Estudis previs

Segons diversos estudis anteriors, les repeticions d'aminoàcids en proteïnes són relativament freqüents en els organismes eucariotes. Les més freqüents són les formades per aminoàcids polars sense càrrega (Gln, Asn, Ser, Pro i Thr), aminoàcids àcids (Glu i Asp) o aminoàcids petits (com Gly o Ala). (Hancock et al. 1999). Estudis recents mostren que les freqüències de repetició de codons varien depenent del tipus d'aminoàcid que codifiquen. Les expansions de codons corresponents a aminoàcids petits o hidrofílics es toleren millor que no pas les d'aminoàcids hidrofòbics. Aquest fet és particularment evident per aquells codons que es repeteixen més de catorze vegades.

Això explica perquè la majoria de les malalties es relacionen amb l'expansió de repeticions del tipus CAG, ja que l'aminoàcid codificat (Glu) està més tolerat a nivell de proteïna (tot i que a mesura que augmenta la llargada del triplet aumenta la inestabilitat proteica i dificulta la seva funcionalitat). D'altra banda, les expansions inicials de residus hidrofòbics i bàsics serien letals i, per tant, s'eliminarien tan bon punt apareixessin. (Katti et al. 2001)

Un exemple típic de repeticions causants de malaltia és la malatia de Huntington. En condicions normals la transcripció es porta a terme gràcies a la interacció entre Sp1 (activador de la transcripció que s'uneix a elements GC del DNA) i el TFIID (la seva zona TAF130). Aquestes dues proteïnes riques en glutamines interaccionen i permeten la transcripció gènica perquè s'encarreguen del reclutament de la maquinària transcripcional que inclou als factors TFIIA, B, C, D, E, F necessaris per reclutar la RNApolII. En el cas de tenir la huntingnina mutada (expansió del triplet CAG) aquesta no permet la correcta transcripció de gens neuronals degut a la repressió de la maquinària i per tant es manifesta la malaltia per la inhibició dels gens que depenen de l'expressió de Sp1 com és el cas del receptor de dopamina D2. (Freiman et al. 2002)

Les diferències en la distribució de les repeticions en diferents seqüències genòmiques suggereix que no només la composició trinucleotídica de les repeticions és important, sinó que la maquinària de replicació, reparació i recombinació juga un paper essencial en l'evolució de les SSRs (Simple sequence repeats) (Katti et al. 2001)

Per tal d'entendre els orígens d'aquestes repeticions i el seu mecanisme de formació és important entendre els processos mutacionals que les poden portar a terme. Dels últims anys ençà s'ha observat que el mecanisme principal de formació d'aquestes repeticions es dóna en el moment de la replicació del DNA a través del mecanisme de slippage. Tot i així s'ha observat que algunes regions homopeptídiques podrien també aparèixer per l'acumulació de mutacions puntuals. (Green et al. 1994)

S'ha observat que en absència de selecció a nivell de proteïna, el slippage de trinucleòtids ocorre de manera equitativa en ambdues cadenes i en les tres possibles pautes de lectura del gen. Tot i això, el fet que només un grup d'aminoàcids estigui reiterat en les repeticions suggereix un biaix tant en la pauta de lectura com en la orientació en la que s'observen els triplets. (Hancock et al., 1999). La freqüència d'ocurrència en les regions codificants està limitada per la no perturbació de la pauta de lectura i la tolerància de l'expansió aminoacídica en la proteïna codificada pel gen en el qual s'han introduït les repeticions d'aminoàcids. (Katti et al. 2001)

L'interés principal de l'estudi d'aquestes repeticions es deu al fet que moltes malalties neurològiques humanes estan causades per proteïnes que contenen regions homopolimèriques anormalment llargues, concretament de poliglutamines (Karlin et al. 2002) (Hancock et al. 1999). Moltes d'aquestes malalties, per tant, estan causades per la repetició de triplets de nucleòtids (codons) la qual ´s deguda a l'acció del mecanisme de reiteració de l'evolució com ja s'ha dit abans.(Hancock et al. 1999)

Altres estudis revelen que algunes expansions trobades en diverses proteïnes estan relacionades amb el desenvolupament cerebral i l'embriogènesis (Karlin et al. 2001). Segons aquests investigadors determinades expansions d'aminoàcids, si aquestes arriben a una determinada llargada, poden ser causants de malalties neurològiques (en fases adultes). També cal destacar que hi ha diferents grups de proteïnes que contenen repeticions que no generen cap malaltia i que augmenten l'activitat intrínsica de la proteïna (Hancock et al. 1999) (Karlin et al. 2002)