libro sec cardio genetica 2015

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1C a p í t u l o

1.1. Introducción

Desde que en 1953 los doctores James Watson y Francis Crick

descifraran la estructura del ADN y el código genético, se han

realizado gigantescos progresos en el campo de la genética hu-

mana. El Dr. Watson, anticipándose a su tiempo, dijo que “antes

pensábamos que nuestro futuro estaba en las estrellas. Ahora sabe-

mos que está en nuestros genes”.

En la actualidad, el gran avance tecnológico, junto con el desarro-

llo de ambiciosos proyectos de investigación, como el Proyecto

Genoma Humano, está permitiendo identifi car una gran cantidad

de variantes genéticas con implicaciones clínicas.

Los avances realizados en el campo de la genética clínica ponen

de manifi esto la importancia de conocer y manejar adecuada-

mente los conceptos de la genética humana, con el objetivo de

interpretar los datos genéticos más relevantes y aplicarlos en la

terapia clínica. En la nueva era de la “medicina personalizada” es

fundamental conocer la aplicación de las diferentes técnicas de

genética clínica y las ventajas que pueden aportar en el campo

del diagnóstico, el pronóstico y la estratifi cación de riesgos de

muchas patologías cardiovasculares.

Este primer capítulo trata de ofrecer la información esencial

sobre los conceptos básicos de la genética humana y sus ba-

ses moleculares, los principales tipos de enfermedades gené-

ticas, las leyes de la herencia, el origen e impacto de las varia-

ciones genéticas y las principales estrategias de diagnóstico

genético.

1.2. Estructura y codificación de la información genética

Concepto de cromosoma

En los humanos, la información genética es transferida a la des-

cendencia a través de una estructura localizada en el interior del

núcleo celular que se denomina cromosoma. Los cromosomas

son una unidad estructural e independiente en forma de baston-

cillos, que surgen como resultado de un proceso de plegamien-

to de una conformación superenrollada del ADN que se conoce

como cromatina(1) (Figura 1.1).

El humano presenta 23 pares de cromosomas (22 pares somá-

ticos y 1 par de cromosomas sexuales), heredando un juego

de cada par de cromosomas de cada progenitor(1). La presen-

cia de dos copias de los cromosomas recibe el nombre de

diploidía.

Diferencia conceptualentre cromatina y cromosoma

La cromatina y el cromosoma son dos aspectos morfológica-

mente distintos que se diferencian en el nivel de compacta-

ción del ADN. El ADN siempre está compactado en forma de

cromatina hasta el momento en el que se inicia el proceso

de división celular, que es cuando la cromatina comienza a

plegarse sobre sí misma hasta formar los cromosomas (véase

la Figura 1.1).

Genes y conceptos básicos de genética

José Javier Zamorano León

Aula Innovación Tecnológica y Clínica Aplicada (AINTEC). Departamento de Medicina. Universidad Complutense de Madrid. Madrid. España

2

Cardio Genét icaBloque 1 - Pr inc ip ios bás icos y conceptos genét icos

Figura 1.1. Almacenamiento celular de la información genética.

El ADN es una molécula formada por una larga secuencia de cuatro

tipos de nucleótidos, que adquiere una conformación bicatenaria

y que se reparte en 23 pares de cromosomas. El gen es la unidad

de la herencia. La estructura bicatenaria del ADN se genera por

la unión de las bases nitrogenadas siguiendo la complementariedad

de bases: A-T y G-C

Estructura del ADN

El ácido desoxirribonucleico o ADN es la molécula que contiene

y almacena la información genética. La molécula de ADN es una

cadena de nucleótidos que se compone de un azúcar (desoxirri-

bosa), una base nitrogenada que puede ser adenina (A), timina

(T), citosina (C) o guanina (G), y fi nalmente un grupo fosfato que

sirve para unir los diferentes nucleótidos de la cadena(2, 3) (Figura

1.2). El orden secuencial de las cuatro bases nitrogenadas (A, T,

C, G) a lo largo de la cadena de ADN es lo que codifi ca la infor-

mación genética.

El ADN no se encuentra como una cadena o hebra indivi-

dual, sino como una hebra bicatenaria, es decir, como una

pareja de cadenas que se unen entre sí por complementa-

riedad de bases nitrogenadas (A-T y C-G). Las dos cadenas

de ADN complementarias entre sí se enroscan sobre sí mis-

mas formando una conformación de doble hélice(2, 3) (véase

la Figura 1.1).

Concepto de gen

Se estima que el genoma humano contiene entre 20.000-25.000

genes, lo que representa tan sólo el 29% del genoma humano(4).

El resto está formado por regiones no codifi cantes, que pueden

regular la expresión de los genes o brindar estabilidad estructural

al cromosoma.

Los genes son regiones dentro de la molécula de ADN que con-

tienen codifi cada la información para la síntesis de proteínas.

Estructuralmente el gen puede dividirse a su vez en dos regio-

nes: exones e intrones(5) (véase la Figura 1.3 más adelante).

Los exones son las secuencias génicas que, por un mecanismo

celular denominado traducción, van a servir como molde para

la generación de los distintos aminoácidos que componen las

proteínas. Los intrones se defi nen como la región de ADN que

fl anquea a los exones. Aunque los intrones inicialmente se defi -

nían como una región del gen que no codifi caba para una pro-

teína, en la actualidad se conoce que algunos intrones, median-

te un mecanismo denominado splicing alternativo, sí codifi can

para productos proteicos.

Figura 1.2. Estructura del nucleótido y bases nitrogenadas. El nucleótido está formado por un azúcar (desoxirribosa en el caso del ADN y ribosa en

el caso del ARN), un ácido fosfórico y una base nitrogenada. Las bases nitrogenadas guanina (G), citosina (C) y adenina (A) son comunes para ADN y

ARN. La base nitrogenada timina (T) se da sólo en el ADN y es sustituida en el ARN por el uracilo (U)

1 Genes y conceptos bás icos de genét ica

3

1.3. Expresión génica

La información codifi cada en cada gen genera proteínas con una

estructura y una funcionalidad determinadas, que les permite des-

empeñar las funciones específi cas de cada tipo celular. Este proceso

de formación de proteínas a partir de la información codifi cada en

los genes se denomina expresión génica y se lleva a cabo a través de

dos procesos, denominados transcripción y traducción (Figura 1.3).

La correcta expresión génica en los diferentes tejidos requiere un

complejo sistema de regulación. De forma muy general, se puede

decir que este control se logra a través de unas proteínas deno-

minadas factores de transcripción y de unas secuencias génicas

denominadas promotores(6). Los factores de transcripción son los

encargados de comenzar el proceso de transcripción de cada gen,

en función de las señales recibidas y de las necesidades celulares(6).

Proceso de transcripción: del ADN al ARN

La generación de hebras de ácido ribonucleico (ARN) a partir del

ADN se denomina transcripción. La molécula de ARN consiste en

una cadena de ribonucleótidos formados por una ribosa, un grupo

fosfato y una de las cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), guani-

na (G), uracilo (U, que sustituye a la timina del ADN) y citosina (C).

Los diferentes tipos de ARN que básicamente se pueden encon-

trar son los ARN ribosomales (ARNr), los ARN de transferencia

(ARNt) y el ARN mensajero (ARNm). El ARNm es el que realmente

lleva codifi cada la información para la generación de la proteína.

Por ello, a partir de ahora el siguiente contenido se centrará en el

proceso de transcripción de una hebra de ARNm.

La enzima encargada de generar la molécula de ARNm es la ARN

polimerasa tipo II. Esta enzima genera las hebras de ARNm unien-

do ordenadamente nucleótidos y tomando como molde la se-

cuencia de nucleótidos de la hebra de ADN. Durante este proceso

se siguen las leyes de complementariedad de bases de Watson y

Crick(2, 3), con una diferencia fundamental con respecto a la com-

plementariedad de bases de ADN, y es que en la hebra de ARN se

introducirá una nueva base, el uracilo (U), en sustitución de la timi-

na (T). Es decir, cuando la ARN polimerasa identifi que una adenina

en la cadena plantilla de ADN, se añadirá un uracilo en la cadena

de ARN. La ARN polimerasa II transcribe a ARNm tanto los exones

como los intrones del ADN (Figura 1.3).

Las moléculas de ARNm sintetizadas por

la ARN polimerasa en el interior del núcleo

de la célula se denominan transcritos pri-

marios o inmaduros. Estos transcritos pri-

marios sufren dos modifi caciones antes de

salir del núcleo celular. La primera modifi -

cación de la etapa de maduración consiste

en la adición de un nucleótido uracilo mo-

difi cado en el extremo 5´(7), seguido de la

unión de una cola de poliadeninas (poli-A)

en el extremo 3´(8). Estos cambios aportan

estabilidad estructural al ARNm inmaduro.

Posteriormente, las hebras de ARNm in-

maduras sufrirán un proceso de splicing o

eliminación de las regiones no codifi cantes

(intrones) y empalme de las regiones codi-

fi cantes (exones), mediante un complejo

proteico denominado espliceosoma(9). El

splicing da forma al transcrito maduro, que

saldrá al citoplasma celular, donde gene-

rará una proteína a través del proceso de

traducción (Figura 1.3).

Proceso de traducción proteica: del ARN a la proteína

La traducción es el paso fi nal de la ex-

presión génica, por el que la información

Figura 1.3. Proceso global de expresión génica, transcripción y traducción. Procesos requeridos

para generar proteínas a partir de un gen

4


contenida en el ARNm se traduce a proteína. Para comprender

el proceso de traducción proteica se debe añadir el concepto de

lenguaje o código genético(10).

El código genético está constituido únicamente por las cuatro

bases presentes en el ARN: A, U, G y C. Las palabras de este

código únicamente pueden contener tres letras, y a este tri-

plete se le denomina codón. Por tanto, el número de tripletes

o codones totales posibles únicamente puede ser de 64. De

estos 64 codones, 3 de ellos se corresponden con señales de

fi nalización de la traducción o señal STOP (UAG, UGA y UAA)

y los otros 61 tripletes o codones se corresponden con 1 de

los 20 aminoácidos esenciales que componen las proteínas(10)

(Tabla 1.1). Obviamente hay tripletes redundantes, es decir,

existen diferentes tripletes que codifi can para el mismo ami-

noácido. Por esta característica, se dice que el código genético

es degenerado.

Aminoácidos Símbolos Tripletes codifi cantes/codones

Aminoácidos no polares

Metionina Met M AUG (triplete de iniciación)

Alanina Ala A GCA GCC GCG GCU

Glicina Gly G GGA GGC GGG GGU

Valina Val V GUA GUC GUG GUU

Leucina Leu L UUA UUG CUA CUC CUG CUU

Isoleucina Ile I AUA AUC AUU

Prolina Pro P CCA CCC CCG CCU

Fenilalanina Phe F UUC UUU

Triptófano Trp W UGG

Cisteína Cys C UGC UGU

Aminoácidos polares cargados negativamente

Ácido aspártico Asp D GAC GAU

Ácido

glutámico

Glu E GAA GAG

Aminoácidos polares cargados positivamente

Arginina Arg R AGA AGG CGA CGC CGG CGU

Lisina Lys K AAA AAG

Histidina His H CAC CAU

Aminoácidos polares no cargados

Asparagina Asn N AAC AAU

Glutamina Gln Q CAA CAG

Serina Ser S AGC AGU UCA UCC UCG UCU

Treonina Thr T ACA ACC ACG ACU

Tirosina Tyr Y UAC UAU

Tripletes STOP, no codifi cantes para aminoácidos

CODONES STOP STOP X UAA UAG UGA (tripletes de STOP)

Tabla 1.1. Código genético

La traducción la llevan a cabo los ribosomas presentes en el

citoplasma celular. El proceso consiste en la lectura de los tri-

pletes o codones de la secuencia de ribonucleótidos que com-

ponen el ARNm y en la unión ordenada de los diferentes ami-

noácidos que se corresponden con la lectura de los tripletes

(véase la Tabla 1.1). El proceso de la traducción se inicia con la

señal de inicio de traducción (triplete AUG, codifi cante para el

aminoácido metionina) y fi naliza cuando el ribosoma identifi ca

cualquiera de los tres tripletes STOP (UAG, UGA, UAA)(10) (véase

la Tabla 1.1). El resultado fi nal de la traducción es una secuen-

cia lineal de aminoácidos que siempre comienza con una me-

tionina, y es esta secuencia de aminoácidos la que aporta la

funcionalidad específi ca de cada proteína.

Para resumir (Tabla 1.2), el proceso de expresión génica con-

siste en la formación de una secuencia lineal de aminoácidos

(proteína) que viene determinada por la secuencia lineal de

ribonucleótidos del ARNm, que a su vez se generó tomando

como molde la secuencia lineal de bases nitrogenadas del ADN

(véase la Figura 1.3).

Enlaces web

· http:www.johnkyrk.com/chromosomestructure.esp.html

· http:www.johnkyrk.com/DNAanatomy.esp.html

· http:www.learner.org/channel/courses/biology/units/genom/

images.html

· http:www.johnkyrk.com/DNAtranscription.esp.html

· http:www.johnkyrk.com/DNAtranslation.esp.html

Tabla 1.2. Direcciones de Internet donde se pueden encontrar

imágenes y animaciones sobre la estructura de los cromosomas,

el ADN y el proceso de expresión génica

1.4. Tipos de enfermedades hereditarias

Las enfermedades hereditarias se pueden clasifi car en monogé-

nicas y poligénicas en función del número de genes afectados y

los factores que intervienen en la enfermedad:

• Monogénicas. Se caracterizan por la mutación de un solo

gen. También se llaman enfermedades hereditarias mende-

lianas, por transmitirse a la descendencia según las leyes de

Mendel(11). Se conocen más de 700 rasgos mendelianos des-

critos en el Catálogo de la herencia mendeliana del hombre(12),

de los que un alto porcentaje pueden provocar enfermeda-

des. Algunos ejemplos de enfermedades monogénicas car-

díacas son el síndrome de QT largo y el síndrome de Brugada.

• Poligénicas. Se producen por la combinación de múltiples

factores ambientales y mutaciones en varios genes, normal-

mente en diferentes cromosomas. Estas enfermedades no


5

siguen el patrón de herencia mendeliana. Algunos ejemplos

son la hipertensión arterial esencial o la diabetes mellitus no

insulinodependiente.

1.5. Leyes de la herencia genética

Las leyes básicas de la herencia genética sirven para entender los

patrones en la transmisión de enfermedades hereditarias. Exis-

ten diferentes patrones de herencia en función de la localización

del gen mutado y de si se requieren una o dos copias normales del

gen para una actividad proteica normal.

Por lo general, las enfermedades monogénicas se transmiten

cumpliendo uno de los siguientes patrones:

1. Patrón de herencia autosómica. Este tipo de herencia se

da cuando el gen se encuentra en uno de los 22 pares de

cromosomas no sexuales o autosomas, y puede afectar con

igual probabilidad a hijos e hijas. Este patrón de herencia se

divide a su vez en dos subtipos en función de la dominancia

genética (Figura 1.4):

Herencia autosómica dominante. Consiste en que el

alelo alterado es dominante sobre el normal y basta una

sola copia para que se exprese la enfermedad. El alelo

alterado puede heredarse de cualquiera de los dos pro-

genitores que va a padecer la enfermedad.

Herencia autosómica recesiva. Se da cuando el alelo

alterado es recesivo sobre el normal, por lo que una sola

copia del alelo alterado no provoca la enfermedad. El ale-

lo alterado tiene que heredarse de ambos progenitores

para expresarse la enfermedad.

2. Patrón de herencia ligada al sexo. Se produce cuando

existen alteraciones en genes localizados en los cromosomas

determinantes del sexo (X o Y). Este tipo de herencia también

se puede dividir en función del cromosoma sexual y la domi-

nancia genética (Figura 1.5):

Herencia dominante ligada al cromosoma X. Se pro-

duce cuando un único gen alterado del cromosoma X de

uno de los progenitores es capaz de causar la enfermedad.

Herencia recesiva ligada al cromosoma X. Se da

cuando el alelo localizado en el cromosoma X es re-

cesivo sobre el normal, por lo que una sola copia del

alelo alterado no provoca la enfermedad. Normalmente

se da con más frecuencia en hombres dado que tienen

un único cromosoma X. En cambio, las mujeres, al tener

dos cromosomas X, si sólo heredan un alelo mutado,

serán portadoras pero no desarrollarán la enfermedad.

Herencia ligada al cromosoma Y. Tiene lugar cuando

los genes se encuentran en el segmento diferencial del

cromosoma Y. La enfermedad se manifestará en todos

los varones descendientes, independientemente de

que el alelo sea recesivo o dominante.

3. Patrón de herencia materna. Consiste en la variación de

genes situados en las mitocondrias. Se

denomina “materna” porque las mito-

condrias sólo se heredan de las madres.

Todos los hijos e hijas de una mujer afec-

tada heredarán las mitocondrias con la

mutación y se verán afectados por la en-

fermedad. Por el contrario, ninguno de

los hijos e hijas de un hombre afectado

heredarán la alteración ni desarrollarán

la enfermedad (Figura 1.6).

1.6. Variabilidad genética. Mutaciones y polimorfismos

Todos los individuos presentan el 99,9%

de su composición genética idéntica. Las

variaciones en la secuencia del ADN entre

*Aa aa

*Aa *Aa aa aa

50%

enfermos

50%

sanos

*aa *aa

*aa*a*a a*a aa

25%

enfermos25%

sanos50% sanos

portadores

Figura 1.4. Patrones de herencia autosómica

6


los individuos es lo que explica las diferencias entre todos nosotros,

y no sólo las diferencias físicas, sino también las diferencias en el

riesgo de sufrir ciertas patologías, en la respuesta a los tratamientos

farmacológicos, etc. La variación genética consiste en la presencia

de cambios genéticos heredables a nivel celular. Las mutaciones y

los polimorfi smos son ejemplos de variaciones genéticas.

Qué es una mutación

En principio, el ADN tiene una alta estabilidad en su transmi-

sión y existen mecanismos celulares de reparación del ADN. Sin

embargo, a veces pueden producirse errores en la disposición

de los nucleótidos de un gen, originándose una mutación.

Tipos de mutaciones

Las mutaciones pueden darse a nivel genómico, a nivel cromo-

sómico y, fi nalmente, a nivel molecular (mutaciones génicas o

puntuales):

• Mutaciones genómicas. Afectan al conjunto del genoma.

Estas mutaciones se deben a errores en la separación de los

Figura 1.5. Patrones de herencia ligados al sexo

Figura 1.6. Patrón de herencia materna o mitocondrial


7

pares de cromosomas homólogos durante la meiosis, au-

mentando el número de juegos cromosómicos (poliploidía)

o reduciéndolo a un único juego (monoploidía).

• Mutaciones cromosómicas. Son cambios estructurales que

afectan a un segmento del cromosoma mayor a un gen.

• Mutaciones génicas o puntuales. Ocurren a nivel molecu-

lar y generan cambios en la secuencia lineal de los nucleóti-

dos que conforman un gen. Las mutaciones puntuales son

las más frecuentes en la patología cardiovascular (Vídeo

1.1). Básicamente las mutaciones puntuales se pueden agru-

par en varias categorías (véase la Figura 1.7):

Sustitución. Se produce un reemplazo de nucleótidos,

es decir, un nucleótido es sustituido por otro diferente.

La sustitución de un nucleótido por otro puede no con-

llevar cambio de aminoácido, y en este caso se habla de

alteraciones genéticas silentes. Esto ocurre porque

hay diferentes codones que codifi can para un mismo

aminoácido (véase la Tabla 1.1). Esta alteración genética

no produciría ninguna afectación fenotípica.

En otras ocasiones, la sustitución de un nucleótido por

otro dará lugar a un codón codifi cante para un ami-

noácido diferente, son las alteraciones genéticas con

cambio de sentido (en inglés missense). La consecuen-

cia funcional en la proteína que se genera dependerá en

gran medida de si las propiedades del aminoácido susti-

tuido son muy diferentes al original.

Finalmente, también están las sustituciones que se co-

nocen como alteraciones genéticas terminadoras (en

inglés, nonsense), que se producen cuando la sustitu-

ción de un nucleótido genera un codón de terminación.

Normalmente esta sustitución dará lugar a una proteína

truncada no funcional que tendrá como consecuencia

un cambio fenotípico importante.

Inserción o eliminación (deleción) de uno o más nu-

cleótidos. Estos tipos de mutación suelen modifi car el

marco de lectura (orden de lectura de tripletes de nu-

cleótidos o codones) durante la traducción proteica, lo

que normalmente conlleva la formación de proteínas no

funcionales. Sin embargo, cuando el número de nucleó-

tidos insertados o eliminados es múltiplo de tres, no se

provocaría un cambio en el marco de lectura, la cadena

de aminoácidos sólo se verá afectada en los aminoácidos

correspondientes a los tripletes insertados o eliminados.

Qué es un polimorfi smo

Los polimorfi smos son alteraciones genéticas con una preva-

lencia en la población superior al 1%. Los polimorfi smos son

muy frecuentes en la población y tienen diferentes repercusio-

nes clínicas: algunos son inertes y no aportan benefi cios ni per-

juicios, otros inducen benefi cios a la salud(13) y otros polimor-

fi smos son causantes de perjuicios clínicos graves(14). El tipo de

polimorfi smo más frecuente en la población es el polimorfi smo

de un solo nucleótido (SNP, por sus siglas del inglés de single

nucleotide polymorphism), que consiste en la sustitución de un

único nucleótido. Los SNP ocurren cada 100-300 bases a lo lar-

go del genoma humano de más de 3.000 millones de bases, por

tanto, un individuo presentará millones de SNP.

Diferencia entre mutación y polimorfi smo genético

Cuando se habla de variaciones genéticas, a menudo se con-

funden los términos polimorfi smo y mutación. Se considera

con frecuencia que el polimorfi smo signifi ca una variante que

no provoca cambio fenotípico, o lo que es lo mismo, que no

tiene ninguna repercusión patológica. Pero ello es un error, ya

que existen polimorfi smos que pueden asociarse a situaciones

patológicas(14, 15). En realidad, la única diferencia entre el poli-

morfi smo y la mutación radica en su prevalencia en la pobla-

ción. Como se describe en el apartado anterior, se denomina

Figura 1.7. Principales tipos de mutaciones puntuales. Se toma como

referencia o wild type la secuencia control. La fl echa amarilla señala

dónde se produce la mutación

Vídeo 1.1. Mutación genética: parada cardíaca

8


polimorfi smo cuando la alteración genética se encuentra en la

población en un porcentaje mayor al 1%, mientras que se habla

de mutación cuando la alteración genética afecta a menos del

1% de la población general.

Nomenclatura de las alteraciones genéticas

Las mutaciones se pueden nombrar utilizando la numeración

de nucleótidos de la secuencia genómica (g.: secuencia en el

que están incluidos nucleótidos codifi cantes y no codifi cantes

a aminoácidos) o del ADNc (c.: secuencia en el que sólo están

incluidos los nucleótidos codifi cantes a aminoácidos), así como

la numeración de la cadena de aminoácidos que componen la

proteína.

A nivel nucleotídico

• Variantes localizadas en los exones. Para localizar la mu-

tación dentro del gen se toma como referencia la adenina

del codón o el triplete de inicio de traducción proteica ATG

(véase la Tabla 1.1). La adenina de este triplete toma la posi-

ción +1 y el resto de nucleótidos se numeran tomando como

referencia esa adenina. Es decir, el nucleótido anterior a la

adenina del triplete de inicio ocupa la posición –1 y la timina

del triplete de inicio ocupa la posición +2(16, 17).

El esquema generalmente utilizado para describir una

variante genética en los exones es: localización en el gen

+ nucleótido/s wild type + tipo de cambio + nucleótido/s

nuevo/s. En el tipo de cambio también se sigue una nomen-

clatura específi ca. Para las sustituciones se utiliza el signo “>”,

para las deleciones se añade “del” y fi nalmente para las in-

serciones se añade “ins”. Los rangos se indican con un guión

bajo. Las combinaciones de dos o más alteraciones se sepa-

ran con el signo “+” y se incluyen entre corchetes(16, 17). Por

ejemplo:

23G>A: en la posición 23 se sustituye una guanina (G)

por una adenina (A).

23delG: eliminación o deleción de la guanina (G) en po-

sición 23.

23_24insA: se trata de la inserción de una adenina (A)

entre los nucleótidos 23 y 24.

[23G>A + 130delT]: la sustitución y la deleción ocurren

en el mismo alelo.

[23G>A] + [130delT]: la sustitución y la deleción ocu-

rren en alelos diferentes.

• Variantes localizadas en los intrones. Cuando se quiere

señalar una alteración localizada en un intrón, el número de

localización irá precedido del signo negativo y se numerará

a partir del primer nucleótido del exón que le sigue o con un

signo positivo, y se numerará a partir del último nucleótido

del exón que le antecede. También se puede usar la sigla “IVS”

como sinónimo de “intrón”(16, 17). Por ejemplo:

IVS5+2G>T o 750A+2G>T: la adenina que ocupa la po-

sición 750 es el último nucleótido del exón 5, luego +2 es

la G que se sustituye por una timina en el intrón 5.

IVS4-2C>A o 615T-2C>A: la timina que ocupa la po-

sición 615 es el primer nucleótido del exón 4 , luego –2

es la C que se sustituye por una adenina en el intrón 4.

A nivel aminoacídico

Para localizar variantes en la cadena de aminoácidos se indica el

número del aminoácido y el cambio, considerando la metionina

iniciadora como +1(16, 17).

El esquema utilizado para describir una variante a nivel proteico

es: aminoácido wild type + localización en la proteína + aminoáci-

do nuevo. Se recomienda usar el código de aminoácidos de una

letra, aunque también puede utilizarse el de tres letras, emplean-

do la letra “X” para indicar un codón de parada (véase la Tabla

1.1). Por ejemplo:

• R125D: la arginina (R) en posición 125 se sustituye por ácido

aspártico (D).

• R125X: la arginina (R) en posición 125 se convierte en codón

de parada, generando una proteína truncada.

• R125del: deleción de la arginina en la posición 125.

1.7. Importancia del diagnóstico genético molecular

El diagnóstico de las enfermedades hereditarias, como cual-

quier otro proceso diagnóstico, pretende la determinación de

la causa de una enfermedad. Sin embargo, el diagnóstico gené-

tico molecular presenta algunas características diferenciadoras

signifi cativas. En este sentido, el resultado de un diagnóstico

genético no sólo tiene efectos sobre el paciente o probando,

sino que todos los individuos emparentados pueden verse

afectados(18). Por tanto, la unidad de estudio en el diagnóstico

genético es la familia y todo proceso de diagnóstico implica un

estudio familiar.

El diagnóstico genético requiere una precisa caracterización clí-

nica del probando. En muchas ocasiones, el diagnóstico genéti-

co se utiliza como diagnóstico diferencial en el que se pretende

confi rmar o contrastar, frente a distintas opciones, la causa de

una determinada patología(19). En este sentido es imprescindible

la colaboración entre el personal clínico y el genetista en la ela-

boración del historial médico del paciente.

La estrategia y los métodos de diagnóstico genético más apro-

piados dependerán de múltiples factores, como el posible co-

nocimiento de la localización de la variante genética, el tipo de


9

alteración genética e incluso el patrón de herencia que presente

la patología estudiada.

Elaboración e interpretaciónde un árbol genealógico

La aproximación más simple que se puede hacer en el diagnós-

tico de una enfermedad hereditaria es el estudio de su patrón

de herencia. Este paso es fundamental en todo diagnóstico

genético y se realiza a través de la generación de un árbol ge-

nealógico.

Para la construcción de los árboles genealógicos se utiliza una

serie de reglas y símbolos aceptados por convenio(20). Cada ge-

neración debe asignarse con un número romano situado a la iz-

quierda del gráfi co y cada individuo, con un número arábigo al

lado de su correspondiente símbolo. En la Figura 1.8 se muestra

un ejemplo de árbol genealógico con los principales símbolos

utilizados en genética clínica.

I

II

III

IV

1

1

1

1

2

2

2

2

3

3

3

4

4

4

5

5

6

6

7

?

Varón Mujer Varón

afectado

Mujer

afectada

Varón

portador

carácter

recesivo

Mujer

portadora

carácter

recesivo

Varón

fallecido

Mujer

fallecida

Varón portador alteración

cromosoma sexual

Mujer portadora alteración

cromosoma sexual

Probando

Sexo

desconocido

Matrimonio Matrimonio

cosanguíneoMatrimonio

sin descendencia

Gemelos

monocigóticos

Gemelos

Dicigóticos

? ? Antecedentes

familiares

desconocidos

Parentesto

Descendientes

Hermanos

Figura 1.8. Árbol genealógico. Simbología más utilizada

en la elaboración de los árboles genealógicos

Aproximaciones para diagnosticar una enfermedad hereditaria

Los patrones mendelianos clásicos no son siempre sencillos

cuando se analizan en genealogías humanas. Existen múltiples

factores, como la variabilidad de la manifestación clínica, la va-

riabilidad de la base genética de la patología e incluso la variabi-

lidad de la expresión génica, que pueden modifi car el fenotipo

de los miembros de una familia y ocultar el patrón de herencia.

Se presentan a continuación las estrategias y métodos diagnós-

ticos más comúnmente utilizados en el diagnóstico de enferme-

dades genéticas (Figura 1.9).

Figura 1.9. Posible estrategia dicotómica para el diagnóstico

de una patología hereditaria

Diagnóstico citogenético

Un elevado número de patologías genéticas se deben a altera-

ciones cromosómicas. La estrategia diagnóstica más adecuada

para este tipo de patología consiste en estudios genéticos, que

persiguen la caracterización cromosómica del probando y de

su familia. Dicha caracterización se basa principalmente en la

elaboración del cariotipo y en el estudio de posibles alteracio-

nes tanto en la estructura como en el número de cromosomas

mediante técnicas de bandeado en cromosomas, de hibrida-

ción por fl uorescencia (FISH) e hibridación por genómica com-

parativa (CGH)(21).

Estudios de asociación y factores de riesgo

Si se trata de una patología con una herencia multifactorial que

no sigue las leyes de la herencia mendeliana, se pueden determi-

nar variantes genéticas de riesgo y/o pronóstico de la enferme-

dad mediante estudios de asociación.

Los estudios de asociación persiguen identifi car la posible rela-

ción entre una variante genética y una enfermedad. En la actua-

10


lidad, los estudios de asociación genómica amplia o de genoma

completo (GWAS, por las siglas del inglés genomic wide associa-

tion study) se están imponiendo como una de las mejores formas

de estudiar las bases genéticas de las enfermedades comple-

jas(22). Esta técnica permite genotipar y analizar aproximadamen-

te 250.000 SNP en cientos de miles de individuos.

Diagnóstico directo e indirecto mediante marcadores

Si se trata de una enfermedad presumiblemente monogénica y

con herencia mendeliana defi nida, la estrategia diagnóstica de-

penderá de si se conoce o no el gen o los genes responsables de

la enfermedad.

Si los genes responsables de la patología en estudio no se cono-

cen, se podría predecir el riesgo de sufrir la enfermedad a través

del diagnóstico indirecto con marcadores. Este diagnóstico se

basa en la identifi cación de marcadores específi cos que señalan

el cromosoma portador de la mutación. Posteriormente se deter-

minará qué cromosomas han heredado los hijos para predecir la

probabilidad de que también hayan heredado la mutación. Este

tipo de diagnósticos se basa en estudios de ligamientos.

El diagnóstico directo consiste en el estudio de las secuencias

genéticas para identifi car la presencia de mutaciones en uno o

varios genes implicados en el origen y/o el desarrollo de la en-

fermedad. Existen múltiples técnicas de diagnóstico directo. Sin

embargo, el máximo nivel de precisión del diagnóstico directo

se obtiene mediante la secuenciación directa de los genes,

técnica de referencia en este ámbito(23). En la actualidad, gracias

a los secuenciadores masivos y al avance de la bioinformática

se pueden analizar cientos de genes de forma simultánea en

pocos días.

1.8. Ventajas y limitaciones del estudio genético para el cardiólogo

Ventajas

La identifi cación y el análisis de los genes causantes de enfer-

medades permiten, cada vez en mayor medida, mejorar las op-

ciones diagnósticas, preventivas y terapéuticas de numerosas

patologías cardíacas (Tabla 1.3).

• Diagnóstico diferencial. El diagnóstico genético general-

mente identifi ca el gen y la alteración causante de la enfer-

medad, lo que permite confi rmar o contrastar diagnósticos

clínicos dudosos entre diferentes patologías con fenotipos

muy parecidos pero con pronósticos y riesgos diferentes.

Ejemplos típicos son las enfermedades marfanoides de sín-

drome de Marfan y de Loeys-Dietz, o los diferentes tipos de

displasia arritmogénica del ventrículo derecho (DAVD).

• Prevención. Una de las principales ventajas que aporta el

diagnóstico genético molecular es que posibilita el diagnós-

tico de la patología en los estadios más precoces, incluso en

una fase previa a la aparición de las alteraciones clínicas. Ello

adquiere mayor relevancia en aquellos casos en que la muer-

te súbita cardíaca es la primera manifestación de la enferme-

dad, como en el caso de DAVD.

• Estratifi cación de riesgo. En un porcentaje creciente de

patologías cardíacas (síndrome de Brugada o de QT largo,

miocardiopatía hipertrófi ca, etc.) es posible estimar o estrati-

fi car el riesgo de sufrir un desenlace fatal en función del gen

afectado, la alteración genética e incluso la localización de

ésta dentro del gen(24).

En la actualidad, la aplicación de los principios de la genéti-

ca mendeliana permite calcular el riesgo de recurrencia de

la enfermedad en la misma familia e identifi car individuos

de riesgo incluso antes de la aparición de los primeros sín-

tomas.

• Optimización del tratamiento. Los estudios genéticos

también pueden ayudar en la elección del mejor tratamien-

to terapéutico, ya que permiten identifi car variantes gené-

ticas asociadas con la respuesta a los tratamientos farma-

cológicos.

Ventajas de conocer el gen y la mutación

1. Identifi cación de la etiología y la patogenia de la enfermedad

2. Análisis de la función fi siológica del gen y su interacción con

estructuras adyacentes

3. Posibilidad de desarrollar test diagnósticos diferenciales

4. Prevención en familiares asintomáticos portadores de mutación

5. Estratifi cación del riesgo de la patología

6. Optimización de métodos terapéuticos

Tabla 1.3. Benefi cios de la identifi cación de los genes causantes

de enfermedades

Limitaciones

En ocasiones, el estudio genético puede ofrecer un resultado

incierto. Esto es, cuando se detecta una alteración cuya repercu-

sión clínica se desconoce.

Otras veces, el estudio genético no consigue detectar ninguna

alteración genética causante de la patología(25). Este resultado

no confi rma ni descarta la predisposición hereditaria, por lo

que no permite especifi car el riesgo individual de desarrollar

la enfermedad.

En la actualidad existen muchas enfermedades hereditarias en

las que no se conocen los genes implicados, por lo que el diag-

nóstico directo no es posible.


11

Ideas para recordar

En la medicina personalizada es fundamental conocer las

ventajas que la genética puede aportar en el campo del

diagnóstico y el pronóstico de muchas patologías cardiovas-

culares.

La expresión génica consiste en la formación de proteínas

determinada por la secuencia lineal y ordenada de las bases

nitrogenadas del ADN.

La variación genética consiste en la presencia de cambios

genéticos heredables a nivel celular. Las mutaciones y los po-

limorfi smos son ejemplos de variaciones genéticas.

Existen diferentes tipos de mutaciones, los perjuicios clínicos

van a depender en gran medida del tipo de mutación que

presente el probando.

Los polimorfi smos son frecuentes en la población. En fun-

ción del polimorfi smo pueden tener diferentes repercusio-

nes clínicas: inertes, benefi ciosos o causantes de perjuicios

clínicos.

Existen diferentes patrones de herencia. La elaboración de

un adecuado árbol genealógico va a permitir identifi car el

patrón de herencia de la enfermedad.

La identifi cación y el análisis de los genes causantes de enfer-

medades permiten, cada vez en mayor medida, mejorar las

opciones diagnósticas, preventivas y terapéuticas de nume-

rosas patologías cardíacas.

El estudio genético también presenta limitaciones, funda-

mentalmente en aquellas patologías hereditarias en las que

no se conocen los genes implicados.

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libro sec cardio genetica 2015

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