Elementos móviles y elementos transponibles

Los elementos móviles, o elementos transponibles, son secuencias de ADN capaces de moverse o copiarse a nuevas posiciones en el genoma. Constituyen una gran fracción del ADN humano, y su actividad continua —principalmente a través de la retrotransposición de elementos como Alu, LINE-1 y SVA— es una fuente constante de variación estructural insercional entre individuos.

Definition

Los elementos transponibles son secuencias de ADN capaces de cambiar su posición dentro de un genoma; se dividen a grandes rasgos en transposones de ADN, que se mueven directamente como ADN, y retrotransposones, que se transponen mediante la transcripción inversa de un intermediario de ARN y, por lo tanto, aumentan en número de copias a medida que se propagan.

Scope

Este tema abarca las principales clases de elementos móviles, la distinción entre los transposones de ADN que se mueven mediante un mecanismo de cortar y pegar (cut-and-paste) y los retrotransposones que se mueven a través de un intermediario de ARN, y cómo las nuevas inserciones contribuyen a la variación estructural y a la evolución del genoma. Se trata de un tratamiento de referencia sobre la biología de los elementos móviles y no constituye una guía clínica.

Core questions

• ¿Cuáles son las principales clases de elementos transponibles en el genoma humano?
• ¿En qué se diferencian mecánicamente los transposones de ADN de los retrotransposones?
• ¿Cómo crean las nuevas inserciones de elementos móviles variación estructural entre las personas?
• ¿Cuál es el impacto evolutivo y genómico de la actividad de los retrotransposones?

Key concepts

• Transposón de ADN (cortar y pegar)
• Retrotransposón (copiar y pegar vía ARN)
• LINE-1 (L1) y transcripción inversa cebada por diana
• Elementos no autónomos Alu y SVA
• Retrovirus endógeno (ERV)
• Polimorfismo de inserción de elementos móviles
• Variación estructural insercional

Mechanisms

Los elementos móviles se propagan por dos vías contrastantes. Los transposones de ADN se escinden de un sitio y se reinsertan en otro lugar mediante una reacción de cortar y pegar (cut-and-paste) catalizada por una transposasa, dejando el número de copias aproximadamente inalterado. Los retrotransposones, en cambio, se copian a sí mismos: un elemento se transcribe en ARN, se retrotranscribe, y la nueva copia de ADN se integra en una nueva ubicación, por lo que cada ciclo puede añadir una copia. En humanos, el elemento autónomo LINE-1 proporciona la maquinaria para la transcripción inversa cebada por diana (target-primed reverse transcription), que también moviliza los elementos no autónomos Alu y SVA; los retrovirus endógenos representan una clase relacionada, en su mayoría fija. Las nuevas inserciones añaden o interrumpen secuencias y se detectan como una forma de variación estructural.

Clinical relevance

Las inserciones de elementos móviles son un mecanismo por el cual surgen nuevas variantes estructurales, y el reconocimiento de los eventos insercionales es relevante al interpretar datos genómicos en las ciencias de la salud. Esta entrada describe la biología de los elementos transponibles y su actividad insercional como material de referencia y no constituye una base para el diagnóstico o tratamiento individual.

Epidemiology

Los elementos transponibles constituyen aproximadamente la mitad del genoma humano por secuencia, la mayor parte de ellos procedentes de repeticiones derivadas de retrotransposones. Los elementos Alu por sí solos suman cientos de miles de copias y siguen siendo una de las fuentes más activas de nuevas inserciones polimórficas, mientras que LINE-1 proporciona la actividad enzimática que impulsa la retrotransposición continua; los estudios poblacionales catalogan polimorfismos de inserción que difieren entre individuos y ascendencias.

History

Los elementos transponibles fueron reconocidos por primera vez por Barbara McClintock en el maíz, décadas antes de que se apreciara su omnipresencia en los genomas de mamíferos. La secuenciación del genoma humano demostró que la secuencia derivada de elementos móviles domina el panorama de las repeticiones, y el trabajo de Kazazian, Batzer, Deininger y otros estableció que los elementos LINE-1, Alu y SVA permanecen activos, generando nuevas inserciones y contribuyendo tanto a la variación normal como, ocasionalmente, a enfermedades.

Debates

¿Cuál es la magnitud de la tasa actual de nuevas inserciones de elementos móviles?

Las estimaciones sobre la frecuencia con la que ocurren nuevas inserciones de Alu, LINE-1 y SVA por generación varían según el método de detección, y la cuantificación de la verdadera tasa de retrotransposición activa en poblaciones vivas sigue siendo un área de perfeccionamiento.

Key figures

• Barbara McClintock
• Haig H. Kazazian
• Mark A. Batzer
• Prescott L. Deininger
• Richard Cordaux

Seminal works

• batzer-2002
• cordaux-2009
• hancks-2016

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre un transposón de ADN y un retrotransposón?

Un transposón de ADN se mueve directamente como ADN mediante un mecanismo de cortar y pegar (cut-and-paste), mientras que un retrotransposón se copia a sí mismo a través de un intermediario de ARN que es retrotranscrito y reinsertado, por lo que los retrotransposones tienden a aumentar en número de copias a medida que se propagan.

¿Siguen activos los elementos móviles en el genoma humano?

Sí. Si bien la mayoría de las copias de elementos transponibles están fijas e inactivas, un subconjunto de elementos LINE-1, Alu y SVA sigue siendo capaz de retrotransponerse y continúa generando nuevas inserciones, individualmente variables.