Amplificación genética

En 1968, Donald D. Brown e Igor B. Dawid estudiaban el ADN ribosómico amplificado, el ADN que codifica los ARN ribosómicos 28S y 18S , y describieron la “amplificación génica específica” en ovocitos . ^{[ 3 ]} En este trabajo con ovocitos de anfibios, se encontraron copias adicionales de ADN ribosómico en la vesícula germinal; estas están asociadas con nucléolos extracromosómicos . ^{[ 3 ]} Se encontró que el ADN ribosómico amplificado estaba enriquecido en relación con el ADN nuclear total y en relación con el ADN homólogo a los ARN 4S y 5S. ^{[ 3 ]} Los autores encontraron evidencia de copias adicionales de ADN ribosómico en ovocitos de varios anfibios y también en un gusano equiuroideo y una almeja de surf . ^{[ 3 ]} Este artículo proporcionó algunas de las primeras evidencias de una alteración génica reversible y específica del tipo celular durante el desarrollo. ^{[ 3 ]}

En el marco de la selección natural o artificial , existen casos documentados en los que el aumento del número de copias de un gen mediante la amplificación génica incrementa la expresión de un gen objetivo o de resistencia; entre los casos más conocidos se incluyen la resistencia a los herbicidas en las plantas, o la resistencia a los fármacos o antimicrobianos en bacterias o levaduras.

Por ejemplo, en Saccharomyces cerevisiae , la resistencia al cobre está asociada con un mayor número de copias de CUP1 , que codifica una metalotioneína. ^{[ 4 ]} El nivel de resistencia al cobre es proporcional al número de copias de CUP1 , y el locus puede aparecer en copias repetidas en tándem. ^{[ 4 ]}

También existen numerosos ejemplos en los que las bacterias aumentan su resistencia mediante la amplificación de genes que codifican dianas farmacológicas, funciones de eflujo o enzimas modificadoras de antibióticos. En esta última categoría, se han documentado casos de resistencia al betalactámico ampicilina en los que cepas bacterianas se adaptaron a altos niveles del antibiótico mediante la amplificación del gen que codifica la enzima betalactamasa AmpC . ^{[ 5 ]}

En las plantas, existen numerosos ejemplos de amplificación genética para la tolerancia a herbicidas, en respuesta a las fuerzas selectivas de herbicidas como el glifosato . En condiciones de campo, después de repetidos tratamientos agrícolas y durante varios años, se ha observado una amplificación genómica de la EPSP sintasa en malezas resistentes al glifosato como el amaranto de Palmer , la kochia , la amaranthus tuberculatus , el pasto pata de gallo , el raigrás italiano y el pasto azul anual . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} La actividad enzimática de la enzima EPSP sintasa es inhibida por igual por el glifosato tanto en plantas resistentes como susceptibles, pero el número de copias relativas del gen codificante aumenta en las plantas resistentes al glifosato entre 5 veces y >160 veces, lo que resulta en un aumento significativo de la enzima objetivo del glifosato y permite que las malezas sobrevivan. ^{[ 7 ]} La amplificación del gen de la EPSP sintasa es uno de los principales mecanismos de resistencia al glifosato en malezas como resultado del aumento del número de copias y la expresión de la EPSP sintasa. ^{[ 8 ]}

A nivel genómico, la cantidad de ADN o el número de genes también puede aumentar dentro de un organismo a través de la duplicación génica , un mecanismo principal mediante el cual se genera nuevo material genético durante la evolución molecular . Las fuentes comunes de duplicaciones génicas que conducen a la amplificación génica incluyen la recombinación ectópica , los eventos de retrotransposición y el deslizamiento de la replicación . ^{[ 9 ]} Los eventos evolutivos o cromosómicos a mayor escala pueden implicar aneuploidía o poliploidía , y no se consideran típicamente como amplificación génica que conduce a un aumento de copias de un gen o región genómica específica.