Actividad de aprendizaje de Marcadores Moleculares: Detección de un defecto genético en bovinos mediante pruebas de ADN

Introducción: El conocimiento del genoma bovino y la utilización de marcadores de ADN han permitido conocer el origen de algunas enfermedades hereditarias y desarrollar técnicas de diagnóstico precoz. Mediante el aislamiento de ADN a partir de muestras nucleadas y técnicas de amplificación in vitro y digestión con enzimas de restricción se puede diagnosticar si un animal es portador de un gen letal o mutante para determinadas características. En la actualidad es posible estudiar enfermedades hereditarias del ganado bovino lechero como la deficiencia de adhesión leucocitaria bovina (BLAD).

La deficiencia en la capacidad de unión de leucocitos bovinos a los antígenos, más conocida como BLAD (Bovine Leuckocyte Adhesion Deficiency), es causante de la muerte de animales de la raza Holstein a los pocos meses de nacer (de 2 a 8 meses) debido a una susceptibilidad aumentada a la acción de agentes infecciosos. Su principal característica es ser una enfermedad autosómica recesiva que puede ser transmitida a la descendencia.

Se conoce la secuencia del gen normal que codifica para la subunidad β de las integrinas de la proteína bovina CD18 y se ha identificado el alelo bovino CD18 defectuoso.

La amplificación del ADN mediante reacción en cadena de polimerasa (PCR) específica para dicho locus, y posterior digestión del fragmento amplificado (101 bp) en forma separada con las enzimas de restricción Taq I y Hae III, permite visualizar en gel de agarosa al 4% los fragmentos de restricción.

En base al esquema de la Fig. 1, completar el cuadro 1 con el tamaño de los fragmentos de restricción esperados para muestras obtenidas de animales sanos (TL), portadores (BL) y enfermos (BLAD).

        Figura 1. ADN amplificado y efecto de la digestión con enzimas de restricción

Cuadro 1. Patrón de las bandas de los fragmentos de restricción (pb) posterior a la digestión con enzimas Taq I y Hae III.

ACTIVIDAD RESUELTA

La amplificación por PCR tanto del gen CD18 normal y su alelo defectuoso resulta en un fragmento de 101 pares de bases (pb). Sabemos, además, que hay tres genotipos/fenotipos posibles:

• TL/TL= homocigota (Normal);
• TL/BL= Heterocigoto (Normal, portador); 
• BL/BL= Homocigoto (enfermo)

Por lo que sí, posterior a la amplificación, el producto de 101 pares de bases se somete a digestión con Hae III, el alelo BL se corta en 3 fragmentos: 46, 19 y 36 pares de bases. En cambio, el alelo normal, TL, solo se corta en 2 fragmentos: 65 y 36 pares de bases.

Por lo que sí, posterior a la amplificación, el producto de 101 pares de bases se somete a digestión con Taq I, el alelo BL se corta en 2 fragmentos: 84 y 17 pares de bases. En cambio, el alelo normal, TL, solo se corta en 3 fragmentos: 52, 32 y 17 pares de bases.

En base al análisis previo de cómo se fragmentan cada uno de los alelos con ambos tipos de enzimas, podemos completar el Cuadro 1.

Cuadro 1. Patrón de las bandas de los fragmentos de restricción (en pares de bases) posterior a la digestión con enzimas Taq I y Hae III.

Recordar que las bandas migran en el gel de agarosa en función de su peso: Las de mayor pesa se ubican en la parte superior del gel, o lo que es lo mismo, más próximos al pocillo de siembra. Recordar sembrar un marcador de Peso Molecular que permita identificar el tamaño de las bandas.

Como ejemplo, se explica en detalle como completar las columnas 2, 3 y 4, en la que se usa Taq I.

• Un individuo homocigota normal, es decir, genotipo TL/TL: de cada alelo se amplifica idéntica secuencia, por poseer copias idénticas del gen, por lo que la digestión del ADN dará solamente las bandas de tamaño: 52, 32 y 17 pares de bases.
• Un heterocigota portador, es decir, genotipo TL/BL: de cada alelo se amplifica distinta secuencia, por lo que la digestión del ADN dará una mezcla de las bandas obtenidas de la digestión del alelo TL (52, 32 y 17 pares de bases) y del alelo BL (84 y 17 pares de bases), es decir, en total se observarán CUATRO BANDAS: 84, 52, 32 Y 17 pares de bases (el fragmento de 17 pares de bases es común a ambos alelos).
• Un homocigota Enfermo, es decir, genotipo BL/BL: de cada alelo se amplifica idéntica secuencia, ya que es homocigota, por lo que la digestión del ADN dará solamente las bandas de tamaño: 84 y 17 pares de bases.

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