta la fecha, 4 hot-spots de neocentromeros han sido observados que corresponden para la mitad de todos los casos humanos. Una comparación con la información brindada por Murphy muestra que 2 de esos hot-spots fueron “mapeados” en las mismas bandas cromosómicas como breachas evolucionarias recurrentes, una de las cuales, tambien incluye a la formación del centrómero. Porque los recurrencias evolucionarias de las brechas forman solo una pequeña proporción del genoma euterio (alrededor del 3%), la co-localizacion de la mitad de loshot-spots de neo-centromeros con esas regiones nos permiten especular que existe una asociación, a pesar de que solo unos pocos neo-centromeros han sido observados.

La colocalizacion podría indicar que la generación de neo-centromeros esta unida a mecanismos como la plasticidad del cromosoma euterio, y ese potencial para la generación del neo-centromero tambien habría sido conservado.

La evaluación estadística del mapa de alineamiento genómico ha revelado un importante cojunto de centrómeros alrededor de brechas evolucionarias re-utilizadas. Esta observación es consistente con el alto costo de los rearreglos Robertsonianos observados en comparados estudios citogeneticos de mas de 80 mamiferos euterios que implican centrómeros como hot-spots de rearreglo constitutivo y de referencia.

GENOMAS ANCESTRALES Los cariotipos de euterios ancestraleshan sido estudiados

ampliamente por la citogenética comparativa usando FISH. Los ultims modelos, basados en la información de FISH, proponen un 2N=46 cromosomas ancestrales, como complemento para los boroeuterios. Esto comprend 32 segmentos conservados y 9 de cromosomas humanos (3/21, 4/8 x2, 7b/16p, 10p/12ª, 12s/22a, 12b/22b, 14/15 y 16q/19q). el modelo computacional de Murphy, resolvió la información del mapeo en 2N=48 cromosomas, comprimiendo 36 fragmentos conservados y 12 asociaciones syntenicas (1/22, 2/18, 3/21, 4/8 x 2, 5/19, 7/16, 12/22, 14/15, 16/19 y 2/20). Ambos modelos son consistentes en términos de segmentos conservados, pero tienen mas diferencias significativas en su ensamblaje. Mientras mas del 80% de los segmentos conservados son comunes, solo la mitad de la asociaciones syneticas son compartidas entre los 2 modelos

Las diferencias mas llamativas, reflejan las pocas especies analizadas por los alineamientos de orden génico y las variadas adyacencias (multiespecies adyacentes homólogos en bloques sintenicos) son pobremente soportados. Es notable que los modelos genómicos presentados por Murphy conforman mas aproximadamente a la información de zoo-FISH que a la brindada anteriormente por los algoritmos. Para una discusión comprensiva de las diferencias sugeridas por el zoo-FISH y modelos computacionales.

Un área de progreso substancial concierne a la reconstrucción de la estructura interna del cromosoma para las amplias partes del cariotipo ancestral boroeuteriano, el cual no puede ser manejado en zoo-FISH. Los alineamientos revelan un sorprendente grado de conservación de orden génico, particularmente en los genomas de gatos y humanos. La información del HSB sugiere que 12 de los 14 cromosomas ancestrales e boroeuterios son ampliamente colineales para importantes porciones del cromosoma humano (1,2,6,8,9,11,14,16,18,20,21 y X).