Download capítulo 2. marcadores de determinación indirecta

CAPÍTULO 2. MARCADORES DE DETERMINACIÓN
INDIRECTA
- Antígenos eritrocitarios
- Antígenos leucocitarios
- Proteínas plasmáticas y enzimas eritrocitarios
- Alotipos de las inmunoglobulinas (Grupos GM)
Introducción
Existen diferentes polimorfismos que resultan interesantes para estudiar el
resultado de los procesos evolutivos en las poblaciones humanas. Veremos los
más importantes, ordenados de acuerdo a un criterio histórico. Así, los primeros
en ser analizados fueron los grupos sanguíneos, ya que fueron los primeros en
ser descubiertos, a principios del siglo XX. Por el contrario, los polimorfismos que
se analizan directamente sobre la molécula de ADN se han comenzado a
estudiar más tardíamente, debido a las dificultades técnicas que entraña su
análisis, cuestiones que no han sido solventadas hasta el último tercio del siglo
XX.
Se han dividido tradicionalmente los polimorfismos en dos grupos, uno que podemos denominar polimorfismos de
determinación indirecta, que incluye aquellos caracteres detectables mediante el análisis de los productos
derivados de los genes y otro denominado polimorfismos de ADN o de determinación directa, que incluye
aquellos caracteres detectables mediante el análisis directo del material hereditario.
Dentro de los polimorfismos de determinación indirecta se incluyen principalmente marcadores detectables en el
tejido sanguíneo. La razón de que haya sido este tejido el seleccionado tradicionalmente para este tipo de
análisis es obvia: es fácil de obtener, ya que mediante una simple punción la sangre fluye libremente y su
obtención no es lesiva para el individuo. Por ello, se han podido analizar extensas muestras de muy diversas
poblaciones una vez que se pusieron a punto las técnicas de análisis. Desde luego, aquellos polimorfismos que
para su análisis necesitan de una biopsia de un determinado tejido, se han visto relegados a estudios
minoritarios, ya que la disponibilidad de voluntarios para una prueba dolorosa siempre es menos entusiasta.
Los diversos polimorfismos sanguíneos que se han analizado pueden clasificarse, de manera elemental, como
sigue:
Antígenos eritrocitarios
Esquema de un antígeno
eritrocitario
Son los grupos sanguíneos, moléculas de glicoproteínas que se disponen superficialmente en la membrana de los
glóbulos rojos. En general los genes responsables, es decir, aquellos genes que indirectamente se están analizando
a través de estos caracteres, codifican para las enzimas glicosil-transferasas que añaden los monosacáridos
terminales de las glicoproteínas. Se conocen unos treinta sistemas de antígenos eritrocitarios.
Antígenos eritrocitarios
Test directo
Aglutinación
Test indirecto
Las técnicas utilizadas para su detección son, principalmente, la reacción directa de aglutinación y la aglutinación
indirecta o test de Coombs, dependiendo de la capacidad del anticuerpo de unirse a varios eritrocitos o a uno solo.
Si bien en la actualidad están prácticamente abandonados estos métodos, la base de datos que se reunió en su día
fue muy amplia y permitió analizar un gran número de poblaciones de todo el mundo.
Antígenos eritrocitarios
Distribución de frecuencias del grupo sanguíneo ABO
Antígenos eritrocitarios
Distribución de frecuencias de los alelos FY*BA, FY*B
y FY*BES del grupo sanguíneo Duffy.
FY*BES es un alelo silente, que no codifica para ningún
antígeno
Antígenos leucocitarios
El Complejo Mayor de Histocompatibilidad
Son moléculas glicoproteicas que se pueden encontrar en la membrana de los glóbulos blancos, pero algunas
también en casi todas las células del organismo.
Los más importantes son los codificados por los genes HLA, responsables entre otros fenómenos, de la
aceptación o rechazo de los tejidos u órganos injertados, de forma que el trasplante sólo es estable cuando existe
identidad genética entre el individuo donante y el receptor.
Antígenos leucocitarios
Genes HLA clase I y clase II y sus correspondientes glicoproteínas
Son 9 genes mayores y varios menores. Aunque su número es menor que el de los genes responsables de los
antígenos eritrocitarios, presentan una variabilidad mucho mayor. Si es raro que un sistema eritrocitario tenga más
de 4 alelos polimórficos actualmente se conocen más de 14200 alelos de los genes mayores HLA.
La estructura de las moléculas de antígeno codificados por los diferentes genes varía en función de los dominios
que las componen.
Antígenos leucocitarios
Función de
las
moléculas
HLA clase I
Función de
las
moléculas
HLA clase II
La función varía entre
los genes clase I y
clase II. En el primer
caso, los antígenos que
se reconocen son
endógenos y en el
segundo exógenos.
Antígenos leucocitarios
Entre las técnicas inmunológicas utilizadas tradicionalmente para su detección, la más habitual era la
denominada técnica de citotoxicidad mediada por anticuerpos y complemento. Se basa, como en las
reacciones de aglutinación, en la unión específica del antígeno con su correspondiente anticuerpo. Sin
embargo, la unión del anticuerpo a los antígenos leucocitarios determina la lisis celular, es decir, la rotura
de las membranas de los glóbulos blancos. Por ello, se reconoce una reacción positiva cuando mediante
la observación al microscopio aparecen un gran número de células lisadas.
Antígenos leucocitarios
Buhler, et al., 2006
Antropo, 11, 249-259.
En esta figura se muestra un análisis comparativo de frecuencias de alelos HLA entre poblaciones de Europa,
Próximo y Medio Oriente.
Proteínas plasmáticas y enzima eritrocitarias
Esquema básico de
un sistema de
electroforesis
Cátodo -
Anodo +
En el plasma sanguíneo y en los eritrocitos se encuentran disueltas una gran cantidad de proteínas con diferentes funciones, no
siempre bien identificadas.
Algunas proteínas presentan actividad enzimática (catalizando reacciones bioquímicas en el organismo). Se conocen más de
veinte enzimas con carácter polimórfico en los eritrocitos.
Casi todas las proteínas son identificables mediante electroforesis. Puede describirse la electroforesis como la migración de
moléculas a través de un soporte o medio relativamente inerte bajo la influencia de un campo eléctrico y se basa en la propiedad
que tienen las proteínas de adquirir carga eléctrica a determinados valores de pH.
Proteínas plasmáticas y enzima eritrocitarias
Electroforesis horizontal
Mediante la variante más sencilla de electroforesis, las moléculas son sometidas a una diferencia de potencial eléctrico.
Para ello se dispone de una fuente de alimentación, con la que se generan las condiciones más adecuadas de voltaje, amperaje
y tiempo de exposición. Mediante dos electrodos se transmite la diferencia de potencial entre ambos extremos de una cubeta de
electroforesis, en cuyo interior se encuentra un gel por el que se desplazarán las muestras y una solución tamponada que
transmite en alguna medida la electricidad. Las moléculas se desplazarán en función de su carga eléctrica y de su peso
molecular. Las diferentes variantes de una molécula se reconocen por su diferente recorrido a lo largo del gel.
Proteínas plasmáticas y enzima eritrocitarias
Electroforesis vertical
Cubeta de electroforesis
de campo pulsante
Existen diferentes variantes de electroforesis, basadas en el peso molecular de las moléculas o en su punto isoeléctrico.
Puede ser horizontal, submarina si el gel se encuentra sumergido en el tampón, vertical si las moléculas se desplazan desde
arriba hacia abajo, etc.
Proteínas plasmáticas y enzima eritrocitarias
Nei and Roychoudhury 1993
Mol Biol Evol 10:927-943
Dendrograma obtenido con 26 poblaciones
analizadas para 28 marcadores: ABO, DI, FY, JK, K,
MNS, P, RH, SE, ACPl, ADA, AKl, ESD, GLOl, G6PD,
GPT, PGD, PGM 1, PGM2, GC, HP, PI, TF, HBB, GM,
KM, HLA-A, HLA-B, and PTC.
Alotipos de las inmunoglobulinas (Grupos GM)
Esquema de una molécula de
anticuerpo
Hay un tipo de polimorfismo proteico que no
es analizable mediante electroforesis y que
dada su importancia para el estudio de la
heterogeneidad de las poblaciones humanas,
merece una consideración especial. Son los
alotipos de las inmunoglobulinas, entre los
que destacan los grupos GM. Se trata de
unos polimorfismos que se revelan en las
moléculas de las inmunoglobulinas (es decir,
en los anticuerpos).
La molécula de inmunoglobulina consta de
una zona variable y una zona constante. La
zona variable es la que se adapta a todo tipo
de moléculas reconocidas como extrañas por
el organismo (los antígenos) y toma por tanto
una enorme variedad de configuraciones. En
un mismo organismo habrá un gran número
de moléculas de inmunoglobulinas
diferenciables por su zona variable.
La zona constante es igual en todas las inmunoglobulinas de un individuo y presenta unas pocas variantes en el conjunto
de poblaciones humanas. Los grupos GM representan una pequeña parte de la zona constante de las cadenas pesadas y
son codificados por 3 genes situados en el cromosoma 14 (14q 32.3).
Alotipos de las inmunoglobulinas (Grupos GM)
Dugoujon et al., 2004
American Journal of Physical Anthropology
125:175–192
Para su análisis se utilizaban, entre otras,
técnicas de inhibición de la aglutinación. En
esencia, si se encontraba presente el antígeno
analizado, se unía a un anticuerpo específico,
que quedaba capturado. Al añadir después
unos eritrocitos también específicos, puesto
que no quedaban anticuerpos, no se daba
aglutinación. Si el suero del individuo no
portaba el antígeno buscado, se daba
aglutinación.
Africa
N. Africa
Europa
C. Asia
America
Los haplotipos GM han resultado ser
marcadores muy útiles, pues permiten
diferenciar muy claramente las poblaciones
humanas.
En la figura se muestran las frecuencias
haplotípicas en diferentes poblaciones de todo
el mundo.
E. Asia
Oceanía