VARIABILIDAD DEL GENOMA MITOCONDRIAL

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VARIABILIDAD DEL GENOMA MITOCONDRIAL
 
El genoma mitocondrial humano (mtDNA) está constituido por una molécula de DNA de
doble cadena circular cerrada de 16 569 pb, presente en múltiples copias/célula; se hereda
exclusivamente por vía materna y posee una tasa de mutación mayor que la del genoma
nuclear. Contiene 13 genes que codifican para polipéptidos de la fosforilación oxidativa, 24
genes para ncRNA (22 tRNA y 2 rRNA) y se han notificado 3 044 variantes cortas (de
acuerdo con la secuencia de referencia de Cambridge rCRS, GenBank Accession
NC_012920.1). La capacidad del genoma mitocondrial para fijar mutaciones en poco
tiempo, aunada a su mecanismo de herencia, ha permitido realizar estudios evolutivos. El
análisis de las variaciones en la secuencia del mtDNA en diversos grupos humanos sugiere
que el genoma de todos los grupos humanos modernos desciende de una secuencia ancestral
única proveniente de una mujer que vivió hace 200 000 años en África oriental y que fue
bautizada como la “Eva mitocondrial”.
El mtDNA presenta varios SNV en la secuencia codificante, que se detectaron
inicialmente como RFLP y que hicieron posible caracterizar su variabilidad entre los
individuos. Las poblaciones humanas se pueden dividir en ramas o grupos, denominados
haplogrupos, de acuerdo con las variantes del mtDNA que han heredado de un ancestro
materno común. La región de control de 1.2kb, llamada asa D, que es altamente polimórfica
y contiene tres regiones hipervariables (HV): HV1, HV2 y HV3 que corresponden a los
nucleótidos 16090-16362, 76-340, y 440-560, respectivamente. El análisis de las variantes
en estas regiones ha permitido determinar con más detalle la diversificación de los
haplogrupos. Los haplogrupos de mtDNA se designan con letras mayúsculas del alfabeto.
Con los datos obtenidos se realizaron filogenias moleculares en las que se comparan
segmentos homólogos dentro de una misma población o entre poblaciones. Las secuencias
fundadoras han divergido a medida que los grupos humanos se han establecido en las
distintas regiones geográficas del mundo, como lo demuestran los haplogrupos
mitocondriales específicos de cada continente (figura 3). Asi fue posible rastrear la historia
de las poblaciones humanas a través de las mutaciones acumuladas en los linajes del
mtDNA. Los estudios de secuenciación masiva del mtDNA completo han identificado a
diversos subgrupos de cada haplogrupo que definen el árbol filogenético contemporáneo.
Por ejemplo, el haplogrupo H, el más común en Europa, está compuesto por casi 90
subhaplogrupos diferentes.
 
FIGURA
3
Migraciones humanas a través del análisis de los haplogrupos del DNA mitocondrial. Los haplogrupos
principales se originaron hace 40 000 a 150 000 años y definen a diferentes poblaciones que migraron de
África y poblaron el resto del mundo. La raíz africana fue la fuente de cuatro linajes específicos para el
África subsahariana: L0, L1, L2 y L3. Dos haplogrupos más, M y N, se originaron del haplogrupo africano
L3 y poblaron el resto del mundo. En migraciones posteriores, el haplogrupo N se dirigió a Eurasia y los
linajes del haplogrupo M se movieron a Asia para dar lugar a los haplogrupos A, B, C, D, G y F. En Europa,
el haplogrupo N derivó en el haplogrupo R, que constituye la raíz de los haplogrupos europeos H, J, T, U y
V. En Australasia se encuentran los haplogrupos S, P, y Q, mientras que los haplogrupos A, B, C y D
poblaron el este de Asia y América. Los números en el mapa indican los años transcurridos desde la
aparición de los haplogrupos hasta el presente.
 
 
En poblaciones indígenas y mestizas mexicanas, las frecuencias de los haplogrupos
revelan una variación amplia de 30 a 87.5% para el haplogrupo A, de 14 a 53% para el B,
de 0 a 31% para el C y de 0 a 12% para el D. En cuanto a la presencia de los haplogrupos
europeos o los africanos, se observaron en baja proporción en una población indígena de
Veracruz y en mayor proporción en mestizos. Estudios recientes de análisis de la región
hipervariable y secuenciación completa del mtDNA han mostrado que los haplogrupos
amerindios son A2, B2, C1, D1 y X2; en 2015, con secuenciación de la región hipervariable
completa en 520 indígenas de ocho comunidades mexicanas, se informaron dos
haplogrupos adicionales: el B4b1 en mayas (2.5%) y el D4h3a en tzotziles (9.2%), que ya
se habían identificado en otros grupos amerindios.
La genotipificación de la región control del mtDNA se emplea para el estudio de
cantidades minúsculas de restos biológicos históricos y muy degradados. El mtDNA provee
una conexión directa entre los parientes por línea materna y permite consolidar hallazgos de
arqueología y genética de poblaciones. Por ello, el estudio de las variantes del mtDNA es
esencial en filogenética y en genética forense.