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El encanto de la secuenciación de alto rendimiento: ¿Cómo pueden los marcadores RAD cambiar las reglas del juego de la genética?
Con el rápido desarrollo de la genómica, constantemente se introducen nuevas herramientas y tecnologías para la investigación genética, y la aparición de marcadores de ADN asociados a sitios de restricción (RAD) sin duda ha traído cambios revolucionarios al campo. Este nuevo tipo de marcador genético no sólo puede facilitar el mapeo de asociaciones, el mapeo de QTL, la genética de poblaciones y otros estudios, sino que también muestra un gran potencial en genética ecológica y genética evolutiva.
El encanto de los marcadores RAD radica en su capacidad para escanear polimorfismos en el genoma de manera rápida y eficiente, lo que proporciona un medio sin precedentes para la investigación genética.
Al realizar el etiquetado RAD, el proceso principal es aislar etiquetas RAD, que son secuencias de ADN cerca de cada sitio de restricción específico de una enzima de restricción en el genoma. La ventaja de este enfoque es que los investigadores pueden identificar y genotipar con mayor precisión, especialmente los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP). Si bien la aparición de la tecnología de secuenciación de alto rendimiento ha traído nuevos desafíos, también ha hecho que la aplicación de marcadores RAD sea una opción posible y rentable.
El proceso de separación de etiquetas RAD
El aislamiento de etiquetas RAD requiere la digestión del ADN con enzimas de restricción específicas, seguida de la ligación de adaptadores marcados con biotina a los colgantes. Este proceso corta aleatoriamente el ADN en fragmentos más pequeños que la distancia entre los sitios de restricción y luego utiliza perlas de estreptomicina para aislar los fragmentos cargados de biotina. Estas operaciones se prepararon originalmente para el análisis de microarrays, pero con el avance de la tecnología, ahora se usa comúnmente la secuenciación de alto rendimiento para realizar este proceso, lo que mejora en gran medida la potencia de procesamiento y la precisión de los datos.
Los nuevos procedimientos de separación de etiquetas son una parte importante del proceso de secuenciación de alto rendimiento, lo que hace que el análisis del genoma sea más eficiente.
Detección y genotipado de marcadores RAD
Después de volver a aislar las etiquetas RAD, el siguiente paso es utilizar estas etiquetas para identificar polimorfismos, como SNP, en la secuencia de ADN. Vale la pena señalar que los métodos de microarrays anteriores tienen ciertas limitaciones en la identificación de marcadores RAD debido a su baja sensibilidad e incapacidad para detectar eficazmente todos los cambios polimórficos. Por otro lado, con la promoción de la tecnología de secuenciación de alto rendimiento se puede lograr una mayor densidad de marcadores genéticos, lo que permite a los investigadores explorar en profundidad la diversidad de genomas y acelerar su comprensión de las relaciones entre especies.
Antecedentes históricos y desarrollo
La primera aplicación de los marcadores RAD se remonta a 2006 y fue desarrollada por Eric Johnson y William Cresko en la Universidad de Oregon. Inicialmente, utilizaron marcadores RAD para identificar puntos de ruptura de recombinación en Drosophila y detectaron QTL en calamares de tres espinas. Con el tiempo, las tecnologías de etiquetado RAD han evolucionado, volviéndose más poderosas y diversas, como la tecnología RADseq de doble digestión (ddRADseq) en 2012, que permite un escaneo rentable, especialmente en la selección de todo el genoma y la adaptación de la población.
Enfoque innovador: hyRAD
En 2016, los investigadores propusieron un nuevo método llamado captura híbrida RAD (hyRAD), que utiliza fragmentos RAD marcados con biotina como sondas para capturar eficazmente fragmentos homólogos de bibliotecas genómicas, de modo que incluso en el análisis de muestras de ADN altamente degradadas también se pueden realizado. Este enfoque no sólo reduce la dependencia de los sitios de restricción, sino que también permite a los investigadores explorar la diversidad del genoma de manera más amplia.
La aparición de hyRAD ha abierto un nuevo espacio de investigación en campos de investigación relacionados, como la paleontología y la historia natural, brindándonos más posibilidades para comprender los antecedentes evolutivos de las especies.
La introducción de la tecnología de secuenciación de alto rendimiento hace que la aplicación de marcadores RAD ya no se limite a los laboratorios de investigación, sino que pueda utilizarse más ampliamente en la investigación de ecosistemas. Su ventaja es que puede analizar varias especies a la vez y conectar eficazmente la relación entre los datos genómicos y los fenómenos biológicos. Con el mayor desarrollo de estas tecnologías, ¿qué tipo de avances e innovaciones traerá la investigación genética en el futuro?
