Polimor smos de ADN y huella genética

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Introd ucción
El ADN de todas las especies de organismos conocidas tie-
ne la misma estructura química; sin embargo, cada organis-
mo es completamente diferente a otro; la diferencia se debe 
al orden de las bases nitrogenadas en la molécula de ADN. 
Los organismos de una misma especie comparten secuen-
cias en su molécula de ADN, pero aún dentro de la misma 
especie existen variaciones entre individuos. Organismos 
de una misma especie compartirán regiones de su secuen-
cia hasta en más de 99%, lo que les confi ere características 
similares; más aún, los familiares cercanos tendrán secuen-
cias con mayor parecido entre ellos, pero nunca serán igua-
les, lo que defi ne la variabilidad genética intra e interespecies.
En el caso del ADN humano, las secuencias que contie-
nen a los genes son poco variables dentro de la especie; no 
obstante, el resto de la secuencia es muy propenso a la 
variabilidad y, debido a que hay millones de pares de bases 
por molécula de ADN y un alto porcentaje de ésta no codi-
fi ca para una proteína, cada persona tiene una secuencia de 
ADN única, lo que permite identifi carlo tan sólo por el 
orden de sus pares de bases. Estas secuencias variables se 
denominan polimorfi smos.
Existen dos tipos de polimorfi smos genéticos: los que 
muestran cambio de un solo nucleótido por sustitución de 
bases y los que implican cambios en el tamaño de la secuencia; 
esto puede deberse a inserciones o deleciones de secuen-
cias de ADN, o bien a la repetición de bases (o combinación 
de bases) de manera continua en un segmento del ADN.
Esta variabilidad es un proceso biológico común, ya que 
30% de la secuencia de ADN es altamente repetitivo, lo
que permite establecer patrones genéticos específi cos para 
identifi car individuos, es decir, para establecer una huella 
genética o huella de ADN (ADN fi ngerprinting).
Por ello, los científi cos han desarrollado estrategias para 
poder identifi car individuos al analizar patrones repetitivos 
de ADN, los cuales no son un sello exacto, pero sí permiten 
relacionar muestras de un mismo origen o de personas 
emparentadas (familiares, ancestros comunes). Estas secuen-
cias se eligieron porque se conoce que varían entre indivi-
duos no relacionados, de tal manera que el análisis de un 
grupo de ellas para encontrar concordancias permite inferir 
asociaciones con probabilidades altas de que tener un mismo 
origen o ser de la misma persona.
Un gen está representado como una sección de cromoso-
ma, que equivale a un segmento de ADN con una secuencia 
determinada, con la información necesaria para crear una 
proteína específi ca. Los genes de un organismo contienen 
toda la información de manera precisa acerca de cada aspec-
to y proceso de la formación y desarrollo de un individuo; si 
bien, los genes no pueden dictar su comportamiento, por lo 
que hay que considerar que el ambiente desempeña un papel 
muy importante en cómo estos genes se expresan a lo largo 
de la vida del organismo.
Un gen se presenta en doble dosis, uno que aporta el 
padre y otro la madre; a estas copias se les llama alelos, por 
lo que hay dos alelos por cada gen, uno de origen materno y 
otro paterno. Estas formas alélicas de un mismo gen existen 
porque la secuencia del ADN está sometida a cambios, en 
ocasiones debido a mutaciones que suceden al azar pero 
que originan formas alternas de un gen, estables y hereda-
bles, a veces con una función diferente al alelo original o 
silvestre. La mutación es la base de la variación gradual de 
la estructura genética de las poblaciones; esto es, la base de la 
evolución.
La posición f ísica donde se ubica un gen en el genoma 
se denomina locus (loci en plural), por tanto los alelos sil-
vestres o modifi cados de un mismo gen residen en un mis-
mo locus. Cuando un individuo tiene diferentes formas 
alélicas en el locus se dice que es heterocigoto, ya que la 
secuencia de cada alelo puede generar variantes de la mis-
ma proteína. Por el contrario, un homocigoto sería identifi -
Polimorfi smos de ADN
y huella genética
172 PARTE II • Metodología del ADN recombinante
cado cuando el individuo presente la misma forma alélica 
(de origen paterno y materno) en el locus, el resultado de la 
expresión génica será un mismo producto proteico, ya sea a 
partir del alelo silvestre o del modifi cado.
Polimorfi smos
Las secuencias variables son múltiples en los organismos, 
los análisis de genética poblacional han permitido detectar 
dos o más alelos por cada una, y cuantos más alelos diferen-
tes hay es más polimórfi co; es decir, hay mayor poder de 
identifi cación, ya que como existe mayor variabilidad en las 
secuencias, será menos probable que dos individuos com-
partan las mismas regiones polimórfi cas.
Se considera que hay un polimorfi smo genético cuando 
existen múltiples alelos de un gen en una población defi nida 
o, de manera más específi ca, cuando la secuencia de bases 
nitrogenadas de la molécula de ADN de un locus en particu-
lar es variable entre los organismos de una población.
La palabra polimorfi smo está compuesta por poli 
(muchos), morfo (forma) e ismo (proceso o estado); es decir, 
“de muchas formas”. Los ácidos nucleicos y las proteínas tie-
nen la propiedad de presentarse en diferentes formas molecu-
lares o en múltiples alelos, lo que puede tener implicaciones 
en las patologías moleculares. Un polimorfi smo puede 
observarse en un individuo completo (polimorfi smo fenotí-
pico), en formas variables de proteínas o grupos sanguíneos 
(polimorfi smo bioquímico), en las características morfoló-
gicas de los cromosomas (polimorfi smo cromosómico) o 
en el ADN, por diferencias en la secuencia nucleotídica 
(polimorfi smos del ADN).
Las variantes alélicas de las secuencias codifi cantes de 
genes en el ADN, debidas a procesos normales de la función 
celular, propician la producción de codones polimórfi cos y, 
con ello, de formas alternas de las proteínas, aunque gene-
ralmente sin que se altere la función del producto sintetiza-
do, lo que permite diferenciar un polimorfi smo de una 
mutación, lo que se da generalmente al azar.
El polimorfi smo puede presentarse en la región promo-
tora del gen, lo cual infl uye en la expresión génica del ARN 
mensajero y, por ello, en la proteína que codifi ca (diferentes 
fenotipos) o inclusive identifi carse en regiones no traduci-
das (intrones), de tal forma que no se tiene una interpreta-
ción de su función, al menos conocida hasta ahora, pero 
siguen siendo secuencias que permiten diferenciar indivi-
duos y especies.
Los polimorfi smos, como las mutaciones, pueden clasi-
fi carse, de acuerdo con su efecto, como polimorfi smos 
sinónimos o silentes (los que no cambian la traducción del 
producto proteico en la variación de la secuencia; esto es, 
los que, cuando la secuencia nucleotídica cambia, el co-
dón que codifi caba al aminoácido original se cambia por otro 
que codifi ca para el mismo aminoácido o por otro con 
características químicas similares), y polimorfi smos no 
sinónimos (los que sí producen variación en la lectura del 
código genético, por alterar codones que cambian el senti-
do de la traducción de un aminoácido por otro. Además, se 
considera que los polimorfi smos neutros, que son los que 
varían en su secuencia en regiones no codifi cables del ADN 
también son silentes. Un polimorfi smo se considera neutro 
si la presencia o ausencia del alelo no confi ere ninguna ven-
taja o desventaja al individuo. Además, un polimorfi smo 
puede representar ventajas evolutivas para una determina-
da población, como conferirle resistencia a condiciones 
medioambientales, de acuerdo con la zona geográfi ca en la 
que habita.
El término polimórfi co es útil para defi nir genes o alelos, 
e incluso se observan secuencias que varían mucho, como 
en los alelos que defi nen los grupos sanguíneos y las molécu-
las de los antígenos leucocitarios humanos (HLA, human 
leukocyte antigen, que constituye el complejo mayor de his-
tocompatibilidad), a los que se consideraaltamente poli-
mórfi cos.
En genética, el concepto básico de polimorfi smo mencio-
na que cuando un alelo en un locus en la población presenta 
una frecuencia de más de 1% se denomina polimórfi co. Este 
porcentaje indica que la presencia de estas variantes es 
común y no se da por azar, es decir, que el alelo menos común 
no puede mantener su frecuencia simplemente por muta-
ción.
Los polimorfi smos se acumulan en las poblaciones hasta 
que se tornan comunes entre las especies; entonces se deno-
minan divergencia genética. Así, con el paso del tiempo, un 
polimorfi smo podría llegar a presentarse en un alto porcen-
taje de una población e incluso ser tan común como un alelo 
silvestre. Por tanto, un alelo que originalmente pudo consi-
derarse polimórfi co puede llegar a ser el alelo más común en 
una población.
La combinación de secuencias en los alelos que se here-
dan es única para cada descendiente; así, el análisis de sus 
polimorfi smos permite obtener un patrón o perfi l defi nido 
único para cada organismo, semejante al código de barras de 
los productos de los supermercados. A esto se le denomina 
huella genética individual, por su semejanza a las huellas 
dactilares, también únicas y características de cada persona.
Los polimorfi smos se utilizan como marcadores genéti-
cos para identifi car o relacionar a personas, ya que al ser 
heredables, generalmente sin cambios de padres a hijos, 
permiten establecer parentescos biológicos directos, ya que 
comparten los mismos marcadores.
Para poder llevar a cabo estos estudios de marcadores, 
en primer lugar hay que defi nir los tipos de polimorfi smos 
genéticos, ya que pueden clasifi carse de acuerdo con dife-
rencias de estructura, forma de transmisión, distribución, 
estabilidad, tamaño. Dado a que los métodos de estudio e 
identifi cación de polimorfi smos son diversos y cada opción 
tiene ventajas y desventajas, la utilización de varios tipos de 
polimorfi smos que aporten diferente información sobre su 
herencia e individualidad permite obtener resultados más 
amplios y útiles para una interpretación adecuada.
CAPÍTULO 18 • Polimorfi smos de ADN y huella genética 173
Tipos de polimorfi smos
Las características de las secuencias que permiten detectar 
sitios polimórfi cos son muy variables. Así, pueden diferen-
ciarse dos tipos de polimorfi smos: los que involucran cam-
bios en un solo nucleótido y en los que intervienen 
deleciones o inserciones de pocos o muchos pares de bases.
De acuerdo con esta clasifi cación, los marcadores poli-
mórfi cos más utilizados para realizar un perfi l genético son:
• Polimorfi smos de un solo nucleótido o nucleótido único 
(single nucleotide polymorphism, SNP).
• Polimorfi smos de longitud de fragmentos de restricción 
(restriction fragments length polymorphism, RFLP).
• Número variable de repeticiones continuas o en tán-
dem (variable numbers of tandem repeats, VNTR). De 
estos polimorfi smos se diferencian dos tipos: minisaté-
lites y microsatélites.
• Repeticiones cortas y continuas (short tandem repeats, 
STR).
• Polimorfi smos del cromosoma Y.
• Marcadores mitocondriales.
• Insertion-deletion (InDel).
Polimorfi smos de un solo nucleótido o nucleótido único
Como su nombre lo indica, los SNP son variaciones en un 
solo nucleótido o par de bases en una secuencia dada (fi gu-
ra 18-1). Estos polimorfi smos pueden estar representados 
por la deleción, inserción o sustitución de una base nitroge-
nada en la secuencia nucleotídica normal. Este tipo de poli-
morfi smo es muy frecuente, y se ha descrito que es posible 
encontrar un SNP en el ADN humano cada 1000 a 3000 pb, 
en secuencias codifi cantes de proteínas. Además, es posible 
que estén presentes de manera más cercana en el ADN no 
codifi cante, inclusive entre 500 a 1000 pb en promedio.
Las ventajas de los SNP como biomarcadores son bási-
camente su amplia distribución a través de todo el genoma 
humano, su frecuencia y su estabilidad; además, debido a su 
alta frecuencia, muchas enfermedades genéticas están cau-
sadas por un SNP o se relacionan con la identifi cación de un 
SNP específi co.
Polimorfi smos de longitud de fragmentos de restricción 
Este tipo de polimorfi smos se evidencian mediante el uso 
de enzimas de restricción, que cortarán determinadas 
secuencias de ADN. De este modo se generan fragmentos 
(de restricción), que pueden hibridar con sondas específi -
cas para poder reconocerlos. Si un SNP afecta el sitio de 
restricción de una enzima, se evidenciará un polimorfi smo 
de restricción o RFLP. Cuando el cambio de un nucleótido 
altera la secuencia diana para una determinada enzima de 
restricción puede detectarse el polimorfi smo en función
de la variación que éste genera en el patrón de restricción. 
En los casos en que el sitio de restricción se reconozca en 
ambas cadenas de ADN, se considerará un homocigoto, y al 
resolver los fragmentos en un corrimiento electroforético 
se obtendrá como resultado una sola banda en el gel, a una 
distancia determinada (fi gura 18-2).
El hecho de que un individuo sea heterocigoto signifi ca 
que tiene alelos diferentes en un determinado locus, por 
lo que al identifi car su secuencia en un gel se observará más de 
una banda: una para el fragmento sin corte de restricción y 
otras con el corte. En este caso, el número de variantes alé-
licas es siempre dos (C: corta/NC: no corta) y se maneja en 
función de la identifi cación del sitio de restricción por la 
enzima utilizada en la digestión, es decir, si corta o no corta 
en la secuencia analizada. En cambio, pueden identifi carse 
tres genotipos: homocigoto para corte C/C, heterocigoto 
C/NC y homocigoto para no corte NC/NC (fi gura 18-3). 
De esta manera se identifi ca a los individuos con reconoci-
Gen
EXÓN 2
Alelo 1
Alelo 2
Codón polimórfico C>A
Segmento
exón/intrón
Polimorfismos genéticos
CODONES POLIMÓRFICOS
G G GC C C C CCT T TT A A
G G G NC C A C CCT T TT A A
Figura 18-1. Polimorfi smo SNP. Representado por el cambio de 
una base por otra.
Figura 18-2. Polimorfi smos genéticos RFLP. Sitio de reconocimiento 
de la enzima de restricción en un fragmento de ADN, me-
diante el cual se pueden evidenciar segmentos de diferente 
longitud de acuerdo con el fragmento de restricción generado. 
Resultado de la digestión. Alelo 1. Bandas variables (hay
reconocimiento del sitio de restricción y hay corte enzimático; 
se evidencian dos fragmentos de 400 y 160 pb). Alelo 2. Banda 
única (no hay reconocimiento del sitio de restricción por la 
enzima, y por lo tanto no hay corte observando sólo una banda 
de 560 pb).
Alelo 1
560 pb
400 pb
Sonda Sitio de reconocimiento y corte
160 pb
Alelo 2
174 PARTE II • Metodología del ADN recombinante
miento de la enzima de restricción en ambos alelos, en uno 
solo o en ninguno de ellos (fi gura 18-3).
El hecho de poder diferenciar homocigotos de heteroci-
gotos mediante este tipo de polimorfi smos permite defi nir 
a los RFLP como codominantes; es decir, que ambos alelos 
se manifi estan sin dominar la expresión de uno sobre el 
otro. Sin embargo, a pesar de que los RFLP son prueba de 
que existe variación heredable en el ADN, este tipo de poli-
morfi smos suele ser dif ícil de encontrar, y en todo caso, 
sólo permite determinar si se presenta o no un sitio poli-
mórfi co en una secuencia específi ca. Por ello, su utilización 
en el diagnóstico indirecto es limitada, ya que normalmente 
presentan un número de alelos bajo.
Satélites, microsatélites y minisatélites
El ADN satélite se defi ne como secuencias repetitivas de 
tamaño variable, que pueden ir desde los 100 a los 200 
nucleótidos repetidos en bloque uno tras otro (en tándem), 
cientos o miles de veces a lo largo del genoma. Estas secuen-
cias están localizadas en la heterocromatina constitutiva 
(por ejemplo, en los centrómeros o en regiones cercanas a 
los telómeros), aunque en ocasiones están presentes en 
algunas regiones intracromosómicas.
Asimismo, a lo largo de la secuencia de ADN es posible 
encontrar secuenciasen las que se repiten de 2 a 9 pb, deno-
minados microsatélites, o repeticiones de 10 a 60 pb, llama-
dos minisatélites, que son más útiles para estudios de 
identifi cación que los satélites. Su identifi cación se lleva a 
cabo mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR) 
con iniciadores específi cos que fl anquean el sitio de la 
secuencia donde están localizados los mini o microsatélites, 
y su variación se identifi ca de acuerdo con el número de 
secuencias repetidas presentes, que puede ir desde dos 
repeticiones hasta cientos. Los mini o microsatélites se 
encuentran muy distribuidos a lo largo del genoma, aunque 
los minisatélites, en particular, se localizan con frecuencia 
cerca de la región telomérica. Se consideran polimorfi smos 
codominantes, de tal forma que un heterocigoto generará 
dos bandas en un corrimiento electroforético, mientras que 
los homocigotos generarán sólo una banda con tamaño 
variable, de acuerdo con el número de repeticiones existen-
tes en el individuo (fi gura 18-4).
Estas regiones de ADN repetidas en bloque o en tán-
dem están sujetas a procesos como duplicación o recombi-
nación, por lo que pueden ser altamente variables y diferir 
mucho entre individuos, lo que las convierte en marcadores 
genéticos muy informativos.
Polimorfi smos con número variable de repeticiones con-
tinuas o en tándem, y con repeticiones cortas y continuas 
Los VNTR y STR se consideran microsatélites o minisatéli-
tes, es decir, loci que corresponden a secuencias cortas de 
ADN (un par o trío de bases), repetidas en bloque o tándem 
un número específi co de veces. La longitud de estas secuen-
cias puede ser de pocas bases hasta algunas decenas de 
Figura 18-3. SNP TNFR1-383 A>C, identifi cado por PCR-RFLP. Frag-
mentos de digestión esperados para el polimorfi smo TNFR1 
-383 A>C. Se muestra el patrón de bandeo obtenido de un gel 
de electroforesis donde se evidencia la digestión con la enzima 
Bgl II para el polimorfi smo TNFR1-383 A>C y se identifi can 
diferentes genotipos: AA (135 y 64 pb), que identifi ca el homo-
cigoto para corte de la enzima de restricción; AC (199, 135 y 
64 pb), donde se observa un heterocigoto, el cual muestra una 
banda sin corte debido a que no hubo reconocimiento por la 
enzima, y otro par de bandas que muestran el corte enzimático 
por el reconocimiento del sitio de restricción, y CC (199 pb), 
que muestra al homocigoto sin corte, es decir, que no presenta 
el sitio de reconocimiento para el corte por la enzima, y por lo 
tanto, ambos alelos se evidencian con una sola banda.
Figura 18-4. Detección de microsatélites. La detección de micro-
satélites se realiza en regiones no codifi cantes del ADN, en 
el cual se muestran alelos con diferencia en la repetición de 
nucleótidos de una secuencia analizada.
Marcador
25 pb
300 pb
199 pb
135 pb
64 pb
275 pb
250 pb
225 pb
200 pb
175 pb
150 pb
125 pb
100 pb
75 pb
50 pb
AA CC AC
Gen
INTRÓN 4
(GC)5
(GC)8
Alelo 1
Alelo 2
Segmento
exón/intrón
Polimorfismos genéticos
MICROSATÉLITES
Nucleótidos polimórficos
N
G G G GG G G GC C CC C CC C
N NNNG C G C G CCCG G
CAPÍTULO 18 • Polimorfi smos de ADN y huella genética 175
nucleótidos, y la cantidad de repeticiones determinará la 
variabilidad de alelos distintos en un mismo locus. Así, en 
un mismo cromosoma pueden existir regiones con diferen-
te número de repeticiones en la población (fi gura 18-5).
Estos polimorfi smos se localizan con frecuencia en 
regiones intrónicas o no codifi cantes, su longitud es varia-
ble, de entre 20 y 100 pb repetidas y su variabilidad es alta 
dentro de las poblaciones, lo que permite su uso confi able 
en la identifi cación de individuos.
Debido a que los polimorfi smos son heredables, una 
persona podrá presentar VNTR heredados de su madre y 
padre, pero no podría presentar VNTR que sus padres no 
tengan. De esta manera, las secuencias repetidas de un indi-
viduo presentan un patrón único, y mientras más VNTR 
sean analizados más distintivo e individualizado será el per-
fi l o patrón polimórfi co obtenido, tal como las huellas dac-
tilares, sólo que a escala molecular (fi gura 18-6).
El análisis con STR se basa en los microsatélites y se 
diferencian en motivos repetidos, denominados perfectos 
cuando se presentan sin interrupción y de forma ordenada 
(por ejemplo, TATATATATATATA); en caso contrario, se 
trata de repeticiones interrumpidas (TATATAGCTATAT) 
o combinadas (TATATAGCGCGCGCGCTATATA).
La desventaja principal de este tipo de polimorfi smos es 
que no están distribuidos por todo el genoma, lo que limita 
su uso para determinadas condiciones o enfermedades; sin 
embargo, su aplicación ha sido amplia en pruebas de pater-
nidad y en genética forense.
Polimorfi smos del cromosoma Y
El cromosoma Y tiene recombinación genética con su homó-
logo (cromosoma X) sólo en aproximadamente 1% de su 
secuencia; por ello, la porción no recombinante es de espe-
cial interés, ya que contiene secuencias que no se encuentran 
en otras regiones del ADN nuclear, además de que son pura-
mente de herencia paterna a hijos varones.
Si el interés es determinar relaciones familiares de heren-
cia paterna, comparar familiares o descendientes varones, los 
polimorfi smos de utilidad serían secuencias específi cas del 
cromosoma Y, las cuales se identifi can mediante amplifi ca-
ción de regiones determinadas, utilizando iniciadores espe-
cífi cos.
La secuencia de la heterocromatina del cromosoma Y es 
variable y a lo largo de la molécula se han identifi cado secuen-
cias repetitivas tipo microsatélites, como repeticiones AC. 
Además, hay que considerar que el índice de mutación para 
el cromosoma Y es muy bajo y no tiene implicaciones nega-
tivas para la reproducción, de manera que son variaciones 
muy útiles para identifi car parentescos o rastrear descen-
dientes por línea paterna. Esto también ha servido, en los 
estudios evolutivos de la especie humana, para la determina-
ción de un origen común, producto de una sola migración 
procedente de África.
Marcadores polimórfi cos mitocondriales 
La mitocondria es un organelo celular que existe en múlti-
ples copias según el tipo de célula. Las mitocondrias son 
exclusivamente de herencia materna, es decir, todos los des-
cendientes tendrán en sus células mitocondrias de su madre. 
Esto se debe a que en el momento de la fecundación el óvulo 
conserva las mitocondrias en el citoplasma, mientras que las 
mitocondrias de espermatozoide, que se encuentran en el 
cuello, entre la cabeza y la cola, se eliminan y no se integran 
al interior del óvulo para la formación del embrión. Este 
método permite identifi car a individuos de acuerdo con 
parentescos por línea materna, ya que todos los hermanos, 
hombres y mujeres, compartirán la misma información en 
su ADN mitocondrial (ADNm).Las ventajas del análisis del 
Figura 18-5. Análisis de VNTR. Se muestra el análisis de VNTR 
en alelos de diferentes individuos, en el cual se observa la 
variación en el número de secuencias repetidas en bloque o 
tándem, que será distintivo para cada individuo, de acuerdo 
con el marcador evaluado.
Figura 18-6. Identifi cación de parentesco. De acuerdo con el patrón 
de bandeo de un análisis de marcadores heredados de padres 
a hijos se realiza la identifi cación del parentesco.
Polimorfismos genéticos
3 repeticiones
Sonda (southern blot) Unidad repetida en tándem
Alelo 1
Alelo 2
Alelo 3
6 repeticiones
10 repeticiones
VNTR
Abuelos
Padres
Hijos
E,H
C,H
B,CD,GA,F
F1
F2
F,G
F,C C,F F,H
F,3
A
B
C
D
E
F
G
H
176 PARTE II • Metodología del ADN recombinante
ADNm es que existen múltiples mitocondrias (1 × 103-1 × 
104 copias) por célula, cada una con varias moléculas de 
ADNm, caracterizado por ser una doble hebra circular y 
tener un genoma pequeño (16569 pb, que codifi ca para 37 
genes). Además, este genoma presenta una alta tasa de 
mutación (5 a 10 veces más que el ADN nuclear), lo que le 
confi ere hipervariabilidad. Este tipo de análisis es útil, sobre 
todo para análisisevolutivos, antropológicos o forenses, o 
cuando no se tiene fácil acceso al ADN nuclear, éste está 
deteriorado o existe en ínfi mas cantidades.
Para llevar a cabo este tipo de análisis, es necesario 
extraer el ADNm. Para ello, se requiere amplifi car regiones 
determinadas del ADNm, en particular las regiones hiper-
variables HV1 (16024-16035, 342 pb) y HV2 (73-340, 267 
pb), localizadas en la región control, que es la zona que 
regula la transcripción de la molécula. Estos segmentos de 
ADNm son luego secuenciados y comparados con mues-
tras de familiares provenientes por línea materna, por el 
tipo de herencia mitocondrial, para detectar diferencias en 
la secuencia génica.
Insertion-deletion
Se han descrito polimorfi smos que consisten en bases inser-
tadas o suprimidas. Las secuencias involucradas son peque-
ñas, en general de hasta 10 pb; sin embargo, es posible que se 
presenten secuencias de hasta 1000 a 1500 pb, como en el 
caso de la inserción de elementos transponibles o transposo-
nes (fenómeno de transposición, presente en algunos genes 
que pueden moverse a través del genoma y reinsertarse en 
lugares defi nidos en otra región cromosómica).
Polimorfi smos de secuencias aleatorias 
Es posible analizar polimorfi smos de fragmentos o secuen-
cias de ADN amplifi cado de forma aleatoria (Random 
Amplifi ed Polymorphic ADN, RAPD). La ventaja de esta 
técnica es que no se requiere conocimiento previo de la 
secuencia ni sondas homólogas, como en los RFLP, lo que
la convierte en una opción como prueba tamiz.
En este caso, para la amplifi cación se utilizan iniciado-
res de 8 a 10 pb con secuencia aleatoria, de manera que, de 
encontrarse las secuencias de complementariedad entre el 
iniciador y la muestra de estudio, puede amplifi carse una 
muestra representativa del genoma.
Al realizar análisis por electroforesis se evidenciarán 
múltiples bandas que muestran fragmentos de ADN; es 
decir, si existiera homología en las secuencias éstas serían 
amplifi cadas y evidenciadas como una sola banda, mientras 
que si no existiera homología entre el iniciador y la muestra, 
debido a algún cambio en la secuencia que hiciera perder la 
región de acoplamiento del iniciador, entonces el fragmento 
no amplifi caría y no habría banda. Con este método no es 
posible diferenciar heterocigotos de homocigotos que pre-
senten la secuencia, ya que en ambos se presentaría la ban-
da en el gel, por eso se dice que es una prueba tamiz, ya que 
sólo identifi ca si se encuentra la secuencia en la muestra, 
pero no si esta secuencia se presenta en múltiples alelos o 
sólo en uno.
Polimorfi smos de proteínas
Pueden realizarse estudios de polimorfi smos de proteínas, 
mediante la identifi cación de la secuencia de aminoácidos. 
Esto es especialmente útil para la diferenciación de isoenzi-
mas en el citoplasma celular, mediante la detección de 
mutaciones no sinónimas en el ADN, que ocasionarían que 
la estructura primaria de la proteína tuviera variaciones, 
aunque sin alterar su acción sobre un mismo sustrato, sino 
que sólo afectaría su afi nidad por el mismo.
Este análisis se lleva a cabo mediante electroforesis, 
basado en que, al cambiar en la secuencia un aminoácido 
por otro con propiedades fi sicoquímicas diferentes (por 
ejemplo, un aminoácido por uno básico, o uno polar por uno 
no polar), la estructura fi nal de la proteína sería diferente y 
sus patrones de migración en la electroforesis se verían 
afectadas, ya que las cargas e interacciones entre aminoáci-
dos tendrían variaciones. Estas variantes se consideran 
polimorfi smos codominantes, ya que pueden tener función 
proteica a la par de su homólogo silvestre.
Este análisis es útil para identifi car polimorfi smos en pro-
teínas que tienen función enzimática. Las variantes pue-
den dar diferente respuesta metabólica y ocasionar que
la homeostasis se altere. Hay que considerar, sin embargo, la 
infl uencia ambiental, ya que si ésta es mínima es más sencillo 
analizar las consecuencias de un polimorfi smo en la activi-
dad de la enzima. Como ejemplo cabe mencionar las enzi-
mas metabólicas de la familia citocromo P-450 (CYP450), 
que intervienen en la transformación, neutralización y elimi-
nación de compuestos, por ejemplo, de los medicamentos.
Utilidad del análisis de patrones
polimórfi cos o huella genética de ADN
Los métodos de estudio, cada vez más precisos, permiten 
llevar a cabo los análisis de marcadores genéticos casi con 
certeza absoluta. Sin embargo, el estudio de polimorfi smos 
requiere de conocimientos técnicos y científi cos adecuados, 
además de una gran experiencia en la interpretación de los 
resultados, a fi n de que éstos sean confi ables.
La creación de perfi les genéticos por medio de polimor-
fi smos se realiza con marcadores o regiones con patrones de 
repetición defi nidas (micro o minisatélites). El perfi l genético, 
o huella de ADN, determinará el genotipo de un individuo de 
acuerdo con los marcadores genéticos analizados. Cuanto 
mayor sea el número de marcadores analizados, mayor será la 
certeza para la identifi cación del individuo o para la confi r-
mación de la relación fi lial, lo que permite realizar estudios de 
paternidad, fi logenéticos, o de genética forense o criminalísti-
ca, para la identifi cación molecular de individuos.
Los polimorfi smos pueden asociarse directa o indirec-
tamente a patologías o procesos de enfermedad específi cos, 
CAPÍTULO 18 • Polimorfi smos de ADN y huella genética 177
o incluso servir para establecer asociaciones entre la pre-
sencia del polimorfi smo con un gen defectuoso cercano a 
él, por estudios de desequilibrio de ligamiento o solamente 
como marcadores de susceptibilidad, en los que su identifi -
cación permite establecer riesgos para el desarrollo de 
enfermedades multifactoriales.
Los polimorfi smos conocidos y más útiles son general-
mente modifi caciones puntuales de la secuencia de ADN. 
Estas modifi caciones se estudian principalmente para estu-
dios de riesgo genético para diversas enfermedades, aunque 
también se consideran las variaciones de secuencia de frag-
mentos de cromosomas, como las alteraciones cromosómi-
cas estudiadas en el cariotipo, los segmentos polimórfi cos 
en la heterocromatina del cromosoma Y, o las secuencias 
repetitivas, inserciones o deleciones, entre otras. Estas últi-
mas, si bien también sirven para el diagnóstico genético, 
son más útiles para estudios de identifi cación familiar, fi lia-
ción, identifi cación de individuos en accidentes, criminalís-
tica y ciencia forense, entre otros.
La identifi cación de SNP tiene una gran importancia en 
la investigación biomédica, ya que ha permitido conocer y 
entender el proceso de enfermedad, así como poder esta-
blecer estrategias de tratamiento, control y prevención.
Su aplicación clínica incluye, por ejemplo, la identifi ca-
ción de genotipo E4 del gen de apolipoproteína E humano 
(APOE), que se ha asociado con enfermedades del metabo-
lismo de lípidos y con susceptibilidad a desarrollar la enfer-
medad de Alzheimer.
En el gen del metil-tetrahidrofolato reductasa (MTHRF), 
involucrado en el metabolismo de folatos, se reconoce como 
distintivo el polimorfi smo Cis677Tre, que genera una enzi-
ma termolábil menos activa. Esto produce niveles bajos de 
folato en plasma y niveles elevados de homocisteína, lo que 
está ligado a enfermedad cardiovascular.
Los polimorfi smos en enzimas metabolizadoras de fár-
macos ocasionan diferencias en la respuesta al tratamiento 
y en efectos de éste entre pacientes, ya que la biotransfor-
mación de cada compuesto puede variar, según el genotipo 
del individuo. Los SNP en estas enzimas han servido para 
identifi car de forma temprana efectos secundarios a fárma-
cos, incompatibilidad o resistencia a terapias y variación
en la efi cacia de medicamentos. Todo esto ayuda al médico en 
la toma de decisiones de la terapéutica adecuada para cada 
paciente. A este proceso se le conoce como medicina perso-
nalizada.
Para la farmacogenética es degran utilidad el estudio de 
los genes CYP450, entre ellos el CYP2D6, que metaboliza 
una gran cantidad de fármacos y presenta múltiples varian-
tes alélicas. Se defi nen cuatro fenotipos, de acuerdo con la 
actividad que presente su producto génico, es decir, si serán 
metabolizadores rápidos, funcionales, lentos o pobres (sin 
función enzimática). Todo ello conlleva implicaciones clíni-
cas importantes. Por un lado, en un metabolizador lento o 
pobre la permanencia en la célula de los compuestos o sus 
formas reactivas más tiempo del necesario podría ocasio-
nar toxicidad, debido a la falta de uno de los alelos funcio-
nales (lento) o por tener alelos que producen variantes poco 
funcionales de la enzima (isoenzimas) o carecer de la enzi-
ma (pobre). Por otro lado, un metabolizador rápido (o 
ultrarrápido) puede tener más de dos copias del alelo activo, 
lo que produce enzimas altamente funcionales con activi-
dad enzimática acelerada, de manera que el compuesto se 
metaboliza tan rápido que posiblemente pierda efi cacia.
También son importantes los polimorfi smos de acetila-
ción de genes involucrados en el metabolismo de una gran 
variedad de compuestos con arilaminas e hidracinas, ade-
más de carcinógenos. Estos compuestos son metabolizados 
por la enzima citosólica N-acetiltransferasa (NAT2), donde 
la identifi cación de polimorfi smos se ha asociado con una 
función disminuida de la enzima. A esto se le conoce como 
fenotipo acetilador lento y conlleva riesgo o susceptibilidad 
aumentada a padecer cáncer colorrectal o de vejiga.
Para el diagnóstico genético, el estudio de polimorfi s-
mos tipo SNP permite identifi car variantes alélicas que se 
han asociado con riesgo de presentar enfermedades, sobre 
todo multifactoriales. Estas determinaciones ayudan a esta-
blecer programas de prevención, ya que al ser multifacto-
rial, el componente ambiental tiene una gran importancia. 
Así, si se sospecha o existe la certeza de tener variantes 
génicas de riesgo es posible hacer cambios en diversos fac-
tores del estilo de vida que puedan desencadenar la enfer-
medad. Por ejemplo, diversos SNP se han asociado con la 
predisposición a padecer diabetes tipo 2, entre ellos SNP en 
el gen PPARG (peroxisome proliferator-activated receptor 
gamma o receptor de glitazona NR1C3, rs1801282 Pro12Ala, 
C/G), receptor nuclear implicado en el metabolismo de glu-
cosa y en el catabolismo y almacenamiento de los ácidos 
grasos. El gen ENPP1 (ecto-nucleótido pirofosfatasa/fosfo-
diesterasa 1 o PC1, rs1044498 Lis121Gln, C/A), que codifi -
ca para una glucoproteína de membrana clase 2, se ha 
asociado con resistencia a la insulina. Además, el gen IL6 
(interleucina 6, rs1800795 -174, G/C) es citocina con fun-
ciones biológicas diversas, incluida la respuesta inmune. 
Además, en muchos de los SNP asociados se han encontra-
do variantes no sinónimas, de tal manera que el producto 
génico de la secuencia modifi cada tendría una alta probabi-
lidad de conferir alteraciones funcionales.
Por otro lado, la tipifi cación de genomas microbianos per-
mite determinar la distribución de los tipos microbianos en 
determinada población, su patogenicidad y resistencia a trata-
mientos o inmunogenicidad. Esto permite monitorizar pobla-
ciones en riesgo de manera anticipada, identifi car patrones de 
transmisión y crear nuevos fármacos o vacunas.
Métodos de detección de patrones
polimórfi cos o huella de ADN
A fi n de encontrar secuencias específi cas con un patrón 
determinado que permitan el corte con enzimas de restric-
ción o que puedan hibridarse para su detección, se emplean 
178 PARTE II • Metodología del ADN recombinante
varios abordajes comunes, basados en la homología de las 
secuencias de ADN con sondas específi cas.
Según las reglas de Chargaff , el grado en el cual dos 
secuencias de ADN se complementen o emparejan se le lla-
ma homología. Una complementariedad total entre dos frag-
mentos de ADN demuestra una alta homología, mientras 
que una complementariedad sólo en una pequeña porción de 
pares de bases pone de manifi esto una baja homología.
Para detectar polimorfi smos se pueden emplear diversas 
técnicas el Southern blot es un método ideal para detectar 
polimorfi smos en el ADN, ya que mediante el uso de sondas 
específi cas para identifi car secuencias repetidas (VNTR o 
STR), localiza regiones de hibridación homólogas a una 
secuencia de interés. Asimismo, la PCR con enzimas de res-
tricción y electroforesis permite localizar secuencias blanco 
(ver el capítulo 15, Técnicas de hibridación).
Existe también una técnica en la cual, mediante PCR, se 
amplifi can regiones polimórfi cas que incluyen varios poli-
morfi smos (AmpFLP). Esta técnica se ha automatizado y 
permite estudiar y crear árboles fi logenéticos, basados en 
análisis comparativo de muestras de ADN individuales. Así, 
pueden distinguirse VNTR de manera sencilla y a un costo 
relativamente bajo, lo que hace a este tipo de métodos 
populares aun en laboratorios o países con bajos recursos.
Para el análisis de STR, los loci con STR, en primer 
lugar, se tratan con iniciadores específi cos para amplifi car 
fragmentos que contengan secuencias cortas (cuatro bases 
repetidas) con repeticiones continuas, para después ser 
separadas por electroforesis en gel o capilar, a fi n de docu-
mentar el número de repeticiones y distinguir patrones de 
repetición que puedan compararse y asociarse con un 
estándar o blanco. Se debe contar con una secuencia de 
referencia para establecer o descartar asociaciones, por 
ejemplo, en una investigación criminal, contar con mues-
tras de ADN obtenidas de una víctima, para que puedan 
compararse con la muestra del sospechoso.
Los STR son comunes, los comparten 5 a 20% de las 
personas, lo que obliga a la búsqueda de combinaciones de 
loci en reacciones multiplex, para lograr un método ade-
cuado de discriminación e identifi cación precisa, al consi-
derar siempre una secuencia base o de referencia con la cual 
hacer la comparación.
Controversias en el análisis
de la huella genética
La identifi cación de polimorfi smos para establecer un 
patrón genético o huella genética es útil en diversos campos 
de estudio. Por ejemplo, en ciencias forenses permite com-
parar sospechosos mediante muestras de sangre, cabello, 
saliva o semen, a fi n de determinar responsabilidad o exone-
ración en juicios criminales. También es útil en la identifi ca-
ción de restos humanos, familiares extraviados, pruebas de 
paternidad, identifi cación de inmigrantes o personas indo-
cumentadas, para establecer relaciones biológicas familiares 
para confi rmar, por ejemplo, la situación legal de un menor, 
su nacionalidad u origen, y también son útiles para determi-
nar la compatibilidad de órganos en trasplantes, así como 
para defi nir el origen y/o la composición de alimentos; inclu-
so puede usarse en estudios evolutivos de poblaciones ani-
males salvajes o para postular hipótesis acerca de la genética 
poblacional y las migraciones humanas a través del tiempo.
A pesar de que este método de identifi cación mediante 
la huella de ADN se considera equivalente al código de 
barras de un producto comercial, ya que cada persona tiene 
un patrón genético específi co, hasta ahora los VNTR sólo 
dan evidencia de probabilidad (mayor o menor) de que el 
patrón genético analizado sea homólogo o concuerde con
el de una persona en particular. Sin embargo, esta probabi-
lidad estaría defi nida como de homología de 1 en 2 mil 
millones, lo que no descarta la posibilidad de que no lo sea 
o, lo que es más común, de que la técnica se haya llevado a 
cabo de manera poco confi able y haya error o falsos positi-
vos. Esto se ha abordado con prontitud y actualmente exis-
ten normas y reglamentaciones universales de seguridad y 
precisión en el análisis de huella de ADN, que permiten 
minimizar el error técnico.
Para solventar estos problemas es útil la automatización 
de los procesos, así como el análisis de combinaciones de 
polimorfi smos raros (opoco comunes entre las personas). 
Éstos permiten crear patrones que incrementan la probabi-
lidad de que las muestras en comparación efectivamente 
coincidan, en el caso de identifi car que provengan de la 
misma persona, o que correlacionen, en el caso de estable-
cer relaciones biológicas familiares, considerando las varia-
ciones debido a diferencias en raza o etnia. Todo ello 
involucra en gran medida a la genética de poblaciones para 
establecer relaciones entre líneas raciales.
En un futuro la huella del ADN podría ser una herra-
mienta útil de identifi cación para todas las personas al 
nacer, aunque sobre este tema todavía existe controversia 
respecto a asuntos bioéticos. Hasta el momento existen 
bases de datos, sobre todo de carácter judicial, que permi-
ten identifi car a sospechosos en juicios criminales, lo que 
deja fuera a todas las personas que no hayan pasado por 
algún proceso de este tipo. Se plantea que solicitar la huella 
genética de cualquier persona sin alguna razón de carácter 
penal podría considerarse discriminatoria. Esto sería fácil-
mente rebatible si la prueba se aplicase a toda persona al 
nacer, ya que sería una forma de identifi cación personal 
válida y confi able; sin embargo, los costos que implica llevar 
a cabo el análisis para cada persona aún son muy altos, lo 
que lo vuelve de momento una alternativa no práctica y 
poco viable.
Otra implicación de carácter ético se refi ere al diagnós-
tico genético, ya que realizar análisis de polimorfi smos aso-
ciados a enfermedades produce resultados (positivos o 
negativos) que atañen a la familia por completo y no sólo al 
propositus o individuo en estudio. Ello, en ocasiones, ante 
enfermedades o situaciones delicadas, genera confl ictos 
CAPÍTULO 18 • Polimorfi smos de ADN y huella genética 179
entre lo que deben o no saber los demás miembros de la 
familia y/o cuánto poder tiene el propositus para evitar que 
dicha información pueda difundirse o utilizarse para otros 
fi nes, de carácter comercial o legal que pudieran afectarle 
en su vida laboral o personal. Éste sería el caso si las compa-
ñías aseguradoras pudieran defi nir primas específi cas a 
personas con determinado patrón genético. Por otra parte, 
la identifi cación de factores de riesgo o predisposición a 
diversas enfermedades sería sumamente útil para la pre-
vención y el tratamiento adecuados de las enfermedades y 
generaría benefi cios médicos y socioeconómicos evidentes, 
sin dejar de lado por supuesto el estudio y el control del 
factor ambiental, con grandes implicaciones en el desarro-
llo y la expresión de cierto perfi l genético.
I. Identifi cación de fragmentos de restricción para genotipifi -
car de forma diferencial homocigotos de heterocigotos:
1. Indique en la línea inferior de cada carril los genotipos 
correspondientes a los siguientes fragmentos de diges-
tión, para cada una de las muestras de los pacientes re-
presentadas en el siguiente gel.
 Fragmentos de digestión esperados:
 GG (131, 103, 60 pb), GC (163, 131,103, 60 pb), CC 
(131 y 163 pb).
 Enzima de restricción utilizada: BglII
 Gel donde se muestra la digestión para el polimorfi smo 
TGFB1+915 C>G
II. Identifi cación de parentesco a partir de la herencia de ale-
los
1. De acuerdo con el siguiente patrón de bandeo, identifi -
que en la línea el genotipo de cada uno de los hijos en 
esta genealogía.
2. Considere el siguiente análisis de marcadores de una fa-
milia y, tomando como base los alelos distintivos de am-
bos padres, identifi que y explique la fi liación de cada uno 
de los hijos.
 Ejercicios de repaso 
Marcador
25 pb
300 pb
275 pb
250 pb
225 pb
200 pb
175 pb
150 pb
125 pb
100 pb
75 pb
50 pb
25 pb
1 2 3 4 5
PACIENTES
F1
1,2 3,4
1,4
F2
F3
5,6 7,8
5,7
Abuelos
Padres
Hijos
Genotipos
1
2
3
4
5
6
7
8
Madre Padre Hijo 1 Hijo 2 Hijo 3 Hijo 4
180 PARTE II • Metodología del ADN recombinante
Daniels M., Trowern A. Pharmacogenomics SNPing away. Bioche-
mist. 2003:19-23.
Hartl D. A primer of population genetics, 3ª ed. Boston: Sinauer 
Associates; 2000.
Jeffreys A.J., Wilson V., Thein S.L. Hypervariable ‘minisatellite’ 
regions in human DNA. Nature, 1985;314:67-73.
Jeffreys AJ, Wilson V, Thein S.L. Individual-specifi c ‘fi ngerprints’ of 
human DNA. Nature, 1985;316(6023):76-79.
Passarge E. Color Atlas of Genetics. Nueva York: Th ieme Medical 
Publishers; 1995:411.
Suzuki D.T., Griffi ths A.J.F., Miller J.H., Lewontin R.C., Introduc-
ción al análisis genético. Madrid: McGraw-Hill Interamericana, 
1992:800.
Wang H., Kim R.A., Sun D., Gao Y., Wang H., Zhu J., et al. Eva-
luation of the eff ects of 18 non-synonymous single-nucleotide 
polymorphisms of CYP450 2C19 on in vitro drug inhibition 
potential by a fl uorescence-based high-throughput assay. Xeno-
biótica, 2011;41(9):826-835.
Willer C.J., Bonnycastle L.L., Conneely K.N., Duren W.L., Jackson 
A.U., Scott L.J., et al. Screening of 134 single nucleotide po-
lymorphisms (SNPs) previously associated with type 2 diabetes 
replicates association with 12 SNPs in nine genes. Diabetes, 
2007;56(1):256-264.
 Bibliografía